基于實驗探究建構(gòu)飽和溶液概念

（福州時代中學，福建福州350007）

基于實驗探究建構(gòu)飽和溶液概念

陳靈芝

（福州時代中學，福建福州350007）

本文提出以實驗為依托，從“創(chuàng)設探究性問題情境引出前概念”“實施差異性實驗建構(gòu)科學概念”“解析情境問題升華科學概念”“反饋與評價優(yōu)化課堂教學”四個維度引導學生對飽和溶液概念進行建構(gòu)，優(yōu)化課堂教學，提高學習效率。

飽和溶液；概念教學；實驗探究

在九年級化學教學中，筆者常常有這么一個困惑，關(guān)于“飽和溶液”相關(guān)的題目反復講，但只要題型稍微變動，學生就完成不好。美國化學家HerronJ.D.曾經(jīng)說過：“如果學生解題有困難，教師應當反思問題背后的相關(guān)概念是否引導學生理解透徹。”［1］學生只有深刻理解概念，才能以不變應萬變。因此，引導學生建構(gòu)概念顯得至關(guān)重要。筆者對化學概念教學進行研究發(fā)現(xiàn)，由于化學概念本身比較抽象和復雜使學生難以理解；學生正式接觸科學概念之前已有的生活經(jīng)驗和個人認知系統(tǒng)，即前科學概念中的錯誤成分會對學生概念學習產(chǎn)生嚴重干擾。［2］因此，化學概念教學需要解決以下問題：將抽象概念具體化；有效地扭轉(zhuǎn)前科學概念中的錯誤部分。由于實驗具有直觀、形象、生動的特點，筆者認為以實驗為依托，對科學教育出版社九年級化學第七單元《物質(zhì)溶解的量》第一課時“飽和溶液”進行科學概念建構(gòu)，可以取得較好的成效。

一、創(chuàng)設探究性問題情境引出前概念

欲建構(gòu)飽和溶液的科學概念，首要任務是診斷出學生對飽和溶液具有的前科學概念。筆者在教學設計中通過創(chuàng)設特定的探究性問題情境，讓學生在自主探究過程中找到飽和溶液這一概念的生長點。具體展開如下：

[創(chuàng)設情境]播放動畫片《乖乖兔喝糖水》的視頻。兔媽媽向一杯水中加了一勺白砂糖，攪拌后全部溶解。乖乖兔喝了一口說：“不甜！”兔媽媽往水杯中又加了一勺白砂糖，攪拌許久后，杯底仍然有糖粒。乖乖兔說：“再加點吧，還是不夠甜！”兔媽媽說：“這已經(jīng)是最甜的，再加下去，水也不會變得更甜?！?/p>

[提出問題]為什么再加白砂糖，這杯糖水也不會變得更甜？

[生]根據(jù)已有的生活經(jīng)驗，學生討論后得出糖水不會變甜的原因是白砂糖不能再溶解。

[師]白砂糖在水中溶解情況如此，其它物質(zhì)在水中溶解情況是否類似？

[實驗探究一]在一定量水中，葡萄糖能否無限溶解？①往裝有20mL蒸餾水的燒杯中加入3g葡萄糖，攪拌，觀察葡萄糖是否完全溶解。②往上述溶液中逐漸加入10g的葡萄糖，充分攪拌，觀察葡萄糖是否完全溶解。

[生]交流實驗現(xiàn)象：①燒杯中葡萄糖完全溶解；②燒杯中葡萄糖部分溶解。

[師]第二次加入的葡萄糖為什么不能全部溶解？

[生]根據(jù)生活經(jīng)驗，有學生說水“吃飽了”。

[師]②燒杯中的水如同人吃飯，吃飽了再也吃不下了?？梢姽腆w溶質(zhì)在一定量的水中不能無限制地溶解。這種狀態(tài)下的溶液我們稱之為飽和溶液，你能否用自己的語言給飽和溶液與不飽和溶液下定義？

[生]飽和溶液是不能再繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液，不飽和溶液是能繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液。

本實驗探究環(huán)節(jié)旨在引導學生對“如何認識實驗現(xiàn)象”這一問題進行定向思考，此時可以啟發(fā)學生用在日常生活中積累起來的生活經(jīng)驗和已儲備的知識對“實驗現(xiàn)象”嘗試進行解釋，從而引導學生得出飽和溶液的前概念。

二、實施差異性實驗建構(gòu)科學概念

上一環(huán)節(jié)學生依據(jù)已有的認知系統(tǒng)，在教師的引導下，通過自主探究形成了對飽和溶液的初步認識，為正確理解飽和溶液這一科學概念奠定了基礎(chǔ)。接下來的任務是引導學生對飽和溶液這一前科學概念的錯誤部分進行糾正、不足部分進行完善，為接納和重新構(gòu)建精準化、科學化的飽和溶液科學概念做準備。［3］

[討論與交流]你有什么辦法讓實驗一中未溶解的葡萄糖繼續(xù)溶解？

[探究實驗二]設計并驗證燒杯中未溶解的葡萄糖能否繼續(xù)溶解。

[師]未溶解的葡萄糖能否繼續(xù)溶解？實驗中你改變了什么條件？

[生]加水或加熱，發(fā)現(xiàn)葡萄糖溶解了。

通過引導學生設計這一與前科學概念相沖突的“差異性實驗探究”環(huán)節(jié)，學生觀察到飽和溶液中葡萄糖溶解了這一意外現(xiàn)象，使學生對原先的飽和溶液概念——“不能繼續(xù)溶解溶質(zhì)”這一認知產(chǎn)生了懷疑，從而產(chǎn)生了探究和剖析這一異?，F(xiàn)象的想法和糾正前科學概念的動力，在問題解決過程中逐步完善飽和溶液這一科學概念。

[師]飽和的葡萄糖溶液不能再溶解葡萄糖是絕對的嗎？當哪些條件改變，它就可以繼續(xù)溶解？你能否對飽和溶液與不飽和溶液概念進行補充和修正？

這一環(huán)節(jié)中的兩個“差異性探究實驗”為學生澄清概念和溝通學習提供了載體。學生不難得出在界定飽和溶液與不飽和溶液概念時，應當在前面加上“一定溫度下，一定量的溶劑里”的前置條件，即在一定溫度下和一定量的溶劑里，不能再繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液叫做飽和溶液。

[學以致用]1.短片中為什么再加糖，糖水也不會變得更甜？2.你有什么辦法讓讓它變得更甜？

回歸到具體問題情境中，旨在建立概念與事實之間的有效聯(lián)系，在運用概念解決問題過程中進一步清晰地理解飽和溶液這一概念。

[質(zhì)疑激趣]除了加熱，你還有什么辦法讓乖乖兔的糖水變得更甜？（學生可能會提出加蜂蜜等方法，那么這個方法是否可行呢？引入以下科學實驗探究。）

[師]飽和葡萄糖溶液是否還能再溶解其它物質(zhì)？

[演示實驗]往葡萄糖飽和溶液中加入少量高錳酸鉀，震蕩，觀察實驗現(xiàn)象。

學生觀察到溶液由無色變成了紅色，這一“差異性探究實驗”現(xiàn)象進一步引發(fā)學生產(chǎn)生認知沖突，使學生在與自身經(jīng)驗的“沖突”和“矛盾”中對飽和溶液的概念進行再認識和重新構(gòu)建。知道飽和溶液不能再溶解的是該飽和溶液的溶質(zhì)，而其它未飽和的溶質(zhì)還可以繼續(xù)溶解。上述過程使飽和溶液的概念得到精準化和科學化，實現(xiàn)了概念的同化和順應。

[學以致用]往乖乖兔的糖水中加蜂蜜，能否讓糖水變得更甜？請解釋原因。通過解決問題這個環(huán)節(jié)，進一步鞏固加深對“飽和”概念的理解。

通過這三個“差異性實驗”引發(fā)學生的認知沖突，在交流過程中重新構(gòu)建了飽和溶液的科學概念，其概念構(gòu)建經(jīng)歷了以下幾個過程：飽和溶液是不能再溶解溶質(zhì)的溶液→飽和溶液是在一定溫度下和一定量溶劑里，不能再溶解溶質(zhì)的溶液→在一定溫度下和一定量溶劑里，不能再溶解某溶質(zhì)的溶液是該溶質(zhì)的飽和溶液。上述過程清晰地呈現(xiàn)出學生對飽和溶液的前科學概念的不斷修正和完善過程，也是對飽和溶液概念的內(nèi)涵與外延的正確理解不斷深化的過程。

三、解析情境問題升華科學概念

概念是思維活動的高級形式，學生對抽象概念的掌握難點不在于字面上的認識，而是將抽象概念應用在具體情境中。本環(huán)節(jié)中，創(chuàng)設了如下問題：

（1）判斷下列說法是否正確，并說明原因。①硝酸鉀的飽和溶液一定不能再溶解硝酸鉀。②兩種不同溶質(zhì)的飽和溶液混合，依然是飽和溶液。③其它條件不變，將20℃的硝酸鉀飽和溶液升溫至60℃，依然可以得到飽和溶液。

（2）在一定溫度下，向NaCl飽和溶液中加入少量的KNO3固體后，溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量____，溶劑的質(zhì)量______，溶液的質(zhì)量____（填“不變”“增加”或“減少”）。

（3）能證明某KCl溶液在20℃時已達到飽和狀態(tài)的方法是？

在具體情境中應用化學概念對問題進行分析、討論、交流，有利于鞏固和完善新的認知結(jié)構(gòu)，順利實現(xiàn)知識的遷移，加深對化學概念內(nèi)涵和外延的理解。

四、反饋與評價優(yōu)化課堂教學

將評價滲透在課堂的每個環(huán)節(jié)，及時反饋調(diào)節(jié)課堂教學。在每一個教學環(huán)節(jié)均設置學生跳一跳能夠得著的問題，以便學生進行自我檢測和教師實時監(jiān)測學生的學習效果，并及調(diào)整教學策略。如在學生已建構(gòu)“飽和溶液能再溶解其它溶質(zhì)”這一內(nèi)涵后，提出“往乖乖兔的糖水中加蜂蜜，能否讓糖水變得更甜”這一問題，并讓學生解釋原因。學生在解決問題過程中能對概念的理解情況進行自我診斷和反思，并及時調(diào)整學習策略以達到最佳學習效果。教師通過傾聽學生對問題的解釋，可以及時了解學生對概念的掌握情況，給出指導性的評價，并及時調(diào)整教學。在反饋與評價過程促進師生共同朝教學目標靠攏，提升課堂教學效果。

采用上述四個環(huán)節(jié)，以實驗為依托幫助學生進行概念建構(gòu)，有助于降低思維的跨度，使概念的學習由淺入深、由抽象變得具體。在實驗探究和問題解決過程中逐步實現(xiàn)了由飽和溶液前科學概念到飽和溶液科學概念的構(gòu)建、修正、完善、升華。

［1］羅秀玲,錢揚義.布盧姆與奧蘇貝爾的學習理論在化學概念教學中的綜合應用［J］.化學教育，2007（1）.

［2］鄧琳,王后雄.POE教學策略在化學概念教學中的應用［J］.中學化學，2016（3）.

［3］魏林明.以建構(gòu)性教學模式開展科學概念教學［J］.教學月刊（中學版），2013（11）.

（責任編輯：張賢金）