九年级学生“溶液”概念学习的研究

李 霞 谢祥林

（湖南师范大学化学化工学院 湖南 长沙 410081）

“溶液”是人教版九年级化学下册第九章的内容，是九年级化学中最基础的知识之一，由于大量的化学反应是在溶液中进行的，所以溶液也是化学科学中最基础的知识。通过这部分的学习，学生对溶液用化学思维的方法进行了系统的认识，为后面的酸碱盐以及高中的离子反应、离子方程式的书写做铺垫。鉴于溶液概念对化学学习的重要作用，研究学生溶液的学习过程［1］，对中学化学溶液教学优化不仅具有较好的理论意义，而且对提高中学化学教学的质量、发展学生的思维能力、形成化学科学思维方法有很好的实际意义。

溶液是一个常见的概念。虽然它不只是化学科学独有的概念，但在化学科学中对溶液的认识就具有化学科学的特征。由于溶液在人们的生活中具有普遍性，因此，九年级学生对溶液并不陌生。无论是在生活中还是实验室都见过很多溶液，对溶液有了一定的认识。调查显示，学生能自然地凭生活经验从表观层面认识溶液，但不会从科学层面对溶液的组成、性质等知识进行主动认知。

溶液概念学习的主要内容有：认识溶液的组成及性质。认识溶液的组成主要是分清溶液中的溶质与溶剂，理解溶质和溶剂的概念。溶液性质学习内容主要有稳定性和均一性，这种认识要从分子原子的层次才能达到深刻的理解，最终要达到无意识状态。溶液组成认识的基础是从分子原子层次认识物质，这是化学科学学习溶液的特点。要求学生能从化学式上明确物质组成，才能对物质种类进行正确区分。如果物质种类不清楚则溶液的组成就不清楚，溶液的概念也就不能准确地把握。

学习溶液概念，要求学生首先能够从分子原子层次认识物质，看到某一物质的名称或是其化学式就能够联想到该物质的组成，这是学好溶液的前提。如果对物质的组成不清楚，学生就会凭自己对文字的理解以及自己的生活经验认识溶液，而不会从化学科学的角度理解溶液的组成，对形成溶质、溶剂的概念也会产生很大的困难。笔者在学生的作业中发现有5.4%的学生认为CuSO4溶液中的溶质为Cu。他们认为CuSO4溶液是Cu溶于H2SO4形成的，Cu是固体，H2SO4是液体，所以在CuSO4溶液中，Cu是溶质，H2SO4是溶剂。学生出现这样的问题是因为对物质的组成不了解，不知道CuSO4是一种物质，而仅凭字面意思，认为CuSO4是Cu溶于H2SO4形成的溶液。在课后对这些学生进行的访谈中了解到，学生能写出CuSO4的化学式，但是他们不知道CuSO4是一种物质，即使写出了化学式，也会认为CuSO4是Cu溶于H2SO4形成的，这就是学生在前面学习化学式时，对化学式的意义没有理解。

其次，学生还要知道物质的化学性质。溶液中的溶质是溶液中真实存在的分子或离子，有些物质会与溶剂发生化学反应，因而溶液中的溶质并不是加入的物质。如：只有27.0%的学生能正确认识到CO2溶于水形成的溶液其溶质为H2CO3，其余73.0%的学生都认为该溶液中的溶质为CO2，对此溶液的溶剂为水的认识都没错。有67.6%的学生能正确回答锌和稀硫酸恰好完全反应后形成溶液中的溶质是ZnSO4且能正确地书写化学式，其余学生则认为溶质是Zn，溶剂是稀硫酸。出现上述错误，首先是对物质的性质不了解，不知道CO2与水反应生成H2CO3、Zn与稀H2SO4反应生成ZnSO4，其次对稀硫酸也是一种水溶液还理解不清楚。课后访谈了解到，认为CO2水溶液中的溶质就是CO2的这部分学生，其中70.0%的学生知道CO2与水反应生成H2CO3，但是不知道溶液中的溶质是H2CO3，在学生看来，溶质、溶剂一定是溶液形成前的物质。

认识溶液组成的过程中，溶质和溶剂的概念学习是不少学生觉得困难的。因为这两类物质在溶液中是相互均匀分布的，学生的经验中溶液是一个完整的事物，但在化学课中学习溶液概念必须在头脑中将溶液中的溶质和溶剂完全分开。另外在溶液的组成中，有时溶质和溶剂又不是一定的，溶质可以认为是溶剂，同样认为是溶剂的物质有时也可能当成溶质，学生还缺乏如此思维的经验。所以在学习的过程中必须让学生看到组成溶液的物质——溶质和溶剂，看到物质是怎样形成溶液的这一过程。在教学中教师要选取最典型、最能体现溶液组成的物质让学生观察到溶液的形成过程。认知心理学家罗斯提出，记忆中的种种概念，是以这些概念的具体例子来表示的，而不是以某些抽象的规则或一系列相关特征来表示的。也就是说，概念是一组对以往遇到过的、存在记忆中的该概念的一些范例构成的［2］。从教学层面上理解溶液是两种或两种以上物质均匀混合并且彼此成分子分散的多组分体系［3］。在溶液中物质是以分子或离子的形式存在的，但是分子或离子是肉眼看不到的，为了能够更好地观察到溶液的形成过程，必须选取学生能够观察到分子扩散的物质作为溶液形成的一个范例。因此，选择固态物质和液态物质形成的溶液作为构建溶液概念的例子，先让学生看到组成溶液的每种物质，然后再看到溶液的形成过程，明确溶液是由溶质分子的扩散形成的，最后看到扩散均匀的溶液。这样学生就对溶液的整个形成过程有了一个深刻的理解，当再次看到溶液时，就会很自然地想到溶液的形成过程以及形成该溶液的溶质、溶剂。

溶液性质主要是均一性和稳定性，均一性指溶液中任何部分溶液的组成是相同的，稳定性是指溶液在长时期静置时，溶质与溶剂不会自动分离。教学中要特别强调溶液中的溶质是以分子或离子的形式存在的，这样才能掌握溶液均一性和稳定性的本质，并将溶液和悬浊液、乳浊液区分开来。在研究中发现21.6%的学生认为硬水不是溶液，5.4%的学生认为油水是溶液，2.7%的学生认为泥水也是溶液，还有13.5%的学生则认为蒸馏水属于溶液。认为硬水不是溶液的主要是不清楚硬水的组成；认为泥水属于溶液或者是油水属于溶液的，则是因为没有理解溶液与悬浊液、乳浊液的区别；认为蒸馏水属于溶液是因为学生对溶剂的概念不清，将液体和溶液的概念混淆。

溶液的学习中还有其他问题。如认为无色透明的液体就是溶液，10.8%的学生认为一杯溶液里各部分的性质是不同的，认为溶液下层的溶质多于上层的溶质等。溶液概念学习过程中出现的许多问题，不管是溶液概念还是溶液组成、溶液性质的问题，其实都与学生对溶液的形成过程不清楚有关，如果学生了解溶液形成过程，观察到真实的溶液，这些问题可能就会极少出现。为此本文设计了有关溶液的实验并用于教学，在长沙市19中学选取了不同层次的10名学生做教学实验研究。

实验一：品红的扩散

向装有水的烧杯里加入少量浓的品红溶液，然后观察品红的扩散过程及溶液的形成。该实验的目的在于使学生看到整个溶液的形成过程，因为品红有颜色，所以选择品红可以使学生观察起来更明显。

这个实验虽然很简单，但是通过这个实验，可以观察到品红的溶解、扩散过程，可以很清楚地看到整个溶液的形成过程，待溶解完了，可以看到烧杯里溶液的颜色相同，由此可以得出溶液的均一性。放置一段时间，可以看到溶液颜色仍不变，由此得出溶液的稳定性。

教学实验之前的调查，发现37.8%的学生认为糖水中的糖和水会自动分离。让学生描述一下NaCl溶液的形成过程，只有3.8%的学生从分子的观点回答这个问题，他们认为NaCl固体溶于水，在水分子的作用下，NaCl分子向水中扩散，形成的均一、稳定的混合物。另外23%的同学则认为NaCl固体溶于水就形成了NaCl溶液，还有19.2%的同学认为向HCl中加入NaOH固体就形成了NaCl溶液，另外一些同学则表示不知道NaCl溶液的形成过程。从调查可以看出，学生还没有形成化学学科的思维方式，不会从分子、原子的角度去思考问题，所以他们认为糖水中糖和水仍然是两种物质，放置久了还是会自动分开的。教学实验之后，参加实验教学的学生都能够从分子的角度回答葡萄糖溶于水是葡萄糖分子扩散到水中，未参加教学实验的学生则只有很少一部分基础好的学生从分子角度回答此问题。

实验二：溶液的配制

教师向学生提供的药品：硫酸铜，铜粉，二氧化锰粉末，锌粒，稀硫酸，乙酸，乙醇，水。让学生配制溶液，并记录该溶液中的溶质和溶剂。

该实验的目的是让学生自己配制溶液，在配制溶液的过程中自己建构溶液概念，通过典型的例子来理解溶液的本质。教学实验之前很多学生会认为只要固体就可以溶于水形成溶液，有2个参加实验教学的学生将二氧化锰溶于水，也看到了黑色的溶液（其实是二氧化锰的悬浊液），放置一段时间之后，二氧化锰固体沉在试管底部。这个实验使学生明白了并不是所有的固体都可以作为溶质，溶质、溶剂一定是溶液中真实存在的分子或离子，二氧化锰的水溶液，放置一段时间之后，固体之所以沉在底部，是因为在二氧化锰的水溶液中，溶质不是以分子或离子的形式存在于溶液中的，而是以二氧化锰的小颗粒存在的。在做实验之前有部分学生认为硫酸铜溶液中的溶质是铜，在这个实验中，有意识地给学生提供了硫酸铜，让学生看到形成硫酸铜溶液的两种物质——硫酸铜和水，也看到硫酸铜溶液的形成过程，这样学生就会对硫酸铜溶液以及其他所有的溶液有一个更深、更完善的认识。在实验过程中，也有学生把锌粒溶于稀硫酸，在学生看到溶液的真实形成过程之后，就不会认为该溶液中的溶质为锌、溶剂为硫酸了。使学生认识到溶液中的溶质、溶剂一定是溶液中真实存在的分子，而不是配置溶液时所加入的物质，因为有些物质是可以发生化学反应的，当然这是建立在学生已经对物质的性质掌握基础上的，如果学生对物质的性质不了解，即使知道溶液中的溶质、溶剂是溶液中真实存在的物质，在判断溶质、溶剂时也会出错。在该实验过程中，也有同学将乙酸和乙醇相互溶解配制的溶液，也有同学是将乙酸或乙醇中的一种溶于水配制的溶液。但是在构建溶液概念时，还是选取固液构成的溶液，因为固体溶于水，特别是有颜色的固体物质溶于水，很容易观察到分子的扩散过程。

教学实验研究表明，九年级学生虽然对溶液并不陌生，但是对溶液的相关知识并不了解，对溶液中的相关概念的学习也并不是想象中的容易，特别是从化学科学的角度认识溶液还缺少思维的方法。而通过让学生观察真实溶液形成，并让学生亲自配制一些溶液，能有效地帮助学生在学习溶液时建立化学学科的思维方式，使学生能够从分子、原子的角度去认识溶液，准确地掌握溶液的相关概念。

［1］ 施良方.学习论［M］.北京：人民教育出版社，2003：315

［2］ 施良方.学习论［M］.北京：人民教育出版社，2003：428－429

［3］ 钱琼波.初中化学溶液概念教学中新手型与专家型教师的比较研究［D］.上海：上海师范大学，2011：14