基于文献统计和教材比较视角分析高中化学“胶体”教学

□林建芬

（深圳市龙岗区兰陵学校，广东深圳 518117）

基于文献统计和教材比较视角分析高中化学“胶体”教学

□林建芬

（深圳市龙岗区兰陵学校，广东深圳 518117）

基于证据意识的教学行动研究中，教师在备课研究与教学实践时应该确立教学问题并寻求解决途径，对课堂教学的改进和优化具有重要意义。以高中化学必修模块中“胶体”课题为对象，基于文献统计和教材比较的双重视角，探讨胶体课题的教学研究现状、分析教学问题、提供教学建议，可为基于实证视角的高中化学课堂教学提供案例参考。

胶体；分散系；教材比较；文献统计

胶体是高中化学必修模块中的重要课题，多数中学教师经常选择该课题来实施学生科学探究活动，并已设计和实践出一些较好的课例，但在具体教学策略、情境设计等方面研究较多，缺乏对存在的教学问题进行必要的剖析反思，导致较难有针对性地提高教学效果。因此，针对胶体教学内容确立教学问题并寻求解决途径，对提高课堂教学的有效性具有重要意义。基于此，本文通过探讨胶体的教学研究现状、确立胶体的教学问题、提供胶体教学改进和优化的建议，以期为一线教师进行备课研究及课堂教学提供参考意见。

一、基于文献统计分析“胶体”教学

钻研教学案例是开展文献研究过程中的重要环节。在中国知网CNKI上以“胶体”“分散系”等为关键词搜索到20篇近期较有代表性的教学论文[1-20]，包括教学设计的文本资料和教学现场的文字实录，能够呈现具体、典型且含真实问题情境的实际教学过程。在反复通读文献后，从知识呈现顺序、问题情境设置、学生活动和教学例证素材等方面对教学案例进行深入分析，发现其中存在的差异与不足，分析确立“胶体”的教学问题。

从知识呈现顺序的角度分析，在20份教学案例中，有16份案例(占80%)教师采取了演绎方法：介绍分散系概念及分类→从分散质粒径比较胶体、溶液、浊液→制备Fe（OH）3胶体→丁达尔效应及其原理→胶体的其他性质及应用，引导学生基于分类思想来研究物质的性质及变化原因；有4份(占20%)采取了归纳方法：先从胶体、溶液、浊液的形成过程归纳分散系的概念→从分散质粒径分析丁达尔效应的原理→从生活实例归纳出胶体相关性质→从具体物质归纳出分散系的9种分类及依据。由此可看出两种取向的教学观：①强调分散系的分类、胶体的概念、性质及应用等具体知识的教学观；②强调从分类角度研究物质性质等学科思想方法的教学观，强调胶体与分散系的关系，落实分类观、变化观和微粒观。

从问题情境与学生活动的角度分析，20份案例呈现如下特点：①当给出生活中胶体、溶液、浊液相关实例和分散质粒径范围后，教师往往会提出：这三者分别是什么物质分散到另一种物质中呢？这三者的稳定性如何？能否采用过滤方法区分胶体和溶液？这类问题，让学生从本质上理解三者性质差异是由于分散质粒径不同引起的；②教师一般还会基于实验情境组织教学过程：探究FeCl3固体分别分散在冷水、沸水和NaOH溶液中的现象差异，如何解释胶体的丁达尔效应，渗析法分离胶体和溶液的原理是什么，进而让学生按分散质粒径大小对分散系进行分类，认识到聚集状态对物质性质的影响；③教师也会基于生活情境设计问题，要求学生利用胶体相关知识解释自然现象或生活生产问题，如解释卤水点豆腐、胶体净水、FeCl3稀溶液止血、河海交接处三角洲的形成等，让学生在真实问题情境中理解胶体的组成、性质及用途间的联系。但关于胶体聚沉、渗析、电泳现象的教学深度不一，其教学要求是什么，值得进一步探讨。

从教学例证素材角度来看，按照教学环节进行分析：①导入环节：有15份案例选择复习溶液和浊液知识（以盐水、泥水为例）作为导入，引出分散系的概念和分类，在给出分散质粒径范围后导出胶体概念；有3份案例选择列举生活中常见分散系实例，并从分散质、分散剂状态对分散系进行归类和举例，重点以液态分散剂为例导出胶体概念；有1份案例选择纳米材料导入，基于纳米尺度引出胶体概念；有1份案例选择由丁达尔效应的发现史引出胶体概念；②实验探究环节：有16份案例选择“制备Fe（OH）3胶体”的探究活动来讲授胶体的丁达尔效应；有3份案例选择“NaCl固体在酒精中分散”的探究实验来讲授胶体的形成与本质；有1份案例选择“提纯混有NaCl杂质的淀粉胶体”的探究活动来讲授胶体的形成条件、丁达尔效应及渗析现象；③课堂小结环节：有14份案例选择“胶体的应用”结尾，引导学生运用化学知识解决生活中相关问题；有2份案例选择“溶液、胶体、浊液的联系及转化”做结尾，升华分类观、变化观的学科思想；有4份案例选择“纳米材料”等学科前沿资讯做结尾。综观20份教学案例，教师选择不同的例证素材，重点讲授胶体的制备及利用丁达尔效应鉴别溶液与胶体，但可能让学生在初学阶段建立起“胶体的本质是有丁达尔效应”的迷思概念，而未能认识胶体的本质；如何选取教学例证素材促进学生认知发展，值得进一步探讨。

通过从不同角度对文献案例的分析，现有教学中具有差异性的方面往往存在一定的教学问题。如通过知识呈现顺序角度可确立“胶体知识教学过程如何落实分类观、变化观等学科思想”；通过问题情境及学生活动角度可确定“胶体聚沉、电泳、渗析现象的教学要求是什么”；通过教学素材例证角度可确立“选择怎样的例证更有利于学生理解胶体的本质”。

二、基于教材比较分析“胶体”教学

教材是教师备课研究和教学实践的重要依据。通过比较我国现有的三套高中化学教科书必修模块中“胶体”在内容选取和组织呈现上的差异，分析确立胶体教学的相关问题。

从内容呈现形式来看，人教版先阐释分散系的定义及分类，再以液态分散系为例，按分散质粒径大小将分散系分为溶液、胶体和浊液，并通过“科学探究”探讨胶体的丁达尔效应及形成原因，最后通过“科学视野”拓展介绍胶体的电泳、聚沉现象；鲁科版通过“联想·质疑”中呈现的丁达尔现象引出分散系、胶体的概念，并阐释胶体的丁达尔效应、电泳和聚沉现象，最后通过“知识点击”介绍胶体与渗析；苏教版通过举例直接给出分散系、胶体的概念，通过“活动与探究”介绍胶体的净水功能，最后通过“资料卡”简单描述胶体的应用。可见三套教材：①都强调分散系的概念及分类，但介绍丁达尔效应所选用的例证素材不同，人教版和苏教版都通过比较光束通过CuSO4溶液与Fe（OH）3胶体时的现象差异引出鉴别方法，鲁科版通过比较光束通过盐酸、Fe（OH）3胶体和AgI胶体时的现象引出丁达尔现象；②胶体的电泳、聚沉和渗析的教学要求不一：鲁科版中胶体的丁达尔效应、电泳和聚沉现象以主体知识形式呈现，渗析则作为拓展了解；人教版通过实验探究Fe（OH）3胶体的制备，并介绍胶体的聚沉、电泳现象及应用；而苏教版仅以资料卡形式介绍胶体的应用，如表1所示。

表1

结合表2分析，胶体知识呈现差异主要体现在：①导入部分引入胶体概念所用的逻辑顺序不同，人教版和苏教版注重与初中已学的溶液、浊液对比，鲁科版偏向于从生活中的丁达尔效应引入胶体概念；②教学内容选择上，三个版本教材都有Fe（OH）3胶体制备与性质实验，渗透丁达尔效应与胶体粒径、表面积特点，但鲁科版深度研究了胶体的聚沉与渗析；③应用拓展部分，三个版本教材都介绍胶体在日常生活、纳米材料和医药领域的应用，注重STSE（科学-技术-社会-环境）理念的渗透，其中鲁科版更突出学生动手探究活动。

表2

再从胶体、丁达尔效应、胶体制备和例证素材四方面对三套教材的差异进行具体分析。

（一）介绍“胶体”所选取的内容

苏教版仅介绍了胶体概念，通过“活动与探究”栏目中实验1介绍用激光笔鉴别胶体和溶液的方法，未阐释其原理是丁达尔效应；实验2介绍Fe（OH）3胶体的净水功能，但未提及胶体的电泳、聚沉、渗析等现象；而人教版和鲁科版则较详细地介绍了“胶体”的组成、性质和应用，这是因为胶体作为一类重要的混合物，因其具有特殊性质在生产生活中广泛应用，且促使学生把研究物质世界的视角从纯净物转向混合物。

（二）介绍“丁达尔效应”所选取的例证素材

苏教版并未出现“丁达尔效应”概念，但提及用激光笔鉴别CuSO4溶液和Fe（OH）3胶体的实验；人教版阐释了激光笔照射CuSO4溶液和Fe（OH）3胶体的现象差异及其原理，从现象产生原理的角度定义丁达尔效应；鲁科版呈现可见光束照射盐酸、Fe（OH）3胶体的现象差异，从直观实验现象的角度定义丁达尔效应，选择无色溶液（盐酸）还可避免出现CuSO4溶液因呈蓝色会吸收可见光导致未出现“光亮通路”的现象偏差。在实际教学中，教师要根据学生认知水平选择恰当定义方式进行“丁达尔效应”的教学：学生通过物理课程的学习，已对光的散射原理有一定了解，则可采用人教版中“原理式”的定义，否则宜采用鲁科版中“现象式”的定义；教师在“丁达尔效应”的例证素材上建议将蓝色CuSO4溶液换成蓝色及绿色以外的溶液，以遵循科学研究的严谨性和规范性。

（三）介绍“Fe（OH）3胶体制备”的内容

苏教版中并没有介绍Fe（OH）3胶体的制备方法，人教版中将“Fe（OH）3胶体的制备”编排在胶体与溶液、浊液性质对比的实验之后，体现了基于“制备-结构-性质-用途”学科思想研究物质的思路。而鲁科版中，则将胶体制备的内容编排在练习题中，强调知识应用与学科思维能力的培养，如表3所示。

表3

（四）阐释“胶体的应用”所选取的例证素材

苏教版多数是介绍胶体在国防科技、医药制备、工业生产上的应用情况，除了胶体净水功能这一案例，其他例证素材与日常生活的联系不紧密；而人教版和鲁科版选取的例证素材相对而言比较贴近学生已有的生活经历和体验，如豆浆、牛奶、果冻、洗涤剂、制备豆腐、制造墨水等，让学生感受到化学与生活生产的联系，学会从学科角度出发运用化学知识解释生活中的化学问题，如表4所示。

表4

三、教学建议

（一）把握“胶体的性质及应用”相关内容的教学要求及深广度

对胶体课题教学问题的分析，既要通过理论层面的探讨，如胶体知识对学生认知发展的功能与价值、胶体化学在学科前沿发展中的地位与作用等；又要从实践出发探索利于学生理解胶体本质的教学设计及活动实施。20份文献和3套教材中胶体教学内容的广度和深度都不同，如何落实教学要求是值得教师关注的教学问题之一。《普通高中化学课程标准（实验）》[21]中提到“能根据物质的组成和性质对物质进行分类；知道胶体是一种常见的分散系；实验：氢氧化铁胶体的制备；实验：铝盐和铁盐的净水作用”，从知识与技能的角度分析，学生仅需知道丁达尔效应，但为了后续学习盐类水解，学生也需了解胶体的介稳性，而聚沉、电泳则不做要求。因此，教学应该参考课程标准对学生的认知水平的要求，准确地把握胶体教学的深广度及教学要求。

（二）选取“胶体的性质及应用”相关内容的教学例证素材及探究活动

胶体由于具有特殊的性质，在生产和生活中有广泛的应用。在实际教学中，教师可以选择一些与学生日常生活联系紧密的例证素材引导学生从学科视角解决日常生活中的问题，帮助学生更好地理解化学本质。教师应对实验进行必要的加工和拓展，充分发掘实验的探究内涵，通过具有一定梯度和内在逻辑的问题组，将实验内容或思考问题设计成教学活动，开展学生讨论、分组辩论赛等形式的活动，在活动中启发学生思考，培养学生的科学思维方式，发展学生的科学探究能力。

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