基于學習進階的中學“化學平衡”主題教學研究

胡娜+張文華

摘要：化學平衡是中學化學基本概念和基本理論的重要組成部分。對于化學教育工作者而言，實現緊密高效地銜接相關教學內容，降低學生心理臺階顯得尤為重要。依據對課程標準、教材和學情的分析，對學生圍繞化學平衡這一核心概念在不同學段學習中所呈現的“概念理解水平”、“前科學概念與迷思概念”和“進階目標”的描述來規劃學習進階框架，并提出有關課堂教學實踐的建議，為教師進行科學教學設計，開展有效教學提供參考。

關鍵詞：化學平衡；學習進階；迷思概念；教學建議

文章編號：1005–6629（2017）12–0014–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

學習進階是對學生在各學段學習同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列[1]，促進學習的連貫性和一致性，幫助構建對核心概念的深入理解，進而形成良好的核心素養。基于已有研究以及課程文件，使用概念陳述呈現出核心概念逐步發展的進程，是一種重要的關于學習進階的研究范式，展示同一主題內容在不同學段的成就水平，以便于有效地進行課程及教學設計等。

最初，哥倫比亞大學Aaron Rogat[2]等從物理和生命科學相關核心概念的理解出發，為學生設計了一套可供參考的“假設的學習進階”，希望能為新的國家科學教育標準提供參考。國內化學教育研究者們探查了各個具體內容領域學生的個人概念，例如，周玉芝[3]提取化學電源核心概念及相應學段目標，進而劃分電化學的學習進階；莊曉文[4]、苗蘭[5]、童文昭[6]、麥裕華[7]則分別呈現電解質溶液、反應熱、物質結構、氧化還原反應書寫技能等化學核心概念及技能的學習進階路徑。隨著相關研究的逐漸深入，學習進階由理論建構走向實踐研究，北京師范大學郭玉英帶領研究團隊建構了中學物理學科中相關核心概念及關鍵能力的學習進階，提出了基于學習進階的科學教學設計模型并進行了實證檢驗[8]。

化學平衡是高中化學教學的重點和難點之一，包括化學平衡、溶解平衡、電離平衡、水的電離和鹽類水解平衡等。為突破該重難點內容，本文通過分析課程標準、教材、學生認知，構建指導教學的化學平衡學習進階框架，并提出有關課堂教學實踐的建議。希望為教師進行科學教學設計，開展有效教學提供參考。

2 核心概念“化學平衡”的學習進階研究

2.1 基于課程標準的進階研究

高中化學課程標準對學生在不同階段學習“化學平衡”這一核心概念提出了最基本的要求，表1為《普通高中化學課程標準》[9]中與“化學平衡”主題相關的內容標準。

從表中可以看出，基于學生的心理發展特點和化學學科知識發展的脈絡，高中化學必修模塊強調基于學生的已有經驗，初步建立正確的化學平衡概念，能夠從限度的角度拓展對化學反應的認識[10]；在選修階段，進一步了解化學反應的可逆性和化學平衡的建立過程，理解外界條件對化學平衡的影響，能夠從定性（勒夏特列原理）和定量（化學平衡常數）的不同角度描述化學反應的限度及化學平衡移動方向并進行有關計算，能從速率、限度等方面對化學反應和化工生產條件進行合理選擇和優化。而水溶液中的離子平衡主題是在水溶液體系中對化學平衡理論的應用，更著重于從微觀粒子角度認識化學平衡，進而發展學生的微粒觀、平衡觀和守恒觀。

2.2 基于化學教材的進階研究

教科書是課程內容的載體，我們選擇人民教育出版社出版的普通高中課程標準實驗教科書《化學2》（必修）[11]與《化學反應原理》（選修4）[12]為分析對象。必修部分側重于化學平衡概念的初步建立，著重使學生意識到很多化學反應有一定的限度，強調其對于化工生產的意義。在選修部分，在原有基礎上加深學生定性角度的認識，進而由定性認識上升到定量認識，介紹化學平衡常數，利用化學平衡常數的相關內容解釋在定性學習中的問題，總體呈現螺旋式上升與發展的關系。

2.3 基于學生認知的進階研究

化學平衡知識在中學階段具有跨度廣、難度大等特點，學生在認知結構方面存在著較多問題。一方面，學生對概念的理解并不是一蹴而就的，中間可能存在“迷思概念”，課程標準或教材編排中體現了一段時間內學習知識的發展過程，但更強調的是知識的邏輯結構，描述的是科學概念的發展過程。而學生受知識基礎及認知體驗的影響，幫助學生建立在特定層級的思考方式顯得至關重要。

另一方面，腦科學證明，零散、孤立的知識點是很難被人記住的，更不要說長久地儲存在大腦中，即使學生記住了知識點，對學生而言，知識就是知識，并不能對以后的生活帶來較大影響。而如果學生圍繞核心概念學習，掌握了大概念，即使之后的時間里忘記了其中的一些知識點，腦中的核心概念也會對人的生活產生潛移默化的作用。因此，應對同一核心概念在不同學習階段的連貫性進行整合。

2.4 化學平衡學習進階框架建構

王磊教授從學習領域的發展看學習進階，認為學習進階的研究者們正是從迷思概念的轉變研究轉向了學習進階研究，即當人們將概念轉變研究的時間單位拉長，并對概念轉變的模式進行整合，這就是學習進階的研究[13]。所以，本文通過文獻及文本研究[14]，考慮到學生認知特點，對學生圍繞化學平衡這一核心概念在不同學段學習中所呈現的“概念理解水平”、“前科學概念與迷思概念”及“進階目標”的描述來規劃學習進階，以期指導教學。

分析表2，我們不難發現化學平衡知識在整個高中呈螺旋上升趨勢，符合學生的認知和思維發展。初三從生活實際入手，介紹了易溶固體物質的溶解平衡，溶解過程是學生可以肉眼觀察的，幫助學生初步建立“限度”（平衡）的概念。從課程標準和人教版教材上看，選修4和必修2的相關內容有相似之處，但仔細斟酌，會發現同中有變。首先從知識廣度來看，選修4增加了以下與化學平衡有關的知識點：能描述化學平衡建立的過程；能從多角度、多層次判斷是否達到化學平衡狀態；知道化學平衡常數的涵義，能利用化學平衡常數計算反應物的轉化率；并將化學平衡理論應用于水溶液中的離子平衡，加深和拓展對“化學平衡”的理解。從知識深度來看，必修2更多的是學生在頭腦中建立相關認知，知道“是這么一回事，而不是為什么有這一回事”，選修4更多的是深入挖掘問題背后的本質或結論，它要通過一些實驗說明和問題的計算，得出結論性的內容，觸及到問題或知識的本質。知識的螺旋發展過程，不是知識點的簡單堆積，而是對同一知識點或概念的重新審視，這也恰好符合科學概念的建立過程。endprint