基于实验促进高中化学概念教学的研究

黄清辉

化学概念教学在高中化学教学中占有极其重要的地位，是化学教学的重点与难点，是构建学科知识体系的基础。本文从运用实验手段，帮助学生进行前概念有效转化、概念的生成、概念的内涵与外延的理解，提升学生的学科素养。

概念是人们反映事物本质属性的一种思维形式，是知识的核心内容。化学概念是对生活现象、化学事实经过观察、分析、比较、抽象、归纳、推理等方法得出理性知识，它反映了化学事物和现象本质及规律，是构建化学学科知识体系的基石。因此，化学概念的学习是学生学习、理解、掌握化学知识，是形成观念、科学素养的关键。

1 问题提出

化学素来被人们称之为“理科中的文科”，很多学生会通过背记化学概念，结合大量的练习强化，以达到掌握化学知识进而提高化学成绩的目的。有的教师通过对化学概念以逐字剖析的文本解读的方式让学生去记住化学概念，这些做法都不能真正让学生理解化学概念、原理，学生在练习、考试中总会出现各种错误，最终极大地降低了学生的学习热情。如何改变只重知识传授、教学成绩、概念内容而忽视对能力培养、探究过程、学生体验等错误的传统教学方式呢？笔者认为一定要从化学学科的特点进行分析。化学是一门以实验为基础的科学，化学中很多概念、原理都离不开化学实验。新课标强调，实验教学是帮助学生形成化学概念、获得化学知识和实验技能、提高观察和动手能力、提升团队意识，同时还有助于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。

因此，在化学概念教学中，教师一定要重视利用化学实验来引导学生去感知化学事物，形成化学概念，提高化学学科素养。

2 化学实验对高中化学概念教学促进作用的研究

2.1 运用实验，有效转化前概念

前概念是指学生在未学习某个化学概念之前，会依据自己的观察、思考及原有知识得出一些缺乏概括性和科学性的经验。当然，前概念并非都是错误的，有些前概念在教师引导下就会转化成科学概念，而有些前概念与正确的科学概念相悖，对学习起到阻碍、干扰的作用，称为消极前概念。教师如无法帮助学生认识前概念的错误之处，消除这些错误或不科学的概念对科学概念学习的干扰，那么学生学习科学概念的效率将会大大降低。在教学过程中，教师可将涉及到的错误的前概念的内容设计成实验，引导学生通过对实验现象的观察与分析，实验数据的比对与处理，促使学生自己认识到前概念的错误之处，从而帮助学生建立起正确的科学概念。

如在盐类水解教学之前，教师可先抛出一个问题：“酸溶液为酸性，碱溶液为碱性，那么盐溶液呢”。依据原有的认知水平，大多数学生会认为盐溶液和氯化钠溶液一样显中性（有一部分学生会联想到纯碱溶液呈碱性，认为盐溶液不一定呈中性）。此时，教师如果只是通过学生分组实验数据加以简单分析后，直接将盐类水解的概念、规律等盐类水解的有关知识呈现给学生，那么这样的教学效果是低效的。因为学生在未真正的理解盐类水解原理的情况下，学习到的知识是很容易被遗忘的。笔者认为可以组织学生分阶段进行分组实验探究。

实验1： 常温下，用精密pH试纸分别测蒸馏水以及浓度均为0.1 mol/L NaCl溶液、NH4Cl溶液、CH3COONa溶液的pH值，并做好记录。

设计意图：学生通过对H2O、盐溶液pH值的测定，发现实验事实与自己的认知水平相冲突，激发学生的学习兴趣和求知欲望。实验后，学生进行分组讨论（引导学生从盐的类别、强弱电解质的电离、弱电解质特征、平衡移动等方面分析溶液中微粒变化）并展示小组讨论结果，其他小组对结果进行评价，共同得出盐溶液呈酸性、碱性、中性的原因。

实验2： 学生预测浓度均为0.1 mol/L KNO3溶液、Al2（SO4）3溶液、Na2CO3溶液的酸碱性，并用精密pH试纸测其pH值，做好记录。

设计意图：让学生利用刚才所学知识进行预测盐溶液的酸碱性，再通过实验加以验证；CH3COONa溶液和Na2CO3溶液都呈碱性，但是他们的pH值却有差别。一方面让学生感受到盐类水解的程度是微弱的，另一方面让学生意识到盐类水解与盐的组成有关（电离越弱越水解）。

实验3：学生预测浓度均为0.1 mol/L NaHCO3溶液、NaHSO4溶液、CH3COONH4溶液的酸碱性，用精密pH试纸测其pH值，并分析原因。

设计意图：让学生明确会水解的盐不一定呈酸性或碱性，如CH3COONH4溶液中阴阳离子均会水解且程度相同，致使溶液呈中性；不水解的盐也有可能呈酸性，如NaHSO4溶液不水解只电离，致使溶液呈酸性。

通过以上3个分组实验及数据分析后，学生对盐类水解有了一个比较清晰的认识，最终在头脑中形成了“盐类水解”的科学概念。教师在教学中，如果充分运用化学实验，并借助实验现象及实验数据进行分析、思考后得出结论，那些错误或不科学的前概念就很容易被转化，最终在学生头脑中形成科学概念。

2.2 运用实验，实现概念的生成

在教学中，常常发现学生对化学概念的理解不深刻。笔者认为一个很重要的因素是化学概念的抽象性给学生的学习带来了极大的障碍，在头脑中未能真正形成概念。如果我们能将化学概念采用更易于让学生接受的直观、形象的信息，则有助于提高学生学习效率。宏观的化学实验可以为学生提供这些具体的、形象的感观印象，有助于学生在实验探索中加以内化，得以升华，从而促进化学概念的生成。

如在沉淀溶解平衡教学中，设计如下3个实验，证明沉淀溶解是存在的，改变条件，沉淀溶解平衡是会发生移动的。

实验1： 取AgCl饱和溶液的上层清液于2支试管中，分别向其中滴入0.1 mol/L NaCl溶液、0.1 mol/L AgNO3溶液，记录现象。

实验2：另取AgCl饱和溶液于2支试管中，分别向其中滴入0.1 mol/L氨水溶液、0.1 mol/L NaBr溶液，记录现象。

实验3：向盛有浓度均为0.01 mol/LCl-、Br-、CrO2-4的3支试管中，分别滴入0.01 mol/L AgNO3溶液，记录实验现象。

设计意图：实验1中两支试管均能观察到白色沉淀，证明AgCl饱和溶液存在Ag+和Cl-，说明AgCl可以溶解解离成Ag+和Cl-；增大Ag+或Cl-浓度，Ag+与Cl-又结合生成AgCl，即难溶物的溶解解离与清液中的离子结合成沉淀是一个可逆过程；实验2沉淀的变化，证明沉淀溶解平衡是可以被打破的，便于证明沉淀溶解与生成是由于Qc与Ksp相对大小造成的。实验3沉淀生成的先后顺序，说明沉淀的生成不仅与Ksp的大小有关，还与沉淀的组成有关。学生在对实验现象观察与思考中，逐步形成“沉淀溶解平衡”科学的化学概念。

同样，我们要说明盐类水解是一个可逆过程，可设计如下化学实验。

实验：取0.1 mol/L Na2CO3溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞溶液，再滴加足量的BaCl2溶液，记录现象。

设计意图：滴加酚酞溶液变红，证明CO2-3水解产生OH-；加入BaCl2溶液，观察到产生白色沉淀且溶液红色变浅直至褪色，反映出溶液中OH-浓度不断减少是由于Ba2+与CO32-反应生成BaCO3沉淀，导致水解平衡不断向左移动，学生就很容易意识到盐类水解是个可逆过程。

有些化学概念是比较抽象和难以理解的。借助化学实验很容易将难讲解、难理解的化学问题简单化、深刻化。在对实验现象观察、分析后，学生很容易抓住化学概念的本质并形成概念。

2.3 运用实验，揭示概念的内涵与外延

任何一个化学概念都是有其内涵与外延的。化学概念的内涵是指物质在化学变化中特有的属性总和，是化学概念的本质，而化学概念的外延是指研究对象、范围和条件等。充分揭示概念的内涵与外延，有助于加深对概念的理解。对一些的比较复杂的概念，如果只是采用剖析、讲解概念的本身，那就很难真正地帮助学生理解与掌握概念，究其原因主要是学生对概念的内涵与外延理解不清。在化学概念教学中，学生可以运用化学实验手段对所观察到的现象进行比较、分析、综合，最终清晰理解概念的内涵与外延。

如在电解质概念的教学中，发现很多学生一直把金属、氯化钠溶液、氨气、二氧化碳等物质当成电解质。笔者认为，教学过程中可以采用分组对比实验来加以解决。

分小组进行下列物质的导电性实验：①NaCl晶体、②NaCl溶液、③熔融NaCl、④乙醇溶液、⑤BaSO4溶液、⑥熔融BaSO4、⑦液氨、⑧氨水。学生在②③⑥⑧实验中观察到“电流计指针偏转了、小灯泡亮了、音乐卡响了”，学生意识到因为这些物质能电离成自由移动的离子，故能导电。这非常有利于学生建构电解质与非电解质的概念，同时设计以下问题加深学生对概念的内涵与外延的理解。

（1）问题1：NaCl晶体不导电，而NaCl溶液、熔融NaCl等物质能导电，它们与金属导电有何不同？

（2）问题2：Cu能导电，它是电解质吗？BaSO4固体不导电，它是不是电解质？

（3）问题3：液氨不导电，而氨水能导电，那么液氨、氨水、NH3·H2O哪个是电解质？

（4）问题4：NaCl固体不导电，那么它是非电解质吗？NaCl溶液能导电，它是电解质吗？

目的：问题1与问题2让学生明确电解质导电靠的是自由移动的离子（区别金属导电），不要求自身能导电，只要求其在水溶液或熔化状态下导电；同时也让学生明白能导电的物质未必是电解质，电解质与其本身是否导电无必然的联系。问题3和问题4让学生明确电解质的内涵为电解质在水溶液或熔化状态下（而不是在电的作用下）自身发生电离下产生可以自由移动的阴阳离子，而液氨本身不能电离；而电解质的外延是指酸、碱、盐等能发生电离的化合物，故单质铜及NaCl溶液不属于电解质的范畴。

学生在导电性实验及问题的剖析后，很容易就理解电解质的内涵与外延，加深了学生对电解质概念的理解，同时提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，促进学生思维能力的提高，提升学生的科学素养。

3 运用实验进行化学概念教学的教学反思与体会

学好化学概念是学好化学知识的前提，概念教学效果不仅仅影响着学生对知识的理解程度，同时也影响着学生对知识网络的构建。宏观的化学实验在概念学习中发挥着极其重要的作用，借用实验教学不仅能引起学生的学习热情，还能将微观的变化用宏观现象展示出来，帮助学生建构化学概念。这样的过程有利于他们对化学概念的理解与感悟，避免用传统死记硬背的方式去机械的学习化学概念。可以说，实验是学习好化学概念的最佳途径。

教师利用实验进行教学中，实验的创设一定要结合本班学生的学情，要能符合学生的最近发展区，紧紧围绕着便于概念理解的目标而开展。同时教师还要不断韩地加强对概念教学的深入研究，时刻关注学生对概念的理解，从认知心理学角度进行实践研究，并精心设计相关实验。只有这样，实验效果才能达到最佳、才能真正服务于概念教学。

总之，教学在概念教学中要充分利用好化学实验这个“法宝”，帮助学生去除错误的前概念的干扰，形成正确的科学概念，深层次地理解和掌握概念的内涵及外延，最终实现化学概念的灵活应用，学生的思维能力和科学素养得以提升。