初中化學(xué)溶液知識中體現(xiàn)的學(xué)科思想

崔文秀

摘要：溶液是一類混合物，溶液知識在初中化學(xué)教學(xué)中雖淺嘗輒止，卻包含了豐富的化學(xué)思想，教師應(yīng)在把知識點與學(xué)科思想相對應(yīng)的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生通過具體的教學(xué)活動，理解和掌握化學(xué)的學(xué)科思想，站在化學(xué)知識的教學(xué)服從和服務(wù)于科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的角度，將讓學(xué)生形成知識結(jié)構(gòu)、掌握化學(xué)思維方法作為追求目標(biāo)。文章結(jié)合初中化學(xué)的溶液知識，從宏觀與微觀思想、物質(zhì)運動的思想、動態(tài)平衡的思想、定性與定量的思想、建立模型的思想五個方面分析了其中所蘊涵的化學(xué)學(xué)科思想。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；溶液；化學(xué)思想

文章編號：1008-0546（2014）10-0009-02 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

化學(xué)學(xué)科思想是人們在認(rèn)識化學(xué)的實踐活動中形成的一種思維方法和思想意識，是對化學(xué)本質(zhì)、特征與學(xué)科價值的基本認(rèn)識。溶液知識在初中教材中占的篇幅不多，但從“溶液”在教材中的位置來看，它起著承上啟下的作用，占有重要地位，以人教版教材2012版為例，學(xué)生在學(xué)習(xí)了初中化學(xué)的絕大部分重要概念、原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識、化學(xué)用語；以及從量的角度認(rèn)識了物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)和認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)；學(xué)習(xí)了基本的實驗技能、初步的科學(xué)探究方法的基礎(chǔ)上，首次較為系統(tǒng)地認(rèn)識一類特殊的混合物——溶液。溶液知識的學(xué)習(xí)，可鞏固并深化對水的凈化、水污染的防治、金屬在水溶液中的活動性等知識的理解；還為酸堿鹽的知識，理解復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件等奠定基礎(chǔ)。

從溶液這類物質(zhì)本身所包含的廣度看，溶液是一類混合物的存在狀態(tài)，而不是哪種物質(zhì)的固有狀態(tài)。物質(zhì)的性質(zhì)不僅與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān)。所以，溶液知識涵蓋了很多化學(xué)學(xué)科思想。但是在教學(xué)中，教師很容易陷入重視抓知識點教學(xué)，孤立地傳授溶液一章知識的誤區(qū)，教師應(yīng)把這部分內(nèi)容中最精髓、最本質(zhì)的學(xué)科思想傳授給學(xué)生，學(xué)生則在學(xué)習(xí)的實踐活動中，通過自己的理解獲得啟迪與感悟，掌握化學(xué)思維的方法。

本文擬從以下幾個方面探討初中化學(xué)溶液知識中體現(xiàn)的學(xué)科思想。

一、宏觀與微觀思想

初中化學(xué)知識宏觀上涉及物質(zhì)、元素，微觀上涉及分子、原子和離子，在溶液知識中也不外如此，教師必須給學(xué)生進(jìn)一步建立宏觀到微觀的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生由宏觀到微觀的豐富的想象力。從初中知識的內(nèi)在聯(lián)系上看，溶液知識的微觀想象向前可以回顧到研究分子性質(zhì)時，品紅在不同溫度水中的溶解速率實驗，向后可以延伸到酸堿鹽溶液的導(dǎo)電性和對酸、堿通性微觀實質(zhì)的理解上。在教學(xué)中，可以給學(xué)生設(shè)問題，一份氯化鈉溶液中的物質(zhì)組成、元素組成，再問學(xué)生這份溶液中所包含的微觀粒子，使學(xué)生掌握由宏觀物質(zhì)聯(lián)想到構(gòu)成它的微觀粒子的思維方法。

初中化學(xué)主要研究的水溶液中不涉及由原子構(gòu)成的物質(zhì)，從發(fā)展角度可以給學(xué)生拓展，合金可以認(rèn)為是一種固體溶液，如：鋼中有少量的C溶于Fe而形成固體溶液；將少量的Zn溶于Cu便成黃銅。這樣學(xué)生對溶液的微觀認(rèn)識就比較全面了。

在宏觀微觀相聯(lián)系的教學(xué)中也可以融合物質(zhì)守恒的思想，得出溶液中的質(zhì)量關(guān)系，即：溶解過程是物理過程，所以分子并沒有發(fā)生變化，還各自保持各自的性質(zhì)，同時，分子的數(shù)目、質(zhì)量都沒有變化，可以得出m（溶質(zhì)）+m（溶劑）=m（溶液）。而體積不存在同樣的守恒關(guān)系，因為分子之間是有間隔的，不同分子的大小也有差別。建立這種最本質(zhì)的學(xué)科思想，促使學(xué)生掌握化學(xué)思維方法，為以后的化學(xué)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

二、物質(zhì)運動的思想

溶質(zhì)與溶劑的混合過程是物質(zhì)運動的結(jié)果，從微觀上看，是分子、原子、離子運動的結(jié)果。在前面學(xué)習(xí)分子不斷運動這條性質(zhì)時，從生活經(jīng)驗入手，經(jīng)常給學(xué)生舉例如：花香、濕衣服晾干等等，并沒有從化學(xué)視角去舉例分析。在這一單元，物質(zhì)運動的思想可以結(jié)合溶液中分子離子的微觀運動促使溶液的形成，以圖片或動畫的效果呈現(xiàn)給學(xué)生?？梢詮膬蓚€角度來討論微粒的運動，其一，微粒擴(kuò)散的快慢，受攪拌、溫度等因素的影響；其二，微?；旌系南薅燃慈芙庑裕仁苋苜|(zhì)、溶劑等內(nèi)在因素的影響，又受溫度、壓強（氣體）等外在因素的影響?；瘜W(xué)的知識點是交叉的，尤其是化學(xué)學(xué)科思想是對化學(xué)的本質(zhì)、特征與學(xué)科價值的基本認(rèn)識，學(xué)科思想更是統(tǒng)攝于具體的知識點之上的，抓住學(xué)科思想滲透，可以使知識點教學(xué)融會貫通。

三、動態(tài)平衡的思想

溶液這一單元，從兩個方面體現(xiàn)動態(tài)平衡的思想。

第一個方面，理解飽和溶液與不飽和溶液的相對關(guān)系。傳授這一知識點時，課堂上，可以先以溶劑為定量，溶質(zhì)為變量，引入溫度控制下的量化分析，進(jìn)而再做以溶劑為定量、溶質(zhì)和溫度同為變量時的量化分析，形成對飽和溶液和不飽和溶液可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識，學(xué)生通過先感受飽和與不飽和，再尋找轉(zhuǎn)化條件兩個階段，初步建立動態(tài)分析認(rèn)識事物的基礎(chǔ)。

第二方面，雖然初中階段并沒有涉及某溫度下某溶質(zhì)的溶液達(dá)到飽和狀態(tài)時，溶解和結(jié)晶都達(dá)到了同一速率，即，υ（溶解）=υ（結(jié)晶）≠0。但是從課堂的開放性的角度，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生開拓性思維，認(rèn)識到溫度和溶劑量不變且溶液達(dá)到飽和時，表面上看溶質(zhì)的量不再改變，但溶解和結(jié)晶同時在進(jìn)行中，體系達(dá)到了動態(tài)平衡。為了達(dá)到這一教學(xué)目的，在溶液的形成一節(jié)中既要做物質(zhì)溶于水的實驗，還可以把人教版下冊39頁自制白糖晶體實驗進(jìn)行改進(jìn)，配成過飽和溶液，并使之在封閉礦泉水瓶中進(jìn)行，放置在教室?guī)滋熘?，讓學(xué)生感受體系中各成分的濃度、百分含量維持不變，并不是說溶解過程停止了，而是室溫下，飽和溶液中溶解與結(jié)晶存在著動態(tài)平衡。

四、定性與定量的思想

定性與定量是從不同的深度和角度對事物進(jìn)行研究，定性與定量是有機(jī)統(tǒng)一的，是認(rèn)識混合體系的方法之一。溶液知識在國內(nèi)幾個版本的教材中，編排的順序各異，但內(nèi)容大體三個方面：溶液的形成、溶解性與溶解度、溶液的濃度?！叭芤旱男纬伞狈旁谧铋_始，這部分內(nèi)容從定性的角度初步認(rèn)識溶液，同時從宏觀和微觀角度認(rèn)識溶液的組成，為后續(xù)定量的認(rèn)識溶液打下基礎(chǔ)；“溶解性與溶解度”一節(jié)本身就包含定性和定量兩個方面，本節(jié)先從定性的角度認(rèn)識物質(zhì)的溶解性，并對影響溶解性的因素進(jìn)行了定性分析，然后定義了一個物理量——溶解度，從定量的角度認(rèn)識物質(zhì)的溶解能力。第三部分內(nèi)容是溶液的濃度，學(xué)生對溶液濃度的定性認(rèn)識可追溯到其生活中的感受，例如糖水的甜度，有色溶液的顏色深淺等等；定量認(rèn)識溶液濃度在數(shù)學(xué)學(xué)科的應(yīng)用題中也有一定基礎(chǔ)。生產(chǎn)生活中遇到的定量表示溶液組成的方法多種多樣，“溶液的濃度”一節(jié)提供了從定量角度認(rèn)識溶液組成的一種具體方法——溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在初中化學(xué)傳授這一部分知識時，可以上升到“部分與整體的相對關(guān)系”的高度來認(rèn)識，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)這種方法利用宏觀物質(zhì)的質(zhì)量這個物理量，計算溶質(zhì)（部分）與溶液（整體）的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)的形式表征溶液的濃度。學(xué)生學(xué)會這種方法的實質(zhì)后，在高中學(xué)習(xí)到物質(zhì)的量濃度時，仍然可以用“部分與整體的相對關(guān)系”的思想認(rèn)識另一種表征方法，只不過所采用的物理量不同了，并且這種用相對關(guān)系表示物質(zhì)含量的思想不僅適用于溶液，還適用于一切混合物體系。通過幫助學(xué)生建立定量表示混合物體系的一般思路，促使學(xué)生建立定性與定量的學(xué)科思想。endprint

五、建立模型的思想

建立模型的思想可以使研究對象直觀化和簡單化，物理模型和數(shù)學(xué)模型是常用的兩種模型。

在溶解度概念的教學(xué)過程中，可以通過畫圖的方法建立物理模型。讓學(xué)生先在紙面上畫一杯特殊的飽和溶液，即，一定溫度，100g溶劑的某物質(zhì)飽和溶液，再運用由特殊到一般的思想，將這杯特殊的飽和溶液的變化及性質(zhì)推廣到同一溫度下、同一溶質(zhì)飽和溶液的變化及性質(zhì)。經(jīng)過上述學(xué)習(xí)過程，學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中遇到類似的問題，即使不用紙筆來畫，也可以在頭腦中迅速建立物理模型，找到解決問題的思路。

溶液知識中也建立了數(shù)學(xué)模型，例如：溶解度概念如果以比例的形式表示，本身就是數(shù)學(xué)模型。從溶解度表或溶解度曲線上查得溶解度，就馬上可以得到該物質(zhì)在某一溫度下飽和溶液中溶質(zhì)與溶劑（或溶液）的質(zhì)量比，即：m（溶質(zhì)）∶m（溶劑）[或m（溶質(zhì)）∶m（溶液）]，這樣溶解度數(shù)據(jù)的使用更方便。這一過程幫助學(xué)生建立了化學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)合的認(rèn)知模型，達(dá)到了學(xué)生將概念內(nèi)化為其知識結(jié)構(gòu)并且從具體的知識點中提升學(xué)科思想的目標(biāo)。

溶解度曲線用到了數(shù)形結(jié)合的思想。在固體溶解度的四要素中，溶劑質(zhì)量100g，溶液達(dá)到飽和狀態(tài)是兩個定量。溫度t是自變量，溶解度S是因變量，根據(jù)（t，S），在直角坐標(biāo)系中連線，得到溶解度曲線，在建立了溶解度曲線的基礎(chǔ)上，教師還要帶領(lǐng)學(xué)生分析溶解度曲線上所對應(yīng)的點、線、面所包含的涵義。這個過程便是建立數(shù)學(xué)模型的過程，科技工作者在研究問題時也是這個過程，先建立粗放的模型，再進(jìn)一步精確，我們初中階段只是沒有對曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，進(jìn)一步確定數(shù)學(xué)方程。在實際的教學(xué)中也很有意思，學(xué)生因為在數(shù)學(xué)學(xué)科中已經(jīng)學(xué)過了幾種函數(shù)以及它們的圖像，學(xué)生會問老師，這些溶解度曲線是哪種函數(shù)的曲線，所以不要低估了學(xué)生的能力，我們雖然很多事情在初中不能做，但教師一定要給學(xué)生留下發(fā)展的空間，讓學(xué)生有數(shù)形結(jié)合的思想，有建立數(shù)學(xué)模型的意識。

總之，溶液知識在初中階段的地位不可小覷，它承載了豐富的化學(xué)學(xué)科思想，義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念；引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力；引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互關(guān)系，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！苯處焸湔n時要首先提煉授課內(nèi)容中所體現(xiàn)的學(xué)科思想，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)具體知識的同時，幫助學(xué)生抽絲剝繭，通過具體的教學(xué)活動，理解和掌握化學(xué)的學(xué)科思想和化學(xué)思維方法。初中化學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的起點，更要讓學(xué)生看到其廣闊的發(fā)展前景，化學(xué)學(xué)科思想的滲透，可以為學(xué)生的發(fā)展起引領(lǐng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 保志明. 理性思維幫助形成基本觀念 [J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2012，（4）

[2] 朱立峰. 論中學(xué)化學(xué)的學(xué)科思想 [J]. 中小學(xué)教師培訓(xùn)， 2012， （4）

[3] 王寶斌. “活動元”教學(xué)設(shè)計理念下的化學(xué)探究 [J]. 教育研究與評論， 2011， （11）

[4] 中華人民共和國教育部制訂. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2011年版） [S]. 北京：北京師范大學(xué)出版社， 2012endprint