基于學(xué)生“弱電解質(zhì)越稀越電離”認(rèn)識的調(diào)查和分析

方 軍

(廣州大學(xué)附屬中學(xué)，廣東 廣州 510000)

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基于學(xué)生“弱電解質(zhì)越稀越電離”認(rèn)識的調(diào)查和分析

方 軍

(廣州大學(xué)附屬中學(xué)，廣東 廣州 510000)

“弱電解質(zhì)的電離平衡”是“水溶液中的離子平衡”中的核心概念，在“弱電解質(zhì)的電離”這節(jié)課的教學(xué)中本人以知識本位的教學(xué)為主, 通過多角度詳細(xì)的理論分析和講解來突破“越稀越電離”的教學(xué)難點，從問卷調(diào)查反饋發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果不理想，反思本節(jié)課的教學(xué)存在重結(jié)論輕過程、重理論輕實踐的問題，本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)該滲透化學(xué)核心觀念：實驗觀、微粒觀和變化觀，幫助學(xué)生更深層次的理解概念.

弱電解質(zhì);越稀越電離;實驗觀;微粒觀;變化觀

美國新版K-12科學(xué)教育框架認(rèn)為：“核心概念有利于學(xué)生建立新的知識結(jié)構(gòu)，可以發(fā)展學(xué)生靈活和連貫處理問題的能力，從而進(jìn)一步增強(qiáng)對科學(xué)的理解.”新的化學(xué)課程主張實施觀念教學(xué)，要更加重視學(xué)生對核心觀念與思想方法的深層理解，而不是孤立地記憶一些具體知識.

一、問題的提出

在選修四第三章第一節(jié)《弱電解質(zhì)的電離》教學(xué)完成后，布置的學(xué)生作業(yè)中，其中一道作業(yè)題為：將濃度為0.1mol·L-1HF溶液加水不斷稀釋，下列各量始終保持增大的是？

令筆者意外的是相當(dāng)一批學(xué)生不能正確分析這道題，因為在教學(xué)過程中，筆者自認(rèn)為在教學(xué)過程中對于弱電解質(zhì)越稀釋電離程度越大這個重要的結(jié)論講解得非常清楚，但是學(xué)生理解依然存在較大困難，不能理解，為什么呢？

二、弱電解質(zhì)越稀越電離教學(xué)方法

1.類比法

2.濃度商Qc與電離平衡常數(shù)K比較法

3.計算轉(zhuǎn)化率法

假設(shè)醋酸的濃度為c，電離度為α，類似化學(xué)反應(yīng)平衡，則用三段法可以表示如下：

起始濃度(mol/L)c0 0

電離濃度(mol/L)cαcαcα

平衡濃度(mol/L)c-cαcαcα

三、問卷調(diào)查和分析

盡管在講課過程中通過多角度分析和講解，但是學(xué)生似乎對于弱電解質(zhì)越稀釋電離程度越大這個知識點并不是理解的很好，因此，筆者設(shè)計一份“弱電解質(zhì)越稀越電離”知識水平測試卷，內(nèi)容包括：預(yù)測冰醋酸稀釋過程中燈泡的亮度怎么變化，觀看冰醋酸稀釋過程中電導(dǎo)率(導(dǎo)電能力)變化視頻并且作出導(dǎo)電能力變化曲線圖，作出冰醋酸稀釋過程中溶液內(nèi)微粒的變化圖，作出冰醋酸稀釋過程中溶液內(nèi)n(H+)、c(H+)和醋酸的電離程度(α)變化取線圖.

調(diào)查對象為筆者任教班高二(1)班，共39人，調(diào)查時間是自習(xí)課的時間30分鐘，實發(fā)問卷39份，收回問卷39份，調(diào)查全程本人在教室操作，信度較高.

1.冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性變化預(yù)測調(diào)查結(jié)果和分析(見表1)

表1 冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性變化預(yù)測調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果令人驚訝，25.6%的學(xué)生不知道冰醋酸幾乎不導(dǎo)電，而是認(rèn)為開始稀釋的時候?qū)щ娔芰κ亲顝?qiáng)的；15.4%的學(xué)生掌握了冰醋酸在稀釋過程中，加水稀釋，平衡向右移動，越稀釋電離程度越大，但是卻忽略了水的增多對于離子濃度，對于導(dǎo)電能力也是有影響的，從而得出錯誤的結(jié)論.合計有約40%的學(xué)生對于冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性變化的宏觀現(xiàn)象缺乏正確的認(rèn)識.

2.觀看冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電能力變化視頻并且作出導(dǎo)電能力變化曲線圖調(diào)查結(jié)果和分析

在學(xué)生對冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性變化預(yù)測答卷完成后，播放冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電能力變化視頻，讓學(xué)生觀看并且做出導(dǎo)電能力變化曲線圖.

從答卷情況分析，絕大多數(shù)學(xué)生在觀看視頻以后，對冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性變化有了感性認(rèn)識，能正確作出導(dǎo)電能力變化曲線圖.

3.作出冰醋酸稀釋過程中溶液中微粒的變化圖

在學(xué)生已經(jīng)明確冰醋酸稀釋過程中溶液的導(dǎo)電能力變化后，設(shè)計的問題是讓他們作圖定性的表示出溶液導(dǎo)電能力先增強(qiáng)后減弱過程中溶液中微觀粒子的變化.

設(shè)計的問題是：如果用“○○”表示CH3COOH，用“○”表示CH3COO—，用“○”表示H+，請用5幅圖定性的表示出這三種微粒在冰醋酸稀釋過程中導(dǎo)電性的變化規(guī)律(提示：以下方框視為溶液的體積相同).

從學(xué)生作圖反饋可以看出，絕大多數(shù)的學(xué)生對冰醋酸加水越稀釋電離程度越大有較好的認(rèn)識，有9(23%)個學(xué)生作圖完全正確，如圖1所示.

有6(15.4%)個學(xué)生作圖時完全沒有考慮加水稀釋醋酸分子和醋酸根離子的濃度之和應(yīng)該變小，如圖所示2所示.

有20(51.3%)個學(xué)生作圖時當(dāng)導(dǎo)電能力減弱也即離子濃度減小時能考慮到水的體積對微粒濃度變化的影響，但是當(dāng)導(dǎo)電能力增強(qiáng)時，只考慮電離程度增大，而漏考慮水的體積對醋酸分子和醋酸根離子的濃度之和的影響，如圖3所示.

從學(xué)生對冰醋酸稀釋過程中溶液中微粒的變化圖的分析來看，盡管學(xué)生對于稀釋過程中的宏觀現(xiàn)象有了感性的認(rèn)識，但是對稀釋過程中的微觀粒子的變化并沒有很好的認(rèn)識，沒有建立正確的微粒觀和變化觀，這實際上也正是學(xué)生對于這個知識點認(rèn)知的盲區(qū).而且從問卷結(jié)果來看，能夠完全分析正確的學(xué)生正是班里對弱電解質(zhì)的電離掌握情況最好，理解最透徹的學(xué)生.

4.分別作出冰醋酸稀釋過程中溶液中n(H+)、c(H+)、電離程度(α)的變化圖

問卷設(shè)計是讓學(xué)生分別作出冰醋酸稀釋過程中溶液中n(H+)、c(H+)、電離程度(α)的變化圖，從學(xué)生作圖情況來看，n(H+)、c(H+)的變化曲線，學(xué)生基本上能正確的作圖.

在電離程度(α)的電離程度的變化曲線作圖中，較多學(xué)生作圖正確，也出現(xiàn)兩種錯誤情況，錯誤①認(rèn)為電離度的增大速率越來越快；錯誤②認(rèn)為電離度的增大速率先快后慢.

產(chǎn)生錯誤的原因是學(xué)生只關(guān)注到電離度越來越大，但是沒有意識到電離度實際上只是電離的百分?jǐn)?shù)，它的極限是100%，并不是無限的增大，另外沒有認(rèn)識到隨著醋酸的電離平衡不斷的向右移動，電離度的增大只能越來越慢，不可能會出現(xiàn)稀釋過程中電離度增大的速率加快的可能.

四、反思與總結(jié)

1.弱電解質(zhì)越稀越電離概念教學(xué)采用知識本位的教學(xué)策略

采用知識本位的教學(xué)策略,存在重結(jié)論輕過程、重理論輕實踐的問題，多數(shù)學(xué)生不能深層次的理解冰醋酸(弱電解質(zhì))越稀越電離的本質(zhì)，不能正確分析冰醋酸(弱電解質(zhì))稀釋過程中溶液中微觀粒子的變化，甚至不清晰冰醋酸(弱電解質(zhì))加水稀釋過程中的宏觀現(xiàn)象.

2.弱電解質(zhì)越稀越電離概念的教學(xué)應(yīng)該滲透化學(xué)核心觀念

(1)實驗觀.通過實驗，學(xué)生可以觀察到冰醋酸稀釋過程的宏觀現(xiàn)象，這是學(xué)生對越稀釋越電離的本質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解的知識前提，也是學(xué)生對深層次概念理解的最直接最感性的知識支撐.通過實驗探究，結(jié)合實驗現(xiàn)象，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗過程中的現(xiàn)象去進(jìn)行合理的解釋和分析.

(2)微粒觀.調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不清楚用冰醋酸做電導(dǎo)性實驗不能導(dǎo)電，根本的問題是學(xué)生不清楚溶液的導(dǎo)電需要自由移動的離子，而冰醋酸中只有微粒CH3COOH分子，沒有CH3COO—和H+.當(dāng)往冰醋酸中加入水后，溶液中則有CH3COOH的電離平衡和H2O的電離平衡，溶液中則有自由移動的離子CH3COO—、H+和極少量的OH-，也正因為如此溶液開始導(dǎo)電.

(3)變化觀.知道冰醋酸的加水稀釋的宏觀現(xiàn)象，但是學(xué)生依然難以分析稀釋過程微觀粒子的變化，在教學(xué)中有必要讓學(xué)生從宏觀與微觀相結(jié)合的角度來描述和解釋(醋酸)弱電解質(zhì)的電離平衡，引導(dǎo)學(xué)生分析溶液的體積變化，各種微粒的物質(zhì)的量發(fā)生的變化，微粒物質(zhì)的量濃度發(fā)生的變化，最終分析出冰醋酸在稀釋過程的電離程度的變化.

總之，知識本位教學(xué)在強(qiáng)調(diào)知識價值的同時，忽視了學(xué)生建構(gòu)知識的過程，忽視了學(xué)生興趣和能力的培養(yǎng).化學(xué)概念的教學(xué)要重視運用化學(xué)實驗提供豐富的感性認(rèn)識，圍繞核心概念的理解和應(yīng)用設(shè)計驅(qū)動問題，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷知識的形成、應(yīng)用和反思過程，發(fā)展學(xué)生對化學(xué)核心觀念的認(rèn)識，從而幫助學(xué)生逐漸對化學(xué)核心觀念的基本理解.

[1] 王福成．發(fā)展水溶液核心概念理解的研究[J]．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016(6)：39-41.

[2] 何彩霞．以化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)具體知識的教學(xué)[J] ．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2012(6)：3-5.

[3] 戴光宏．基于化學(xué)核心觀念教育的教學(xué)內(nèi)容分析和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計[J]．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2007(10)：11-13.

[4] 畢華林，杜明成．基于化學(xué)基本觀念構(gòu)建的教科書設(shè)計[J]．化學(xué)教育， 2007(10)：11-13.

[責(zé)任編輯：季春陽]

2017-05-01

方軍(1981.11-)，男，江西崇仁，廣州大學(xué)附屬中學(xué)，中學(xué)一級教師，大學(xué)本科，從事高中化學(xué)教學(xué).

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