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“电解质溶液”核心概念的学习进阶研究

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:03:38  分类: 党委政府 手机版


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摘要:“电解质溶液”是中学化学基本概念和基本理论的重要组成部分,电离、离子反应和勒夏特列原理又是“电解质溶液”领域的核心概念。介绍了“电解质溶液”核心概念的学习进阶研究思路,为教师进行科学教学设计,开展有效教学提供参考。

关键词:核心概念;电离;离子反应;勒夏特列原理;学习进阶

文章编号:1005-6629(2016)1-0028-06

中图分类号:G633.8

文献标识码:B

学习进阶是围绕核心概念建构的,用以刻画学生知识和能力的不同层级,是帮助学生获得核心概念理解的过程。对学习进阶的规划为对学生围绕某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“进阶目标”的描述。“前科学概念与迷思概念”,由于不同的研究者对它们表述有所不同,笔者在此的定义为:“前科学概念”是指学生学习科学概念前相关的日常概念;“迷思概念”是指学生学习科学概念后产生的错误概念。

对于学习进阶的设计,国内不同的学者有不同的理解与设计方法:(1)范增梳理了12个国家或地区的基础教育阶段的课程标准与国内外学者对各年级学生理解相应核心概念的学习程度和学习困难的相关研究,据此就各年级学生相应核心概念的学习内容进行讨论,并提出建议,继而对每一年级学生对核心概念相关内容的理解进行描述,即初步构建出核心概念相应的学习进阶。(2)周玉芝基于人教版教材提取与“电化学基础”的核心概念相关联的重要概念,并分析相应学段的目标,从而规划出“电化学基础”学习进阶。(3)苗宁与谌秀云则以“低水平-中间水平-高水平”的学习进程一般模型分别呈现出“化学反应与能量”与“化学反应”的学习进程。

借鉴(1)和(2)的思路,通过分析高考考试大纲、课标与关于学生对“电解质溶液”的前科学概念和迷思概念的已有研究,并进行梳理,以确定中学化学“电解质溶液”领域中的核心概念“电离”、“离子反应”、“勒夏特列原理”相应的学习进阶。

1 核心概念“电离”的学习进阶研究

将核心概念“电离”按初中、必修、选修三学段进行概念理解水平分解,并将核心概念“电离”的前科学概念与迷思概念按知识水平的高低进行梳理,再结合课标、高考考纲、相关文献研究,整理出各学段学生建构核心概念“电离”的进阶目标,从而规划出“电解质溶液”领域核心概念“电离”的学习进阶(见表1)。

从纵向和横向两个维度对学生核心概念“电离”学习的各学段进阶目标进行阐述。

从纵向维度看,初中阶段学生在学习酸碱盐相关内容之前,存在对酸碱盐相关概念的模糊认识,而通过相关内容的学习后,学生可能对pH与溶液的酸碱性之间的关系存在错误认识,其原因是忽略不同温度下pH与溶液的酸碱性之间的关系不同,所以这一阶段教师要在充分了解学情的基础上进行教学设计。而学生通过这一阶段相关内容的学习,要能认识常见酸碱的主要性质,认识检验溶液酸碱性的方法,会使用pH试纸。必修阶段学生对核心概念“电离”相关内容的学习容易产生迷思概念,诸如不了解电解质定义中“化合物”的含义,误认为电离方程式就是化学方程式的一种等等。学生在这一阶段通过“电离”相关内容的学习后,要能正确认识并区分电解质与非电解质,并在了解电解质电离过程的基础上认识酸碱盐的本质,同时也要知道电解质电离与电解质溶液导电的关系,知道影响电解质溶液导电性的因素。选修阶段学生在对“弱电解质的电离”与“水的电离”相关内容的学习过程中,容易产生对“弱电解质的概念”、“强弱电解质的导电性”等的理解偏差;通过这一阶段的学习,学生要能正确认识强弱电解质的定义与弱电解质的电离平衡,认识水的离子积并能正确应用于计算溶液的pH,知道溶液酸碱性只与溶液中的c(H+)、c(OH-)的相对大小有关,初步掌握实验室测定溶液pH的方法,知道pH在生产生活中的重要应用。

从横向维度看,核心概念“电离”相关内容的学习主要围绕“什么是电离”、“电解质如何电离”、“为什么要学习电离”三个问题展开。关于“什么是电离”,初中阶段学生通过酸碱盐在水溶液中的导电实验感性认识酸碱盐在水溶液中能够解离出自由移动的离子;必修阶段学生在学习电解质的概念的基础上进一步认识电解质在水溶液中能够发生电离,即“解离出自由移动离子的过程”,电解质溶于水后能够导电的原因可以描述为电解质电离出自由移动的离子。关于“电解质如何电离”,在必修阶段学生通过教师讲解NaCl在水中的溶解和电离过程体会电解质在水溶液中的电离过程,并学会书写电离方程式用以表示电解质的电离过程;在选修阶段学生通过强弱电解质概念的学习进一步认识强弱电解质在水中的电离过程。关于“为什么要学习电离”,学生在掌握电离相关内容的基础上,能从微观的角度认识到电解质在水溶液中发生电离,从而能够判断溶液中存在哪些微粒,并从“离子之间的反应”这一角度看待电解质在水溶液中的反应,包括盐类的水解,沉淀的生成、溶解及转化。

2 核心概念“离子反应”的学习进阶研究

将核心概念“离子反应”按各学段进行概念理解水平分解,并将有关核心概念“离子反应”的前科学概念与迷思概念按知识水平的高低进行梳理,再结合课标、高考考纲、相关文献研究,整理出各学段学生建构核心概念“离子反应”的进阶目标,从而规划出“电解质溶液”领域中核心概念“离子反应”的学习进阶(见表2)。

现从纵向和横向两个维度对学生核心概念“离子反应”学习的各学段进阶目标进行阐述。

从纵向维度看,初中阶段学生通过酸碱盐相关内容的学习,初步认识酸碱盐之间可以发生复分解反应,反应发生的条件是有沉淀或气体或水生成,对此,学生容易形成一个错误的认识,即“只有生成水、沉淀和气体的反应才能进行”,对于该问题,教师可以在课堂上直接指出学生可能形成的错误认识,并告知学生关于复分解反应的相关内容在高中阶段将还会进一步学习。必修阶段学生通过核心概念“离子反应”相关内容的学习可能继续存在“只有生成水、沉淀和气体的反应才能进行”的错误认识,混淆电离方程式与离子反应方程式,误以为电离方程式是化学方程式的一种。在这一阶段,学生要能通过对实验事实的分析认识复分解型离子反应发生的条件,并掌握离子方程式的书写。选修阶段涉及核心概念“离子反应”的相关内容有“盐类的水解”与“沉淀的生成、溶解与转化”,关于这一部分内容的学习,学生也容易存在相关迷思概念。通过这一阶段的学习,学生要能认识盐类水解的原理,认识沉淀的生成、溶解与转化,理解有弱就水解,对于溶液酸碱性的判断要能就题分析,并深刻体会与理解复分解型离子反应发生的本质是“减小反应物的浓度”。

从横向维度看,核心概念“离子反应”相关内容的学习主要围绕“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”三个问题展开。关于‘什么是离子反应”,必修阶段学生在“电离”相关内容学习的基础上认识有离子参加或生成的反应是“离子反应”。关于“离子反应发生的条件是什么”,在必修阶段学生通过实验对比与分析,认识哪些离子间可以反应,并学会用实际参加反应的离子符号来表示反应,即学会书写离子方程式;学生在学会书写离子方程式的基础上进一步认识离子方程式不仅可以表示一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应,揭示反应的本质;学生通过实验现象观察与分析体会电解质在水溶液里发生的复分解反应,实质上是两种电解质在水溶液里发生电离并相互交换离子反应生成沉淀或放出气体或生成水;在选修阶段学生通过“盐类的水解”的学习认识、体会盐溶液中发生的离子反应,再通过“沉淀的溶解与转化”相关内容的学习更进一步认识到复分解型离子反应发生的条件是生成难溶物质、易挥发物质或难电离物质。关于“学习离子反应有何价值”,在必修阶段学生通过离子反应的学习能将其应用于混合物的分离、物质的提纯、化合物组成成分的分析和鉴定、物质的鉴别以及治理水中污染物,并从中体会学习离子反应的价值所在;在选修阶段学生通过“盐类的水解”与“沉淀的生成、溶解及转化”相关内容的学习进一步体会离子反应在生产生活中的广泛应用。

3 核心概念“勒夏特列原理”的学习进阶研究

将核心概念“勒夏特列原理”按各学段进行概念理解水平分解,并将核心概念“勒夏特列原理”的前科学概念与迷思概念按知识水平的高低进行梳理,再结合课标、高考考纲、相关文献研究,整理出各学段学生建构核心概念“勒夏特列原理”的进阶目标,从而规划出“电解质溶液”领域核心概念“勒夏特列原理”的学习进阶(见表3)。

学生对于核心概念“勒夏特列原理”相关内容的学习是在选修阶段,“勒夏特列原理”在“化学反应速率和化学平衡”领域中会涉及到,本研究笔者只探讨“电解质溶液”领域内关于核心概念“勒夏特列原理”的相关内容。从表3中可以看出,学生对于“电解质溶液”领域内核心概念“勒夏特列原理”相关内容存在较多迷思概念。对于“电解质溶液”领域内核心概念“勒夏特列原理”相关内容的学习,学生要能归纳影响盐类水解程度的主要因素,体会盐类水解在生产生活中的应用,能描述沉淀溶解的动态平衡过程,知道沉淀转化的本质及其应用。核心概念“勒夏特列原理”相关内容的学习主要围绕“什么是勒夏特列原理”、“学习勒夏特列原理有何价值”、“勒夏特列原理为什么是合理的”三个问题展开,在“电解质溶液”领域内主要涉及“学习勒夏特列原理有何价值”这一问题,学生通过这一部分内容的学习,要能懂得运用勒夏特列原理分析有关“电离平衡”、“盐类的水解平衡”和“沉淀的溶解平衡”的平衡移动问题,并从中体会学习勒夏特列原理的价值所在。

4 结语

美国著名教育家赫德(Hurd)指出核心概念能有效组织起大量的事实和其他概念,展现当代学科图景。美国课程论专家埃里克森(Erickson)也认为,传统的以主题和事实为主的教条式的教学方式会造成学生浅层次的认知,而学科核心概念是超越事实的深层认知,具有综合思维进行迁移应用的价值,所以我们的课堂提倡以概念为本进行教学。

围绕核心概念构建的学习进阶对教师的教、学生的学具有重要的意义,为我们教学设计指明了方向,为有效教学提供了保障。刘晟、刘恩山指出,学习进阶不仅是对学生认知层级发展的描述,同时也揭示了学生现有的生活经验;学习进阶能起到将教育研究与教学实践真正联系起来的作用,其价值所在已体现在美国2012年正式颁布的《K-12科学教育框架》中。由此,我们能清楚地认识到,参照学习进阶中不同学段学生的学习表现,以核心概念为统领设计化学教学过程,能帮助学生获得更高水平的认知,受益终身。

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