化学实验教学对学生学习离子反应的影响

谢祥林　曾懿　左云霞

摘要：在离子反应的学习里，离子反应的概念构建和离子方程式书写的内涵认识都是重要的学习内容，对离子反应微观认识的初步建立尤为重要。本研究从实验的基础上对离子反应教学进行了设计并对学生的学习过程及结果进行了研究，同时对比于传统的讲授教学，阐述了实验教学对学生学习离子反应的影响。

关键词：离子反应；化学实验；意义建构；学习影响

文章编号：1008-0546（2014）04-0002-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

离子反应是中学化学重要的基本概念之一，是从微粒层面了解溶液中物质反应的实质，其教学价值体现在发展学生从水溶液中微粒及微粒间的相互作用的角度认识物质及其变化的化学科学认识方法。[1]引导学生对物质变化的认识方式从宏观角度向微观角度转变，对培养学生从现象看本质的思维能力及解决实际问题的能力上都起到重要作用，因而也是高考中重点考查内容。本文在了解学生离子反应学习情况的基础上，设计了离子反应教学的化学实验，考查化学实验对学生学习离子反应的影响，揭示了学生学习离子反应概念的原理。

一、离子反应学习状况

为了了解目前离子反应的教学效果及其原因，笔者在湖南师范大学附属中学和长沙市第十九中学高一年级进行了调查，结果显示学生对离子反应概念学习存在很多缺陷，主要表现在以下几个方面：

（1）学生对离子反应概念的建构不完整。在大部分学生的理解中，离子反应“是生成沉淀、气体或水的反应”，“是离子之间的反应”，“是电解质在溶液中的反应”。这些定义对离子反应的概括并不完整。

（2）学生对离子反应的本质认识尚不清晰。有的学生认为其本质是 “生成沉淀、气体或水”，这部分学生对离子反应本质的认识还只是停留在宏观表象上；有的学生则认为是“离子之间的反应”，这部分学生没有深入认识到离子的变化情况；还有的学生认为是“离子浓度减小”，但这仅仅是针对两种电解质在溶液发生离子反应而言的。

（3）学生缺乏对物质在溶液中的存在状态的认识意识。针对“离子方程式的书写步骤是‘写、拆、删、查，什么物质不拆、为什么不拆”的问题，学生的回答绝大多数是“沉淀、气体和水”、“除易溶于水的强电解质”，至于为什么不拆，大多数学生认为这些物质“难溶于水，或是弱电解质”。这说明学生只是机械地记忆离子方程式的书写步骤和规则，而并非了解电解质在溶液存在的实际状态。

离子反应概念学习中，认识的对象是离子反应，因此离子反应实验是学习的基础，也是思维产生的基础。并且，从分子、离子等微粒层面了解溶液中物质的存在及反应的实质具有抽象性，不能简单地通过语言描述和学生讨论的方式来建立，因此必须以化学事实和反应现象为依据。考虑到高一学生对化学思维方式还比较生疏，对离子反应的认识还只能从实验的表观现象“产生水、气体和沉淀” 等现象的层次开始，要进一步建立微粒观则需要通过教师引导学生透过现象分析本质，帮助学生真实地了解电解质在溶液中进行反应的微观过程，从而形成水溶液中微粒及微粒间的相互作用的微观认识。

二、离子反应教学中化学实验及教学设计

1.离子反应概念构建的化学实验

实验材料：Ba（OH）2溶液、稀H2SO4溶液、酚酞溶液、烧杯、胶头滴管、铂电极2根、电池、导线、G型电流计

实验步骤：

（1）如图1所示连接实验装置。

（2）在烧杯中加入Ba （OH）2溶液没过电极，滴加1-2滴酚酞，读出电流计示数。（注：实验时用玻璃棒或磁力搅拌器不断搅拌溶液，防止溶液发生微弱电解产生的气体附着在电极表面影响电流计读数。）

（3） 用胶头滴管往烧杯中缓慢滴加稀H2SO4溶液，观察溶液中的现象和电流计示数的变化。（注：当电流计示数在0-2之间时，要慢慢逐滴滴加稀H2SO4溶液，以免电流计示数变化太快，学生观察不到电流计示数为0的时刻。）

（4）当电流计示数为0，再继续滴加稀H2SO4溶液，读出电流计示数。

2. 离子反应教学过程设计

要使学生观察到真实的离子反应过程是学生自主建构离子反应概念基本条件。教学过程第一步是观察Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液的导电性以及Ba（OH）2与H2SO4反应过程中溶液导电性的变化，引导学生对电流计示数的变化原因进行分析，帮助学生认识到Ba （OH）2和H2SO4在水溶液中的存在形式以及反应过程中离子浓度的变化，使学生认识反应中离子的变化及离子之间的相互作用，初步认识离子反应过程。在实验认识的基础上，通过用化学方程式和离子形式表示的化学方程式认识离子反应的具体过程，认识离子反应，写出离子方程式。然后，通过提供三个离子反应的实例（盐酸与碳酸钠、盐酸与氢氧化钠、铁与硫酸铜），引导学生模拟Ba（OH）2和H2SO4反应实质的思维过程，从微粒角度认识这些化学反应，写出这些反应的化学方程式、离子形式的方程式和表示离子反应实质的方程式——离子方程式。从这些反应的式子总结共性，达到对离子反应本质上的认识，构建离子反应的概念并认识离子方程式。最后，让学生概括出离子反应定义和离子方程式以及离子方程式书写规则，达成离子反应概念的全面意义建构。

三、教学实践研究

1. 被试选择与研究方法

本研究选取湖南师大附中（示范高中）和长沙市第十九中（普通中学）高一年级中化学学习水平相近的学生共20名，将各校学生平均分成实验组和对照组（每组10人）。实验组进行离子反应实验教学，对照组采用常规的教师讲授的方式教学。

2. 教学结果及分析

（1）学生课堂学习情况分析

按照实验教学设计进行教学，其教学情况列于表1。

通过对学生的课堂表现的对比可以看出，在有化学实验的教学中，学生通过完成实验使思维得以有真实的对象，学生的概念构建可以在教师的引导下主动完成，课堂中学生表现出学习的积极性。这是因为学生通过实验观察到实验现象，产生了真实的问题，也就产生了解反应进行的实际过程的愿望。在教师引导下，真正地了解了溶液中离子的反应行为，离子反应的概念不是“听说”的，而是“看到”的，这样在后来的对离子反应的描述（将化学方程式表达成离子形式）及反应实质（离子反应方程式）的表述中顺利形成，因而很自然地构建了概念。

而在教师讲授的教学中，学生概念的形成是建立在语言描述上的，并且学生几乎是以接受的方式进行学习，所以学习的积极性不高。其次是因为讲授教学是以语言的形式学习的，学生学习的是一些规则，其思维并没有与真实的离子反应联系起来，因此他们学习的内容是一些语言表达，包括离子方程式的写法，学生对这些写法所表示的真正意义并不了解。

（2）学习结果及分析

a.学生对离子反应概念延伸认识和离子方程式书写情况及分析

学生对离子反应的认识和离子方程式书写情况分别列于表2和表3。

表2数据表明在理解离子反应概念上实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生；表3数据说明学生对于简单离子方程式书写差异不大，但对于难度稍大的题目，实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生。两个题目测试结果表明采用实验教学对学生掌握离子反应概念和离子方程式的书写是大有裨益的。

这种学习结果说明：（1）由于常规教学中教师对离子反应的概念只是用语言描述，对照组学生对离子反应的理解基本上是建立在课堂上教师例举的为数不多离子反应实例上，学生对离子反应的认识缺乏完整性；而实验组的学生在动手实验的情境下，思维得以开阔，能够将各种离子反应联系起来，概括出离子反应的共性内涵，形成准确且完整离子反应概念。（2）在书写离子方程式的方面，对于生成物中有难溶、难电离、易挥发的物质的离子反应，实验组和对照组的学生都能正确写出离子方程式，但是当反应物中有难溶的物质时，对照组的正确率就远低于实验组。这是因为对照组的教学中，教师过于强调“写、改、拆、查”的书写规则和离子反应发生的条件，学生对生成物中是否难溶、难电离、易挥发的物质太过关注，而忽略了难溶的反应物。另外常规教学中用硫酸钠与氯化钡的反应作为学习书写离子方程式的例子，给学生造成了离子反应是阴离子和阳离子反应的第一印象的误导。而实验组的教学注重的是物质在溶液中的实际存在的形式，并且通过化学实验，学生对反应过程有完整的认识，对以离子形式存在溶液中的物质还是难溶的物质都有了直观的感受。同时学生对离子方程式的意义能脱离语言层面的理解，写离子方程式时，不再是对规则的单纯记忆，而是理解了规则，对规则有了直觉的认识，所以有很好的知识迁移性。

b. 学生微观认识发展结果及分析

学生从微观角度对物质的定性变化和定量变化的认识情况列于表4中。

题3主要考查学生思维能力发展中对新问题的判断能力，题4是从量的角度考查学生的思维发展。从上述这两个测试题的结果中可以发现，在具体问题的解决中，对照组的学生是从宏观现象和宏观物质的角度来分析问题，而实验组的学生能够从微观角度对问题进行把握。

在针对离子反应中物质变化的题3中，对照组的学生下意识沿用的是初中学习的酸、碱、盐和复分解反应的知识来进行分析，经过提醒后才在书写化学方程式的过程中发现离子方程式的不同。这说明常规方式教学在教师的说明下经过化学方程式的“改、拆、查”后而产生，这样将离子方程式的书写演变成了教师的讲述下的形式学习，将离子方程式演变成了化学方程式的形式转化，导致了学生认为离子方程式是化学方程式的变形结果的错觉，学生的对反应实质认识能力比较薄弱。而实验组教学通过化学实验中电流表的读数反映出物质是以离子形式存在于溶液中，并且通过电流表的读数变化让学生认识到发生的化学变化是离子之间的相互作用，从而将宏观表象和微观粒子反应联系起来，在对物质的变化过程的实质进行探究的同时，实现认识从宏观角度向微观角度转变。另外在解决题4的定量问题中，实验组的学生能从微观角度对化学变化中量的关系进行快速又准确的把握，而对照组的学生仍然要依赖于化学方程式，说明实验教学能促进学生思维能力发展有很好的促进作用。

四、结论

在离子反应的化学实验中，水溶液里存在的微粒以及微粒之间的相互作用通过实验现象表现来刺激学生的视觉神经和大脑，学生的思维得以激发，在教师引导下学生通过实验现象的表象由表及里地分析和思考，从而能够自主构建离子反应的概念，并领会离子方程式的实际意义，同时，学生微观认识水平的也会得到发展，并且从观念上形成的微观认识更容易在问题的解决中得到迁移。

参考文献

[1][2]何彩霞. 整体把握和实施观念建构的化学教学研究——以高中化学必修1“离子反应”单元为例[J]. 中学化学教学参考，2011，（7）：12-14

而在教师讲授的教学中，学生概念的形成是建立在语言描述上的，并且学生几乎是以接受的方式进行学习，所以学习的积极性不高。其次是因为讲授教学是以语言的形式学习的，学生学习的是一些规则，其思维并没有与真实的离子反应联系起来，因此他们学习的内容是一些语言表达，包括离子方程式的写法，学生对这些写法所表示的真正意义并不了解。

（2）学习结果及分析

a.学生对离子反应概念延伸认识和离子方程式书写情况及分析

学生对离子反应的认识和离子方程式书写情况分别列于表2和表3。

表2数据表明在理解离子反应概念上实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生；表3数据说明学生对于简单离子方程式书写差异不大，但对于难度稍大的题目，实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生。两个题目测试结果表明采用实验教学对学生掌握离子反应概念和离子方程式的书写是大有裨益的。

这种学习结果说明：（1）由于常规教学中教师对离子反应的概念只是用语言描述，对照组学生对离子反应的理解基本上是建立在课堂上教师例举的为数不多离子反应实例上，学生对离子反应的认识缺乏完整性；而实验组的学生在动手实验的情境下，思维得以开阔，能够将各种离子反应联系起来，概括出离子反应的共性内涵，形成准确且完整离子反应概念。（2）在书写离子方程式的方面，对于生成物中有难溶、难电离、易挥发的物质的离子反应，实验组和对照组的学生都能正确写出离子方程式，但是当反应物中有难溶的物质时，对照组的正确率就远低于实验组。这是因为对照组的教学中，教师过于强调“写、改、拆、查”的书写规则和离子反应发生的条件，学生对生成物中是否难溶、难电离、易挥发的物质太过关注，而忽略了难溶的反应物。另外常规教学中用硫酸钠与氯化钡的反应作为学习书写离子方程式的例子，给学生造成了离子反应是阴离子和阳离子反应的第一印象的误导。而实验组的教学注重的是物质在溶液中的实际存在的形式，并且通过化学实验，学生对反应过程有完整的认识，对以离子形式存在溶液中的物质还是难溶的物质都有了直观的感受。同时学生对离子方程式的意义能脱离语言层面的理解，写离子方程式时，不再是对规则的单纯记忆，而是理解了规则，对规则有了直觉的认识，所以有很好的知识迁移性。

b. 学生微观认识发展结果及分析

学生从微观角度对物质的定性变化和定量变化的认识情况列于表4中。

题3主要考查学生思维能力发展中对新问题的判断能力，题4是从量的角度考查学生的思维发展。从上述这两个测试题的结果中可以发现，在具体问题的解决中，对照组的学生是从宏观现象和宏观物质的角度来分析问题，而实验组的学生能够从微观角度对问题进行把握。

在针对离子反应中物质变化的题3中，对照组的学生下意识沿用的是初中学习的酸、碱、盐和复分解反应的知识来进行分析，经过提醒后才在书写化学方程式的过程中发现离子方程式的不同。这说明常规方式教学在教师的说明下经过化学方程式的“改、拆、查”后而产生，这样将离子方程式的书写演变成了教师的讲述下的形式学习，将离子方程式演变成了化学方程式的形式转化，导致了学生认为离子方程式是化学方程式的变形结果的错觉，学生的对反应实质认识能力比较薄弱。而实验组教学通过化学实验中电流表的读数反映出物质是以离子形式存在于溶液中，并且通过电流表的读数变化让学生认识到发生的化学变化是离子之间的相互作用，从而将宏观表象和微观粒子反应联系起来，在对物质的变化过程的实质进行探究的同时，实现认识从宏观角度向微观角度转变。另外在解决题4的定量问题中，实验组的学生能从微观角度对化学变化中量的关系进行快速又准确的把握，而对照组的学生仍然要依赖于化学方程式，说明实验教学能促进学生思维能力发展有很好的促进作用。

四、结论

在离子反应的化学实验中，水溶液里存在的微粒以及微粒之间的相互作用通过实验现象表现来刺激学生的视觉神经和大脑，学生的思维得以激发，在教师引导下学生通过实验现象的表象由表及里地分析和思考，从而能够自主构建离子反应的概念，并领会离子方程式的实际意义，同时，学生微观认识水平的也会得到发展，并且从观念上形成的微观认识更容易在问题的解决中得到迁移。

参考文献

[1][2]何彩霞. 整体把握和实施观念建构的化学教学研究——以高中化学必修1“离子反应”单元为例[J]. 中学化学教学参考，2011，（7）：12-14

而在教师讲授的教学中，学生概念的形成是建立在语言描述上的，并且学生几乎是以接受的方式进行学习，所以学习的积极性不高。其次是因为讲授教学是以语言的形式学习的，学生学习的是一些规则，其思维并没有与真实的离子反应联系起来，因此他们学习的内容是一些语言表达，包括离子方程式的写法，学生对这些写法所表示的真正意义并不了解。

（2）学习结果及分析

a.学生对离子反应概念延伸认识和离子方程式书写情况及分析

学生对离子反应的认识和离子方程式书写情况分别列于表2和表3。

表2数据表明在理解离子反应概念上实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生；表3数据说明学生对于简单离子方程式书写差异不大，但对于难度稍大的题目，实验组的学生的正确率都明显高于对照组的学生。两个题目测试结果表明采用实验教学对学生掌握离子反应概念和离子方程式的书写是大有裨益的。

这种学习结果说明：（1）由于常规教学中教师对离子反应的概念只是用语言描述，对照组学生对离子反应的理解基本上是建立在课堂上教师例举的为数不多离子反应实例上，学生对离子反应的认识缺乏完整性；而实验组的学生在动手实验的情境下，思维得以开阔，能够将各种离子反应联系起来，概括出离子反应的共性内涵，形成准确且完整离子反应概念。（2）在书写离子方程式的方面，对于生成物中有难溶、难电离、易挥发的物质的离子反应，实验组和对照组的学生都能正确写出离子方程式，但是当反应物中有难溶的物质时，对照组的正确率就远低于实验组。这是因为对照组的教学中，教师过于强调“写、改、拆、查”的书写规则和离子反应发生的条件，学生对生成物中是否难溶、难电离、易挥发的物质太过关注，而忽略了难溶的反应物。另外常规教学中用硫酸钠与氯化钡的反应作为学习书写离子方程式的例子，给学生造成了离子反应是阴离子和阳离子反应的第一印象的误导。而实验组的教学注重的是物质在溶液中的实际存在的形式，并且通过化学实验，学生对反应过程有完整的认识，对以离子形式存在溶液中的物质还是难溶的物质都有了直观的感受。同时学生对离子方程式的意义能脱离语言层面的理解，写离子方程式时，不再是对规则的单纯记忆，而是理解了规则，对规则有了直觉的认识，所以有很好的知识迁移性。

b. 学生微观认识发展结果及分析

学生从微观角度对物质的定性变化和定量变化的认识情况列于表4中。

题3主要考查学生思维能力发展中对新问题的判断能力，题4是从量的角度考查学生的思维发展。从上述这两个测试题的结果中可以发现，在具体问题的解决中，对照组的学生是从宏观现象和宏观物质的角度来分析问题，而实验组的学生能够从微观角度对问题进行把握。

在针对离子反应中物质变化的题3中，对照组的学生下意识沿用的是初中学习的酸、碱、盐和复分解反应的知识来进行分析，经过提醒后才在书写化学方程式的过程中发现离子方程式的不同。这说明常规方式教学在教师的说明下经过化学方程式的“改、拆、查”后而产生，这样将离子方程式的书写演变成了教师的讲述下的形式学习，将离子方程式演变成了化学方程式的形式转化，导致了学生认为离子方程式是化学方程式的变形结果的错觉，学生的对反应实质认识能力比较薄弱。而实验组教学通过化学实验中电流表的读数反映出物质是以离子形式存在于溶液中，并且通过电流表的读数变化让学生认识到发生的化学变化是离子之间的相互作用，从而将宏观表象和微观粒子反应联系起来，在对物质的变化过程的实质进行探究的同时，实现认识从宏观角度向微观角度转变。另外在解决题4的定量问题中，实验组的学生能从微观角度对化学变化中量的关系进行快速又准确的把握，而对照组的学生仍然要依赖于化学方程式，说明实验教学能促进学生思维能力发展有很好的促进作用。

四、结论

在离子反应的化学实验中，水溶液里存在的微粒以及微粒之间的相互作用通过实验现象表现来刺激学生的视觉神经和大脑，学生的思维得以激发，在教师引导下学生通过实验现象的表象由表及里地分析和思考，从而能够自主构建离子反应的概念，并领会离子方程式的实际意义，同时，学生微观认识水平的也会得到发展，并且从观念上形成的微观认识更容易在问题的解决中得到迁移。

参考文献

[1][2]何彩霞. 整体把握和实施观念建构的化学教学研究——以高中化学必修1“离子反应”单元为例[J]. 中学化学教学参考，2011，（7）：12-14