“電解質(zhì)溶液”核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

莊曉文++姜建文

摘要：“電解質(zhì)溶液”是中學(xué)化學(xué)基本概念和基本理論的重要組成部分，電離、離子反應(yīng)和勒夏特列原理又是“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域的核心概念。介紹了“電解質(zhì)溶液”核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究思路，為教師進(jìn)行科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，開(kāi)展有效教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：核心概念；電離；離子反應(yīng)；勒夏特列原理；學(xué)習(xí)進(jìn)階

文章編號(hào)：1005-6629（2016）1-0028-06

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

學(xué)習(xí)進(jìn)階是圍繞核心概念建構(gòu)的，用以刻畫(huà)學(xué)生知識(shí)和能力的不同層級(jí)，是幫助學(xué)生獲得核心概念理解的過(guò)程。對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階的規(guī)劃為對(duì)學(xué)生圍繞某一核心概念在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所呈現(xiàn)的“概念理解水平”、“前科學(xué)概念與迷思概念”和“進(jìn)階目標(biāo)”的描述?！扒翱茖W(xué)概念與迷思概念”，由于不同的研究者對(duì)它們表述有所不同，筆者在此的定義為：“前科學(xué)概念”是指學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念前相關(guān)的日常概念；“迷思概念”是指學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念后產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念。

對(duì)于學(xué)習(xí)進(jìn)階的設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)不同的學(xué)者有不同的理解與設(shè)計(jì)方法：（1）范增梳理了12個(gè)國(guó)家或地區(qū)的基礎(chǔ)教育階段的課程標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)各年級(jí)學(xué)生理解相應(yīng)核心概念的學(xué)習(xí)程度和學(xué)習(xí)困難的相關(guān)研究，據(jù)此就各年級(jí)學(xué)生相應(yīng)核心概念的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行討論，并提出建議，繼而對(duì)每一年級(jí)學(xué)生對(duì)核心概念相關(guān)內(nèi)容的理解進(jìn)行描述，即初步構(gòu)建出核心概念相應(yīng)的學(xué)習(xí)進(jìn)階。（2）周玉芝基于人教版教材提取與“電化學(xué)基礎(chǔ)”的核心概念相關(guān)聯(lián)的重要概念，并分析相應(yīng)學(xué)段的目標(biāo)，從而規(guī)劃出“電化學(xué)基礎(chǔ)”學(xué)習(xí)進(jìn)階。（3）苗寧與諶秀云則以“低水平-中間水平-高水平”的學(xué)習(xí)進(jìn)程一般模型分別呈現(xiàn)出“化學(xué)反應(yīng)與能量”與“化學(xué)反應(yīng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)程。

借鑒（1）和（2）的思路，通過(guò)分析高考考試大綱、課標(biāo)與關(guān)于學(xué)生對(duì)“電解質(zhì)溶液”的前科學(xué)概念和迷思概念的已有研究，并進(jìn)行梳理，以確定中學(xué)化學(xué)“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域中的核心概念“電離”、“離子反應(yīng)”、“勒夏特列原理”相應(yīng)的學(xué)習(xí)進(jìn)階。

1 核心概念“電離”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

將核心概念“電離”按初中、必修、選修三學(xué)段進(jìn)行概念理解水平分解，并將核心概念“電離”的前科學(xué)概念與迷思概念按知識(shí)水平的高低進(jìn)行梳理，再結(jié)合課標(biāo)、高考考綱、相關(guān)文獻(xiàn)研究，整理出各學(xué)段學(xué)生建構(gòu)核心概念“電離”的進(jìn)階目標(biāo)，從而規(guī)劃出“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域核心概念“電離”的學(xué)習(xí)進(jìn)階（見(jiàn)表1）。

從縱向和橫向兩個(gè)維度對(duì)學(xué)生核心概念“電離”學(xué)習(xí)的各學(xué)段進(jìn)階目標(biāo)進(jìn)行闡述。

從縱向維度看，初中階段學(xué)生在學(xué)習(xí)酸堿鹽相關(guān)內(nèi)容之前，存在對(duì)酸堿鹽相關(guān)概念的模糊認(rèn)識(shí)，而通過(guò)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，學(xué)生可能對(duì)pH與溶液的酸堿性之間的關(guān)系存在錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，其原因是忽略不同溫度下pH與溶液的酸堿性之間的關(guān)系不同，所以這一階段教師要在充分了解學(xué)情的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。而學(xué)生通過(guò)這一階段相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要能認(rèn)識(shí)常見(jiàn)酸堿的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)檢驗(yàn)溶液酸堿性的方法，會(huì)使用pH試紙。必修階段學(xué)生對(duì)核心概念“電離”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)容易產(chǎn)生迷思概念，諸如不了解電解質(zhì)定義中“化合物”的含義，誤認(rèn)為電離方程式就是化學(xué)方程式的一種等等。學(xué)生在這一階段通過(guò)“電離”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，要能正確認(rèn)識(shí)并區(qū)分電解質(zhì)與非電解質(zhì)，并在了解電解質(zhì)電離過(guò)程的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)酸堿鹽的本質(zhì)，同時(shí)也要知道電解質(zhì)電離與電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的關(guān)系，知道影響電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的因素。選修階段學(xué)生在對(duì)“弱電解質(zhì)的電離”與“水的電離”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過(guò)程中，容易產(chǎn)生對(duì)“弱電解質(zhì)的概念”、“強(qiáng)弱電解質(zhì)的導(dǎo)電性”等的理解偏差；通過(guò)這一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生要能正確認(rèn)識(shí)強(qiáng)弱電解質(zhì)的定義與弱電解質(zhì)的電離平衡，認(rèn)識(shí)水的離子積并能正確應(yīng)用于計(jì)算溶液的pH，知道溶液酸堿性只與溶液中的c（H⁺）、c（OH^-）的相對(duì)大小有關(guān)，初步掌握實(shí)驗(yàn)室測(cè)定溶液pH的方法，知道pH在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。

從橫向維度看，核心概念“電離”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)主要圍繞“什么是電離”、“電解質(zhì)如何電離”、“為什么要學(xué)習(xí)電離”三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)。關(guān)于“什么是電離”，初中階段學(xué)生通過(guò)酸堿鹽在水溶液中的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)感性認(rèn)識(shí)酸堿鹽在水溶液中能夠解離出自由移動(dòng)的離子；必修階段學(xué)生在學(xué)習(xí)電解質(zhì)的概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電解質(zhì)在水溶液中能夠發(fā)生電離，即“解離出自由移動(dòng)離子的過(guò)程”，電解質(zhì)溶于水后能夠?qū)щ姷脑蚩梢悦枋鰹殡娊赓|(zhì)電離出自由移動(dòng)的離子。關(guān)于“電解質(zhì)如何電離”，在必修階段學(xué)生通過(guò)教師講解NaCl在水中的溶解和電離過(guò)程體會(huì)電解質(zhì)在水溶液中的電離過(guò)程，并學(xué)會(huì)書(shū)寫(xiě)電離方程式用以表示電解質(zhì)的電離過(guò)程；在選修階段學(xué)生通過(guò)強(qiáng)弱電解質(zhì)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)強(qiáng)弱電解質(zhì)在水中的電離過(guò)程。關(guān)于“為什么要學(xué)習(xí)電離”，學(xué)生在掌握電離相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，能從微觀(guān)的角度認(rèn)識(shí)到電解質(zhì)在水溶液中發(fā)生電離，從而能夠判斷溶液中存在哪些微粒，并從“離子之間的反應(yīng)”這一角度看待電解質(zhì)在水溶液中的反應(yīng)，包括鹽類(lèi)的水解，沉淀的生成、溶解及轉(zhuǎn)化。

2 核心概念“離子反應(yīng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

將核心概念“離子反應(yīng)”按各學(xué)段進(jìn)行概念理解水平分解，并將有關(guān)核心概念“離子反應(yīng)”的前科學(xué)概念與迷思概念按知識(shí)水平的高低進(jìn)行梳理，再結(jié)合課標(biāo)、高考考綱、相關(guān)文獻(xiàn)研究，整理出各學(xué)段學(xué)生建構(gòu)核心概念“離子反應(yīng)”的進(jìn)階目標(biāo)，從而規(guī)劃出“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域中核心概念“離子反應(yīng)”的學(xué)習(xí)進(jìn)階（見(jiàn)表2）。

現(xiàn)從縱向和橫向兩個(gè)維度對(duì)學(xué)生核心概念“離子反應(yīng)”學(xué)習(xí)的各學(xué)段進(jìn)階目標(biāo)進(jìn)行闡述。

從縱向維度看，初中階段學(xué)生通過(guò)酸堿鹽相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，初步認(rèn)識(shí)酸堿鹽之間可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生的條件是有沉淀或氣體或水生成，對(duì)此，學(xué)生容易形成一個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，即“只有生成水、沉淀和氣體的反應(yīng)才能進(jìn)行”，對(duì)于該問(wèn)題，教師可以在課堂上直接指出學(xué)生可能形成的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，并告知學(xué)生關(guān)于復(fù)分解反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容在高中階段將還會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)。必修階段學(xué)生通過(guò)核心概念“離子反應(yīng)”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)可能繼續(xù)存在“只有生成水、沉淀和氣體的反應(yīng)才能進(jìn)行”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，混淆電離方程式與離子反應(yīng)方程式，誤以為電離方程式是化學(xué)方程式的一種。在這一階段，學(xué)生要能通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的分析認(rèn)識(shí)復(fù)分解型離子反應(yīng)發(fā)生的條件，并掌握離子方程式的書(shū)寫(xiě)。選修階段涉及核心概念“離子反應(yīng)”的相關(guān)內(nèi)容有“鹽類(lèi)的水解”與“沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化”，關(guān)于這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生也容易存在相關(guān)迷思概念。通過(guò)這一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生要能認(rèn)識(shí)鹽類(lèi)水解的原理，認(rèn)識(shí)沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化，理解有弱就水解，對(duì)于溶液酸堿性的判斷要能就題分析，并深刻體會(huì)與理解復(fù)分解型離子反應(yīng)發(fā)生的本質(zhì)是“減小反應(yīng)物的濃度”。endprint

從橫向維度看，核心概念“離子反應(yīng)”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)主要圍繞“什么是離子反應(yīng)”，“離子反應(yīng)發(fā)生的條件是什么”，“學(xué)習(xí)離子反應(yīng)有何價(jià)值”三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)。關(guān)于‘什么是離子反應(yīng)”，必修階段學(xué)生在“電離”相關(guān)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)有離子參加或生成的反應(yīng)是“離子反應(yīng)”。關(guān)于“離子反應(yīng)發(fā)生的條件是什么”，在必修階段學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比與分析，認(rèn)識(shí)哪些離子間可以反應(yīng)，并學(xué)會(huì)用實(shí)際參加反應(yīng)的離子符號(hào)來(lái)表示反應(yīng)，即學(xué)會(huì)書(shū)寫(xiě)離子方程式；學(xué)生在學(xué)會(huì)書(shū)寫(xiě)離子方程式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步認(rèn)識(shí)離子方程式不僅可以表示一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)，還可以表示同一類(lèi)型的離子反應(yīng)，揭示反應(yīng)的本質(zhì)；學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀(guān)察與分析體會(huì)電解質(zhì)在水溶液里發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是兩種電解質(zhì)在水溶液里發(fā)生電離并相互交換離子反應(yīng)生成沉淀或放出氣體或生成水；在選修階段學(xué)生通過(guò)“鹽類(lèi)的水解”的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)、體會(huì)鹽溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)，再通過(guò)“沉淀的溶解與轉(zhuǎn)化”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到復(fù)分解型離子反應(yīng)發(fā)生的條件是生成難溶物質(zhì)、易揮發(fā)物質(zhì)或難電離物質(zhì)。關(guān)于“學(xué)習(xí)離子反應(yīng)有何價(jià)值”，在必修階段學(xué)生通過(guò)離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)能將其應(yīng)用于混合物的分離、物質(zhì)的提純、化合物組成成分的分析和鑒定、物質(zhì)的鑒別以及治理水中污染物，并從中體會(huì)學(xué)習(xí)離子反應(yīng)的價(jià)值所在；在選修階段學(xué)生通過(guò)“鹽類(lèi)的水解”與“沉淀的生成、溶解及轉(zhuǎn)化”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)離子反應(yīng)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。

3 核心概念“勒夏特列原理”的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

將核心概念“勒夏特列原理”按各學(xué)段進(jìn)行概念理解水平分解，并將核心概念“勒夏特列原理”的前科學(xué)概念與迷思概念按知識(shí)水平的高低進(jìn)行梳理，再結(jié)合課標(biāo)、高考考綱、相關(guān)文獻(xiàn)研究，整理出各學(xué)段學(xué)生建構(gòu)核心概念“勒夏特列原理”的進(jìn)階目標(biāo)，從而規(guī)劃出“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域核心概念“勒夏特列原理”的學(xué)習(xí)進(jìn)階（見(jiàn)表3）。

學(xué)生對(duì)于核心概念“勒夏特列原理”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是在選修階段，“勒夏特列原理”在“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”領(lǐng)域中會(huì)涉及到，本研究筆者只探討“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于核心概念“勒夏特列原理”的相關(guān)內(nèi)容。從表3中可以看出，學(xué)生對(duì)于“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域內(nèi)核心概念“勒夏特列原理”相關(guān)內(nèi)容存在較多迷思概念。對(duì)于“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域內(nèi)核心概念“勒夏特列原理”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生要能歸納影響鹽類(lèi)水解程度的主要因素，體會(huì)鹽類(lèi)水解在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，能描述沉淀溶解的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，知道沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及其應(yīng)用。核心概念“勒夏特列原理”相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)主要圍繞“什么是勒夏特列原理”、“學(xué)習(xí)勒夏特列原理有何價(jià)值”、“勒夏特列原理為什么是合理的”三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)，在“電解質(zhì)溶液”領(lǐng)域內(nèi)主要涉及“學(xué)習(xí)勒夏特列原理有何價(jià)值”這一問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要能懂得運(yùn)用勒夏特列原理分析有關(guān)“電離平衡”、“鹽類(lèi)的水解平衡”和“沉淀的溶解平衡”的平衡移動(dòng)問(wèn)題，并從中體會(huì)學(xué)習(xí)勒夏特列原理的價(jià)值所在。

4 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)著名教育家赫德（Hurd）指出核心概念能有效組織起大量的事實(shí)和其他概念，展現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科圖景。美國(guó)課程論專(zhuān)家埃里克森（Erickson）也認(rèn)為，傳統(tǒng)的以主題和事實(shí)為主的教條式的教學(xué)方式會(huì)造成學(xué)生淺層次的認(rèn)知，而學(xué)科核心概念是超越事實(shí)的深層認(rèn)知，具有綜合思維進(jìn)行遷移應(yīng)用的價(jià)值，所以我們的課堂提倡以概念為本進(jìn)行教學(xué)。

圍繞核心概念構(gòu)建的學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)教師的教、學(xué)生的學(xué)具有重要的意義，為我們教學(xué)設(shè)計(jì)指明了方向，為有效教學(xué)提供了保障。劉晟、劉恩山指出，學(xué)習(xí)進(jìn)階不僅是對(duì)學(xué)生認(rèn)知層級(jí)發(fā)展的描述，同時(shí)也揭示了學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)驗(yàn)；學(xué)習(xí)進(jìn)階能起到將教育研究與教學(xué)實(shí)踐真正聯(lián)系起來(lái)的作用，其價(jià)值所在已體現(xiàn)在美國(guó)2012年正式頒布的《K-12科學(xué)教育框架》中。由此，我們能清楚地認(rèn)識(shí)到，參照學(xué)習(xí)進(jìn)階中不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)化學(xué)教學(xué)過(guò)程，能幫助學(xué)生獲得更高水平的認(rèn)知，受益終身。endprint