促进学生认识发展的化学概念教学——以高中必修化学“电离”教学为例

杨梓生吴菊华

（1.龙岩市普通教育教学研究室，福建 龙岩 364000；2.龙岩第二中学，福建 龙岩 364000）

促进学生认识发展的化学概念教学
——以高中必修化学“电离”教学为例

杨梓生1吴菊华2

（1.龙岩市普通教育教学研究室，福建 龙岩 364000；2.龙岩第二中学，福建 龙岩 364000）

化学概念教学应促进学生认识发展。认为高中必修化学“电离”概念具有促进“电离”本体认识发展、物质性质及其变化的认识发展的认识功能。在分析学生对“电离”认识发展线索的基础上，规划了问题驱动下的促进学生“电离”概念建构与认识发展的教学过程。

认识发展；概念教学；电离；教学设计

化学概念反映化学事实与现象的本质，是学生认识物质及其变化的基础，对建构学科观念、促进认识发展有重要的价值。遗憾的是，不少教师受“知识本位”思想影响，概念教学时“重结果、轻过程”,强调学生学习时记忆概念、解题时套用概念、训练中强化概念［1］。这样的教学，忽视了概念促进学生认识的价值，导致学生习得化学知识却无法转化为化学认识、难于提升学科素养。如何开展概念教学以促进学生认识发展？显然，教师应准确把握概念的认识功能。在此基础上，通过优化教学设计，设置驱动性问题或探究活动，帮助学生在问题解决过程中形成概念，建立起审视化学事实与现象的认识方式［2］。文章以高中必修化学“电离”教学为例作探讨。

一、“电离”概念的认识功能

促进学生认识发展的概念教学，不仅要关注概念本体知识，还要将化学概念本体知识所描绘的结果转化为观察现象与分析问题的视角与思路——赋予相应的化学概念以认识功能。对于化学概念的认识功能，主要体现在两个方面：一是体现为对概念本体所描述的认识对象的认识发展，二是对概念本体认识对象以外的其他认识对象的认识发展［3］。“电离”这一概念具有怎样的认识功能?

对于高中必修阶段的“电离”，“课程标准”提出“知道酸、碱和盐在溶液中能够发生电离，通过实验认识离子反应及其发生条件，了解常见离子的检验方法”的学习要求。这一要求实际上要解决“什么是电离”“电解质如何电离”“为什么要学习电离”以及“什么是离子反应”“离子反应发生的条件是什么”“学习离子反应有何价值”等问题［4］。其中，后三个方面将以前三个方面为基础，是“电离”知识的应用与发展。这六个方面问题的学习与解决，实际上强调学生建立起“电离”概念基础上，发展对物质在水溶液中的行为、物质的性质及其变化等方面的认识。具体分析如下：

1.发展对物质溶解于水的认识

“知道酸、碱和盐在溶液中能够发生电离”这一学习要求，一方面强调建立起对“电离”概念的本体认识（即知道电离的条件、记住电离的概念），从而解决“什么是电离”“电解质如何电离”等问题；另一方面，要求发展对“电离”概念的本体认识。即要求学生在明确电离及其条件的基础上，能够“想象”或“看到”氯化钠等电解质溶于水时将发生电离，并最终以自由移动的Na+和Cl—形式存在于水中。基于这样的认识，建立起从微观视角审视电解质在水溶液中的行为及其结果（存在形式）的认识方式。这一认识发展将在一定程度上回答“为什么要学习电离”的问题。

2.发展对物质性质及其变化的认识

仅达成前述“电离”概念认识是不够的，还需进一步发展认识，实现从看待单一电解质在水溶液中的行为与结果转向从微观视角看待物质性质、看待多种电解质共存的溶液体系中的变化，即发展对物质性质及其变化的认识。

（1）发展对物质性质的认识

建立“电离”本体认识后，立足于电解质在水溶液中以离子形态存在且离子不断运动的认识，可推断溶液具有导电性、“均一、稳定”特性是离子自由运动的必然结果。同时，通过对HCl与H2SO4等酸、NaOH与KOH等碱在水中电离行为及其结果的进一步分析，将会发现同类电解质在水溶液中存在状态的相似性——所有酸（碱）溶液中的阳（阴）离子全部是H+（OH—）。认识到这一特点后，将能从类属、微观的角度理解它们的性质，即酸（碱）具有共同性质是因为酸（碱）的水溶液均存在H+（OH—）。这一认识发展，将促进学生建构立足于微观视角研究、认识物质性质的思路方法。毫无疑问，这一认识发展将进一步深化学生对“为什么要学习电离”的认识。

（2）发展对物质变化（反应）的认识

当溶液体系中存在多种电解质时，因其电离而必以离子形式存在。如果体系中的离子能相互作用，电解质将发生化学反应。这便揭示了水溶液中电解质反应的本质——体系中离子间相互结合而发生离子反应，反应的结果是电解质电离出来的某些离子的浓度降低。怎么样的离子能相互作用？这又涉及离子反应的条件问题。当离子相互结合为沉淀、气体或水时，反应才能进行。此外，微粒间总按一定配比而非任意比例结合。如中和反应本质为H+与OH—相结合成水，故两者按1∶1结合。这将促进学生对化学反应认识达到微观、定量水平。上述认识，解决了“什么是离子反应”“离子反应发生的条件是什么”等问题。

根据离子反应的本质，物质在水溶液中的反应是离子间的结合（或转化），不能结合的仍以自由移动离子的形式存在。因此，表达电解质在水溶液中的反应，只需抓住参与反应的离子即可，未参与反应的无需呈现。于是，就不难理解离子反应方程式的涵义——不仅表征具体物质的反应，而且还能表征一类物质间的反应。明确这些方面，有助于认识“为什么要学习离子反应”。

（3）发展从微粒视角审视物质性质及其变化的认识

理解前述知识后，学生将较好地从微观视角审视物质性质及其变化。于是，将会继续追问建立审视物质性质及其变化的微观视角在生产、生活和化学科学研究中的应用问题。显然，这是对“为什么要学习电离”及“为什么要学习离子反应”的进一步追问。回答问题的视角自然落在离子反应的应用上——在生产、生活和化学科学研究中，可根据离子反应的本质及其条件去开展物质检验、分离提纯等，达成“了解常见离子的检验方法”的学习要求。

进一步分析可发现，发展上述认识，不仅巩固相关学科知识，而且还体现电离相关知识在促进“情感态度价值观”形成上的价值——即通过“电离”及“离子反应”等的学习，促进学生感受化学世界（物质及其变化）的和谐统一；通过“离子反应的应用——离子检验”，形成将化学知识应用于生产、生活实践的意识，赞赏化学科学对社会发展的贡献等。

二、促进认识发展的“电离”教学设计

“电离”教学设计时，如何促进学生达成前述认识发展？这就需要在明确“电离”认识功能的基础上，厘清学生对“电离”认识发展的线索，进而做好教学规划。

1.学生对“电离”认识发展线索

学生对“电离”认识的发展，先要建立起对“电离”本体知识的认识，然后应用“电离”知识解决相关问题，进而建立起从微观视角看待物质及其变化的认识思路与方法，感悟物质变化的规律性和统一性，了解化学知识在生产、生活中的应用。具体的认识发展过程为：①基于知识回顾和实验观察，通过单一物质在水溶液中存在形态及其行为，建立“电离”概念，掌握“电离”的本体知识；②学习使用化学用语表征单一物质在水溶液中的行为，建立电离方程式的概念，将“电离”概念转化为抽象的符号思维；③对一类物质（如酸、碱或盐等）在水溶液中存在形态特点及其性质关系的分析，学习从电离视角看待物质组成与分类、建立起物质微观组成与性质间关系的认识；④基于电解质在水溶液中的存在情况，分析推理两种电解质在水溶液中的行为及其存在状态，并通过实验探究，理解物质在水溶液中反应的微观实质和条件，并用离子反应方程式表征；⑤应用电离与离子反应的知识，开展溶液中常见离子的检验，总结常见离子检验的原则与方法，认识到电离等知识在生产、生活中的应用，领悟从微观视角分析物质及其反应的价值。

2.问题驱动下的“电离”概念的建构与认识发展的教学规划

【环节一】通过设置驱动问题引出电离，认识食盐等电解质在水溶液的行为及结果。

①根据氯化钠固体加入水中将“消失”的现象思考：固体为何“消失”？真的“消失”吗？

②根据氯化钠溶液能导电的事实思考：溶液能导电说明了什么？为何通电后溶液能够导电？

【环节二】在问题解决基础上，学习使用化学符号表征电离，理解电离方程式的意义。

①怎样用化学用语表示氯化钠等电解质在溶液中的电离过程？

②用电离方程式表示HCl、Ca(OH)2、NaOH、H2SO4和KNO3的电离过程。

【环节三】从电离的角度认识物质的组成、性质及其相互关系。

①为何HCl、H2SO4等酸的水溶液具有共同的化学性质？

②为何NaOH、Ca(OH)2等碱的水溶液具有共同的化学性质？

③结合“环节二”相关电离方程式的观察，你对酸、碱和盐的组成、性质等有何新的认识？

【环节四】建立基于电离视角的物质分类，了解电解质的概念。

氯化钠、蔗糖都是化合物且都能溶于水，所得到的溶液前者能导电而后者不能。请思考：

①两种溶液导电性差异说明两种物质在水溶液中的存在形式有何差异？

②你能够基于电离的视角对化合物进行新的分类吗？

【环节五】基于电离视角分析电解质在水溶液中反应的本质，学习使用离子方程式来表示物质间的反应、理解离子方程式的意义。

①盐酸、氢氧化钠溶液中存在哪些离子？若将两者混合，哪些微粒将相互作用？请作出预测。

②初中“中和反应”的“活动与探究”内容如下：

在盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，滴加2-3滴酚酞试液。用胶头滴管吸取盐酸逐滴加入烧杯中，边滴边用玻璃棒搅拌。当烧杯中溶液刚好变成无色时，停止加入盐酸。溶液的碱性发生了什么变化？

取上述实验所得的少量溶液于一只试管中，另取一根胶头滴管，向试管中加入1滴氢氧化钠溶液，溶液的颜色发生了什么变化？这说明了什么？

用玻璃棒取实验1所得的溶液，加热至蒸干，观察到什么现象？这说明了什么？

请结合电离知识，从微粒及其相互作用的视角，分析上述实验现象及问题。在此基础上，谈谈对酸碱中和反应、离子反应的认识。

③预测往稀硫酸溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，烧杯中溶液离子浓度的变化情况。在预测的基础上，你能设计怎样的实验来证明你的预测？

④对于HCl与NaOH、H2SO5与Ba(OH)2的两个反应，如何用化学用语来表示？

⑤对于离子方程式“H++OH—=H2O”，它表示了怎样的反应？

【环节六】建立起对复分解反应的本质认识，认识离子反应的条件。

酸与碱、酸与盐（如盐酸与碳酸钠）、碱与盐（如氢氧化钙和碳酸钠）、盐与盐（如氯化钡与硫酸钠）等能够发生复分解反应。

①请用微观（离子间相互作用）的视角分析上述复分解反应的实质。

②结合复分解反应的条件，谈谈对离子反应条件的认识。

【环节七】了解常见离子检验方法，感悟离子反应的应用价值，巩固离子方程式的书写。

①现有氯化钠、碳酸钠和硫酸钠三种固体，如何用实验方法来鉴别？写出反应的离子方程式。

②某工厂排放的废液中含有较高浓度的Cu2+、Ba2+和Ag+三种离子。你认为该废液应该进行怎样的处理后排放？写出废液处理方案及相关反应的离子方程式。

③结合前述两个问题，谈谈对“离子反应”应用价值的认识。

三、结语

总之，这样的概念教学，从关注“电离”概念本体知识转移到建立起从微观视角审视单一电解质在水溶液中的行为与结果上来，并进一步发展到对多种电解质在水溶液中的行为（相互作用）及其结果的认识。在此基础上，形成从微观视角看待物质在水溶液中行为与结果的认识思路，理解物质变化应具备的条件、遵循的规律，建构与完善“科学物质观”与“微粒观”等化学基本观念，较好地促进学生的认识发展、破解“离子反应”一直是学生学习的难点”的教学问题。

［1］李汉清.高中化学概念教学现状及对策［J］.化学教学，2013 (2).

［2］胡久华,张银屏.促进学生认识发展的单元整体教学［J］.教育科学研究，2014(8).

［3］胡久华.化学课程与学生认识素养发展［M］.北京：北京师范大学出版社，2011.

［4］庄晓文,姜建文.“电解质溶液”核心概念的学习进阶研究［J］.化学教学，2016(2).

（责任编辑：张贤金）

2016年福建省基础教育课程教学研究课题“促进认识素养发展的高中必修化学核心概念教学策略研究”（项目编号：MJYKT2016-170）。