變異理論視域下的初中化學專題復習教學研究
——以“反應后溶液中溶質的成分”為例

李潔，張建策

（湖南理工學院化工學院，湖南 岳陽414006）

變異理論起源于二十世紀中后期，由馬飛龍的研究團隊創立并發展至今。在幾十年的教學實踐中，不少學者都將其運用于教學中，取得了比較大的進展，對教師的實際教學產生了較大的影響。變異理論的核心在于關注學生的學習內容并教會學生審辯關鍵特征，在一定程度上引導學生掌握思維方法，從而對學生的思維能力產生潛移默化的影響。

對于初中化學復習課而言，應該注重學生知識遷移能力的形成。復習課不是簡單地將知識重現在學生面前，而是要將獨立、零散的知識梳理整合出來，將各部分知識體系的縱向聯系和橫向聯系理清晰?；谧儺惱碚摰幕瘜W課堂可以結合分離、類合、對比、融合四種思維策略幫助學生快速靈活地找到知識的關鍵特征，從整體知識出發培養邏輯思維，培養學生綜合探究的能力，從而實現知識的遷移。

1 變異理論的四種思維策略

通過變異理論的核心可以帶出對照的效果，能將學生的注意聚焦于關鍵特征上，也能引出“分離”的相關概念。分離是指從整體中區分出關鍵特征，重點關注某一個變異維度，從而達到學習的目的。分離策略與控制變量的思想在本質上很相似，都是控制某個量不變，通過觀察某個因變量實現對整體關鍵特征的審辯。

在學習過程中，不能僅僅處在審辯階段，否則就與傳統的教學無異，學生很難脫離只靠背誦來學習的模式。要引導學生培養高級思維，學生需要自己推理或者總結定理、規律，并將其應用于更廣闊的范圍。與分離策略相反，類合的關鍵是要著眼于事物不變的地方，類似于“萬變不離其宗”的道理，通過類合，可以引導學生從變化中審辯出不變的特征。

對比策略是指在審辯的過程中，要突出其不同或者變化的特征，引導學生意識到變化的特征是什么。對比可以促進學生高階思維的發展。

除了審辯到學習內容的關鍵特征外，學生還需要審辯關鍵特征與整體的關系，融合有助于增加對學習內容的整體認識。

2 變易理論視域下的“反應后溶液中溶質的成分”專題復習教學

2.1 “反應后溶液中溶質的成分”知識特征和學生認知特點分析

本節課是在學完教材內容之后進行的專題復習課。學生對常見的酸堿鹽、中和反應、酸堿鹽的化學性質有了一定的了解，但對解決反應后溶液中溶質的成分的相關問題還沒有形成一定的思路和方法，存在著對問題理解不透、表述不清等一系列問題，因此需要專題復習。近幾年的中考對于學生的實驗能力、信息獲取能力以及信息加工處理能力有較高要求，而計算題中求溶液中溶質的質量分數也需以此為基礎進行分析。本專題復習在初中化學中有著非常重要的地位，對于高中化學的解題思路也有一定的影響，其目的是：一要明確反應后溶液的溶質成分的一般思路和方法；二要鞏固酸堿鹽的化學性質，從離子的角度思考物質鑒別的方法。

2.2 “反應后溶液中溶質的成分”教學策略設計

在進行此專題復習時，學生已經學習了相關的知識，有了一定的知識體系，但是此專題的知識綜合性很強，在進行教學時根據此專題涉及的知識由淺入深、由易到難地設計了三個基于變異理論的教學活動，希望以此探究反應后溶液中溶質的成分的解題思路和方法，培養學生的思維方式，將學生的認知推向更高的水平，推動學生核心素養的發展。

2.2.1 活動一：基礎探究（酸和堿的性質）

教師提出問題：小劉同學在進行酸堿中和反應的實驗探究時，向盛有氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸一會兒后，發現忘記滴加指示劑，請問，燒杯中溶液的溶質是什么呢？請先寫出發生反應的化學方程式，然后做出猜想。

化學方程式：NaOH+HCl＝NaCl+HO

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三假設條件恰好完全反應時酸過量時堿過量時燒杯中溶液的溶質NaCl NaCl和HCl NaCl和NaOH

教師提出問題：觀察上表中“燒杯中溶液的溶質”，找出相同點和不同點，說出如果加入指示劑紫色石蕊溶液，需要考慮的溶質有哪些，不需考慮的溶質有哪些？

分析：從學生的已有經驗出發，設置基礎的實驗探究問題，幫助學生分析在利用指示劑判斷溶液中的溶質時需要審辯的關鍵特征是什么，即當溶液中都含有相同離子時，證明物質的存在只需要證明該物質獨有離子的存在，掌握思路輕松找出解題關鍵點。本活動的變異圖示如表1。

表1 活動一的變異圖示Tab.1 Figure of variation in activity 1

2.2.2 活動二：鞏固探究（酸的性質）

教師提出問題：某化學興趣小組在做完制取二氧化碳的實驗后（用石灰石和稀鹽酸制?。?，對反應后反應器中剩余溶液的溶質成分產生了興趣。反應后溶液中溶質是否含有HCl？請先寫出發生反應的化學方程式，然后做出猜想。

化學方程式：CaCO+2HCl＝CaCl+HO+CO↑

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三猜想四實驗步驟取樣，滴加幾滴石蕊試液取樣，加入金屬鋅取樣，加入CaCO3固體取樣，加入生銹的鐵釘結論若觀察到溶液變紅，則所取溶液呈酸性，溶質含有HCl若金屬鋅溶解，則所取溶液呈酸性，溶質含有HCl若觀察到CaCO3固體溶解，則所取溶液呈酸性，溶質含有HCl；若無明顯現象，則呈中性，溶質不含若觀察到有氣泡產生，溶液變黃，鐵銹消失，則所取溶液呈酸性溶質，含有HCl；若無明顯現象，則呈

分析：此題的思維實際上是由結論來推過程，采用的是類合策略，即分離的逆向思維。從問題“反應后溶液中溶質是否含有HCl”反推出如果溶液的溶質含有HCl，加入石蕊、金屬鋅、CaCO固體、生銹的鐵釘等會有什么現象產生。本活動的變異圖示如表2。

表2 活動二的變異圖示Tab.2 Figure of variation in activity 2

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2.2.3 活動三：拓展探究（鹽的性質）

教師提出問題：向裝有NaCO溶液的試管中加入Ca（OH）溶液，出現白色沉淀，過濾。濾液中的溶質是什么物質？請先寫出發生反應的化學方程式，然后做出猜想。

分析討論：猜想___肯定是不合理的，理由是______

實驗設計：請選擇一個猜想，設計一個簡單的實驗來驗證猜想是正確的。

總結：實驗探究的一般思路（提出問題—猜想或假設—設計—現象—討論與結論）

分析：基于活動一、活動二的思維方式繼續設計稍加難度的問題，增加了固體干擾項（CaCO沉淀），加深學生對酸堿鹽性質的理解。此活動中需要學生以小組合作的方式，分別證明某一猜想的正確性，關注猜想中變化的關鍵特征，通過討論交流，以沉淀、氣體、溶液變色等方式驗證猜想中的特殊離子存在。在本活動中，將活動一、活動二的解題思維進行對比與融合，得出解決實驗探究的一般思路。本活動的變異圖示如表3。

變學生自己設計實驗，驗證不同的猜想不變進行實驗探究的思路審辯的關鍵特征各猜想中的特殊離子以及題中所給的固體干擾項策略對比融合

3 總結與反思

在進行初中化學專題復習時，要著重系統整理知識技能，加強知識技能間的綜合聯系，注重總結規律性知識，加深對基礎知識的理解。教育最本質是教給學生思維方法，是賦于學生終身學習的能力。在進行典型例題復習講解時，幫助學生總結題型和解題規律，研究解題思路，掌握解題方法和解題路徑十分重要。

在復習中，基于變異理論將抽象的化學概念和理論具體化、習題化，并有機地融入實驗探究內容，從而引導學生自主發現化學作為一門實驗學科的魅力和特點，學會對知識的遷移應用，從定性到定量逐步分析，形成化學學科思維，抓住關鍵特征構建科學合理的知識體系，從而推動學生化學學科核心素養的發展。