在實驗探究中深化化學概念教學*

李登海

化學概念是在大量觀察和實驗的基礎上，運用邏輯的思維方法，把化學研究對象的共同特征加以概括而形成的，具有高度的概括性和抽象性?；瘜W教學的重要內容之一是概念教學，而概念教學因為概念本身的抽象性，教師在實際教學過程中往往更多地關注概念本身的知識屬性以及概念的遷移應用，缺少了對概念生成的教學實踐探索。結合概念教學中的教學模式和化學學科的特點，根據學生認知發展的水平，筆者提出如圖1 所示的基于實驗探究的概念生成型教學步驟。

圖1 基于實驗探究的概念生成型教學步驟

“化學反應速率”是高中化學的重要概念，是后續學習化學平衡的基礎。筆者嘗試運用基于實驗探究的概念生成型教學進行有效教學。

1.引出已有概念

師：《龜兔賽跑》的寓言故事眾所周知，請同學們提供兩種具體規則來確定比賽的冠軍。

生：比較一定距離內時間的長短或一定時間內距離的長短。

師：比賽的冠軍一定是比賽期間平均速率較大的那一方。日常生活和化學實驗中，反應的快慢不同，請舉例說明。

通過《龜兔賽跑》寓言故事中比賽規則的制定這一輕松的活動引出已有概念——平均速率，這有助于學生進行遷移，實現同化。讓學生舉出反應快慢不同的實例，引導學生關注生活，幫助學生初步了解化學反應快慢主要是由反應本身決定，其次才是外界條件。

2.提出模糊概念

實驗1：取兩支試管，分別加入5 mL 1 mol/L和5 mL 4 mol/L 的H2SO4溶液，并滴加2～3 滴起泡試劑，再同時分別加入一粒鋅粒（顆粒大小基本相同）于試管中，觀察現象并記錄。

實驗2：取兩支試管各加入5 mL 0.1 mol/L的Na2S2O3溶液，另取兩支試管各加入5 mL 0.1 mol/L的H2SO4溶液，將四支試管分成兩組（每組各有一支盛有Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的試管），一組放入自來水中，另一組放入熱水中，經過2～3min 后，分別混合后再放在原處。觀察現象并記錄。

師：上述實驗都同時進行了兩組對照實驗，請同學們利用控制變量思想，找到影響反應快慢的因素。

生：由實驗1 得出，其他條件相同時，增大反應物濃度，反應進行得更快一些；由實驗2 得出，其他條件相同時，提高溫度，反應進行得更快一些。

筆者在教學中安排了兩個典型的實驗，一方面引導學生學會利用變量控制法研究多變量問題，得出影響化學反應進行快慢的因素；另一方面則是基于實驗探究，通過觀察進行抽象概括得出化學反應速率的模糊概念，有助于從定性觀察逐漸引導學生過渡到定量計算。

3.定義精準概念

師：為什么教材中用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示反應速率呢？

實驗3：取兩支試管，分別加入5 mL 4 mol/L 和10 mL 4 mol/L 的H2SO4溶液，取兩只氣球，分別將一粒和兩粒鋅粒（顆粒大小基本相同）塞在氣球中，然后將氣球套在試管口處，同時將鋅粒投向H2SO4溶液中，觀察現象并記錄。

小組交流：（1）實驗3 中兩支試管中的反應快慢能否通過氣球膨脹大小來判斷？（2）為什么實驗1 中兩支試管中的反應快慢可以通過產生泡沫的多少來判斷？

結論：實驗3 中兩支試管中進行的化學反應速率是相等的，廣度性質物理量（氣體體積、固體質量）的變化量呈現倍數關系，而強度性質物理量（物質的量濃度）的變化量相同。用物質的量濃度這種強度性質的物理量來定義化學反應速率更具有普適性。因此公式中的B自然不包括純固體或純液體。

當化學反應速率的模糊概念不能同化化學反應快慢的客體時，借助實驗3 的探究活動，先讓學生產生新的認知沖突，采用問題驅動式的小組交流方式，借助模型的建構與演示來幫助學生定義化學反應速率的精準概念。

4.發展概念外延

作業：密閉容器中，合成氨反應開始時：c（N2）=8 mol/L，c（H2）=20 mol/L；2 min后：c（N2）=4 mol/L。那么（1）分別用N2、NH3、H2的濃度變化表示這段時間內的反應速率為多少？（2）對同一反應，用不同物質的濃度變化所表示的反應速率的數值可能不同。為什么？它們之間有什么關系？

通過基礎性的典型例1，讓學生認識到同一反應中用不同物質表示的反應速率數值上可能相同，也可能不同，這取決于化學計量系數是否相同。

本節課基于學生的認知發展規律，從學生的已有概念出發，引導其逐步建構新概念；同時，基于真實的實驗探究情境，從定性觀察出發，通過問題驅動、交流合作、抽象歸納、模型建構與演示，幫助學生完成從定性觀察到定量計算的轉變，引導學生學會利用變量控制法研究多變量問題。