基于学习进阶的中学“化学平衡”主题教学研究

胡娜+张文华

摘要：化学平衡是中学化学基本概念和基本理论的重要组成部分。对于化学教育工作者而言，实现紧密高效地衔接相关教学内容，降低学生心理台阶显得尤为重要。依据对课程标准、教材和学情的分析，对学生围绕化学平衡这一核心概念在不同学段学习中所呈现的“概念理解水平”、“前科学概念与迷思概念”和“進阶目标”的描述来规划学习进阶框架，并提出有关课堂教学实践的建议，为教师进行科学教学设计，开展有效教学提供参考。

关键词：化学平衡；学习进阶；迷思概念；教学建议

文章编号：1005–6629（2017）12–0014–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列[1]，促进学习的连贯性和一致性，帮助构建对核心概念的深入理解，进而形成良好的核心素养。基于已有研究以及课程文件，使用概念陈述呈现出核心概念逐步发展的进程，是一种重要的关于学习进阶的研究范式，展示同一主题内容在不同学段的成就水平，以便于有效地进行课程及教学设计等。

最初，哥伦比亚大学Aaron Rogat[2]等从物理和生命科学相关核心概念的理解出发，为学生设计了一套可供参考的“假设的学习进阶”，希望能为新的国家科学教育标准提供参考。国内化学教育研究者们探查了各个具体内容领域学生的个人概念，例如，周玉芝[3]提取化学电源核心概念及相应学段目标，进而划分电化学的学习进阶；庄晓文[4]、苗兰[5]、童文昭[6]、麦裕华[7]则分别呈现电解质溶液、反应热、物质结构、氧化还原反应书写技能等化学核心概念及技能的学习进阶路径。随着相关研究的逐渐深入，学习进阶由理论建构走向实践研究，北京师范大学郭玉英带领研究团队建构了中学物理学科中相关核心概念及关键能力的学习进阶，提出了基于学习进阶的科学教学设计模型并进行了实证检验[8]。

化学平衡是高中化学教学的重点和难点之一，包括化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水的电离和盐类水解平衡等。为突破该重难点内容，本文通过分析课程标准、教材、学生认知，构建指导教学的化学平衡学习进阶框架，并提出有关课堂教学实践的建议。希望为教师进行科学教学设计，开展有效教学提供参考。

2 核心概念“化学平衡”的学习进阶研究

2.1 基于课程标准的进阶研究

高中化学课程标准对学生在不同阶段学习“化学平衡”这一核心概念提出了最基本的要求，表1为《普通高中化学课程标准》[9]中与“化学平衡”主题相关的内容标准。

从表中可以看出，基于学生的心理发展特点和化学学科知识发展的脉络，高中化学必修模块强调基于学生的已有经验，初步建立正确的化学平衡概念，能够从限度的角度拓展对化学反应的认识[10]；在选修阶段，进一步了解化学反应的可逆性和化学平衡的建立过程，理解外界条件对化学平衡的影响，能够从定性（勒夏特列原理）和定量（化学平衡常数）的不同角度描述化学反应的限度及化学平衡移动方向并进行有关计算，能从速率、限度等方面对化学反应和化工生产条件进行合理选择和优化。而水溶液中的离子平衡主题是在水溶液体系中对化学平衡理论的应用，更着重于从微观粒子角度认识化学平衡，进而发展学生的微粒观、平衡观和守恒观。

2.2 基于化学教材的进阶研究

教科书是课程内容的载体，我们选择人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《化学2》（必修）[11]与《化学反应原理》（选修4）[12]为分析对象。必修部分侧重于化学平衡概念的初步建立，着重使学生意识到很多化学反应有一定的限度，强调其对于化工生产的意义。在选修部分，在原有基础上加深学生定性角度的认识，进而由定性认识上升到定量认识，介绍化学平衡常数，利用化学平衡常数的相关内容解释在定性学习中的问题，总体呈现螺旋式上升与发展的关系。

2.3 基于学生认知的进阶研究

化学平衡知识在中学阶段具有跨度广、难度大等特点，学生在认知结构方面存在着较多问题。一方面，学生对概念的理解并不是一蹴而就的，中间可能存在“迷思概念”，课程标准或教材编排中体现了一段时间内学习知识的发展过程，但更强调的是知识的逻辑结构，描述的是科学概念的发展过程。而学生受知识基础及认知体验的影响，帮助学生建立在特定层级的思考方式显得至关重要。

另一方面，脑科学证明，零散、孤立的知识点是很难被人记住的，更不要说长久地储存在大脑中，即使学生记住了知识点，对学生而言，知识就是知识，并不能对以后的生活带来较大影响。而如果学生围绕核心概念学习，掌握了大概念，即使之后的时间里忘记了其中的一些知识点，脑中的核心概念也会对人的生活产生潜移默化的作用。因此，应对同一核心概念在不同学习阶段的连贯性进行整合。

2.4 化学平衡学习进阶框架建构

王磊教授从学习领域的发展看学习进阶，认为学习进阶的研究者们正是从迷思概念的转变研究转向了学习进阶研究，即当人们将概念转变研究的时间单位拉长，并对概念转变的模式进行整合，这就是学习进阶的研究[13]。所以，本文通过文献及文本研究[14]，考虑到学生认知特点，对学生围绕化学平衡这一核心概念在不同学段学习中所呈现的“概念理解水平”、“前科学概念与迷思概念”及“进阶目标”的描述来规划学习进阶，以期指导教学。

分析表2，我们不难发现化学平衡知识在整个高中呈螺旋上升趋势，符合学生的认知和思维发展。初三从生活实际入手，介绍了易溶固体物质的溶解平衡，溶解过程是学生可以肉眼观察的，帮助学生初步建立“限度”（平衡）的概念。从课程标准和人教版教材上看，选修4和必修2的相关内容有相似之处，但仔细斟酌，会发现同中有变。首先从知识广度来看，选修4增加了以下与化学平衡有关的知识点：能描述化学平衡建立的过程；能从多角度、多层次判断是否达到化学平衡状态；知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率；并将化学平衡理论应用于水溶液中的离子平衡，加深和拓展对“化学平衡”的理解。从知识深度来看，必修2更多的是学生在头脑中建立相关认知，知道“是这么一回事，而不是为什么有这一回事”，选修4更多的是深入挖掘问题背后的本质或结论，它要通过一些实验说明和问题的计算，得出结论性的内容，触及到问题或知识的本质。知识的螺旋发展过程，不是知识点的简单堆积，而是对同一知识点或概念的重新审视，这也恰好符合科学概念的建立过程。endprint