促進學生認識發展的化學概念教學
——以高中必修化學“電離”教學為例

楊梓生吳菊華

（1.龍巖市普通教育教學研究室，福建 龍巖 364000；2.龍巖第二中學，福建 龍巖 364000）

促進學生認識發展的化學概念教學
——以高中必修化學“電離”教學為例

楊梓生1吳菊華2

（1.龍巖市普通教育教學研究室，福建 龍巖 364000；2.龍巖第二中學，福建 龍巖 364000）

化學概念教學應促進學生認識發展。認為高中必修化學“電離”概念具有促進“電離”本體認識發展、物質性質及其變化的認識發展的認識功能。在分析學生對“電離”認識發展線索的基礎上，規劃了問題驅動下的促進學生“電離”概念建構與認識發展的教學過程。

認識發展；概念教學；電離；教學設計

化學概念反映化學事實與現象的本質，是學生認識物質及其變化的基礎，對建構學科觀念、促進認識發展有重要的價值。遺憾的是，不少教師受“知識本位”思想影響，概念教學時“重結果、輕過程”,強調學生學習時記憶概念、解題時套用概念、訓練中強化概念［1］。這樣的教學，忽視了概念促進學生認識的價值，導致學生習得化學知識卻無法轉化為化學認識、難于提升學科素養。如何開展概念教學以促進學生認識發展？顯然，教師應準確把握概念的認識功能。在此基礎上，通過優化教學設計，設置驅動性問題或探究活動，幫助學生在問題解決過程中形成概念，建立起審視化學事實與現象的認識方式［2］。文章以高中必修化學“電離”教學為例作探討。

一、“電離”概念的認識功能

促進學生認識發展的概念教學，不僅要關注概念本體知識，還要將化學概念本體知識所描繪的結果轉化為觀察現象與分析問題的視角與思路——賦予相應的化學概念以認識功能。對于化學概念的認識功能，主要體現在兩個方面：一是體現為對概念本體所描述的認識對象的認識發展，二是對概念本體認識對象以外的其他認識對象的認識發展［3］。“電離”這一概念具有怎樣的認識功能?

對于高中必修階段的“電離”，“課程標準”提出“知道酸、堿和鹽在溶液中能夠發生電離，通過實驗認識離子反應及其發生條件，了解常見離子的檢驗方法”的學習要求。這一要求實際上要解決“什么是電離”“電解質如何電離”“為什么要學習電離”以及“什么是離子反應”“離子反應發生的條件是什么”“學習離子反應有何價值”等問題［4］。其中，后三個方面將以前三個方面為基礎，是“電離”知識的應用與發展。這六個方面問題的學習與解決，實際上強調學生建立起“電離”概念基礎上，發展對物質在水溶液中的行為、物質的性質及其變化等方面的認識。具體分析如下：

1.發展對物質溶解于水的認識

“知道酸、堿和鹽在溶液中能夠發生電離”這一學習要求，一方面強調建立起對“電離”概念的本體認識（即知道電離的條件、記住電離的概念），從而解決“什么是電離”“電解質如何電離”等問題；另一方面，要求發展對“電離”概念的本體認識。即要求學生在明確電離及其條件的基礎上，能夠“想象”或“看到”氯化鈉等電解質溶于水時將發生電離，并最終以自由移動的Na+和Cl—形式存在于水中。基于這樣的認識，建立起從微觀視角審視電解質在水溶液中的行為及其結果（存在形式）的認識方式。這一認識發展將在一定程度上回答“為什么要學習電離”的問題。

2.發展對物質性質及其變化的認識

僅達成前述“電離”概念認識是不夠的，還需進一步發展認識，實現從看待單一電解質在水溶液中的行為與結果轉向從微觀視角看待物質性質、看待多種電解質共存的溶液體系中的變化，即發展對物質性質及其變化的認識。

（1）發展對物質性質的認識

建立“電離”本體認識后，立足于電解質在水溶液中以離子形態存在且離子不斷運動的認識，可推斷溶液具有導電性、“均一、穩定”特性是離子自由運動的必然結果。同時，通過對HCl與H2SO4等酸、NaOH與KOH等堿在水中電離行為及其結果的進一步分析，將會發現同類電解質在水溶液中存在狀態的相似性——所有酸（堿）溶液中的陽（陰）離子全部是H+（OH—）。認識到這一特點后，將能從類屬、微觀的角度理解它們的性質，即酸（堿）具有共同性質是因為酸（堿）的水溶液均存在H+（OH—）。這一認識發展，將促進學生建構立足于微觀視角研究、認識物質性質的思路方法。毫無疑問，這一認識發展將進一步深化學生對“為什么要學習電離”的認識。

（2）發展對物質變化（反應）的認識

當溶液體系中存在多種電解質時，因其電離而必以離子形式存在。如果體系中的離子能相互作用，電解質將發生化學反應。這便揭示了水溶液中電解質反應的本質——體系中離子間相互結合而發生離子反應，反應的結果是電解質電離出來的某些離子的濃度降低。怎么樣的離子能相互作用？這又涉及離子反應的條件問題。當離子相互結合為沉淀、氣體或水時，反應才能進行。此外，微粒間總按一定配比而非任意比例結合。如中和反應本質為H+與OH—相結合成水，故兩者按1∶1結合。這將促進學生對化學反應認識達到微觀、定量水平。上述認識，解決了“什么是離子反應”“離子反應發生的條件是什么”等問題。

根據離子反應的本質，物質在水溶液中的反應是離子間的結合（或轉化），不能結合的仍以自由移動離子的形式存在。因此，表達電解質在水溶液中的反應，只需抓住參與反應的離子即可，未參與反應的無需呈現。于是，就不難理解離子反應方程式的涵義——不僅表征具體物質的反應，而且還能表征一類物質間的反應。明確這些方面，有助于認識“為什么要學習離子反應”。

（3）發展從微粒視角審視物質性質及其變化的認識

理解前述知識后，學生將較好地從微觀視角審視物質性質及其變化。于是，將會繼續追問建立審視物質性質及其變化的微觀視角在生產、生活和化學科學研究中的應用問題。顯然，這是對“為什么要學習電離”及“為什么要學習離子反應”的進一步追問。回答問題的視角自然落在離子反應的應用上——在生產、生活和化學科學研究中，可根據離子反應的本質及其條件去開展物質檢驗、分離提純等，達成“了解常見離子的檢驗方法”的學習要求。

進一步分析可發現，發展上述認識，不僅鞏固相關學科知識，而且還體現電離相關知識在促進“情感態度價值觀”形成上的價值——即通過“電離”及“離子反應”等的學習，促進學生感受化學世界（物質及其變化）的和諧統一；通過“離子反應的應用——離子檢驗”，形成將化學知識應用于生產、生活實踐的意識，贊賞化學科學對社會發展的貢獻等。

二、促進認識發展的“電離”教學設計

“電離”教學設計時，如何促進學生達成前述認識發展？這就需要在明確“電離”認識功能的基礎上，厘清學生對“電離”認識發展的線索，進而做好教學規劃。

1.學生對“電離”認識發展線索

學生對“電離”認識的發展，先要建立起對“電離”本體知識的認識，然后應用“電離”知識解決相關問題，進而建立起從微觀視角看待物質及其變化的認識思路與方法，感悟物質變化的規律性和統一性，了解化學知識在生產、生活中的應用。具體的認識發展過程為：①基于知識回顧和實驗觀察，通過單一物質在水溶液中存在形態及其行為，建立“電離”概念，掌握“電離”的本體知識；②學習使用化學用語表征單一物質在水溶液中的行為，建立電離方程式的概念，將“電離”概念轉化為抽象的符號思維；③對一類物質（如酸、堿或鹽等）在水溶液中存在形態特點及其性質關系的分析，學習從電離視角看待物質組成與分類、建立起物質微觀組成與性質間關系的認識；④基于電解質在水溶液中的存在情況，分析推理兩種電解質在水溶液中的行為及其存在狀態，并通過實驗探究，理解物質在水溶液中反應的微觀實質和條件，并用離子反應方程式表征；⑤應用電離與離子反應的知識，開展溶液中常見離子的檢驗，總結常見離子檢驗的原則與方法，認識到電離等知識在生產、生活中的應用，領悟從微觀視角分析物質及其反應的價值。

2.問題驅動下的“電離”概念的建構與認識發展的教學規劃

【環節一】通過設置驅動問題引出電離，認識食鹽等電解質在水溶液的行為及結果。

①根據氯化鈉固體加入水中將“消失”的現象思考：固體為何“消失”？真的“消失”嗎？

②根據氯化鈉溶液能導電的事實思考：溶液能導電說明了什么？為何通電后溶液能夠導電？

【環節二】在問題解決基礎上，學習使用化學符號表征電離，理解電離方程式的意義。

①怎樣用化學用語表示氯化鈉等電解質在溶液中的電離過程？

②用電離方程式表示HCl、Ca(OH)2、NaOH、H2SO4和KNO3的電離過程。

【環節三】從電離的角度認識物質的組成、性質及其相互關系。

①為何HCl、H2SO4等酸的水溶液具有共同的化學性質？

②為何NaOH、Ca(OH)2等堿的水溶液具有共同的化學性質？

③結合“環節二”相關電離方程式的觀察，你對酸、堿和鹽的組成、性質等有何新的認識？

【環節四】建立基于電離視角的物質分類，了解電解質的概念。

氯化鈉、蔗糖都是化合物且都能溶于水，所得到的溶液前者能導電而后者不能。請思考：

①兩種溶液導電性差異說明兩種物質在水溶液中的存在形式有何差異？

②你能夠基于電離的視角對化合物進行新的分類嗎？

【環節五】基于電離視角分析電解質在水溶液中反應的本質，學習使用離子方程式來表示物質間的反應、理解離子方程式的意義。

①鹽酸、氫氧化鈉溶液中存在哪些離子？若將兩者混合，哪些微粒將相互作用？請作出預測。

②初中“中和反應”的“活動與探究”內容如下：

在盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中，滴加2-3滴酚酞試液。用膠頭滴管吸取鹽酸逐滴加入燒杯中，邊滴邊用玻璃棒攪拌。當燒杯中溶液剛好變成無色時，停止加入鹽酸。溶液的堿性發生了什么變化？

取上述實驗所得的少量溶液于一只試管中，另取一根膠頭滴管，向試管中加入1滴氫氧化鈉溶液，溶液的顏色發生了什么變化？這說明了什么？

用玻璃棒取實驗1所得的溶液，加熱至蒸干，觀察到什么現象？這說明了什么？

請結合電離知識，從微粒及其相互作用的視角，分析上述實驗現象及問題。在此基礎上，談談對酸堿中和反應、離子反應的認識。

③預測往稀硫酸溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液時，燒杯中溶液離子濃度的變化情況。在預測的基礎上，你能設計怎樣的實驗來證明你的預測？

④對于HCl與NaOH、H2SO5與Ba(OH)2的兩個反應，如何用化學用語來表示？

⑤對于離子方程式“H++OH—=H2O”，它表示了怎樣的反應？

【環節六】建立起對復分解反應的本質認識，認識離子反應的條件。

酸與堿、酸與鹽（如鹽酸與碳酸鈉）、堿與鹽（如氫氧化鈣和碳酸鈉）、鹽與鹽（如氯化鋇與硫酸鈉）等能夠發生復分解反應。

①請用微觀（離子間相互作用）的視角分析上述復分解反應的實質。

②結合復分解反應的條件，談談對離子反應條件的認識。

【環節七】了解常見離子檢驗方法，感悟離子反應的應用價值，鞏固離子方程式的書寫。

①現有氯化鈉、碳酸鈉和硫酸鈉三種固體，如何用實驗方法來鑒別？寫出反應的離子方程式。

②某工廠排放的廢液中含有較高濃度的Cu2+、Ba2+和Ag+三種離子。你認為該廢液應該進行怎樣的處理后排放？寫出廢液處理方案及相關反應的離子方程式。

③結合前述兩個問題，談談對“離子反應”應用價值的認識。

三、結語

總之，這樣的概念教學，從關注“電離”概念本體知識轉移到建立起從微觀視角審視單一電解質在水溶液中的行為與結果上來，并進一步發展到對多種電解質在水溶液中的行為（相互作用）及其結果的認識。在此基礎上，形成從微觀視角看待物質在水溶液中行為與結果的認識思路，理解物質變化應具備的條件、遵循的規律，建構與完善“科學物質觀”與“微粒觀”等化學基本觀念，較好地促進學生的認識發展、破解“離子反應”一直是學生學習的難點”的教學問題。

［1］李漢清.高中化學概念教學現狀及對策［J］.化學教學，2013 (2).

［2］胡久華,張銀屏.促進學生認識發展的單元整體教學［J］.教育科學研究，2014(8).

［3］胡久華.化學課程與學生認識素養發展［M］.北京：北京師范大學出版社，2011.

［4］莊曉文,姜建文.“電解質溶液”核心概念的學習進階研究［J］.化學教學，2016(2).

（責任編輯：張賢金）

2016年福建省基礎教育課程教學研究課題“促進認識素養發展的高中必修化學核心概念教學策略研究”（項目編號：MJYKT2016-170）。