高中生“電解池”迷思概念的測查與分析

馬育谷

摘 要：研究采用半結(jié)構(gòu)訪談法，對30名高中生關(guān)于“電解池”持有的迷思概念進行了測查。研究表明，學(xué)生在關(guān)于電解池的構(gòu)成條件、電解池電極判斷、電解池工作原理以及電極反應(yīng)式書等方面均存在一些迷思概念。在此基礎(chǔ)上，分析了學(xué)生迷思概念的成因，并提出了相應(yīng)的教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞：電解池；迷思概念；半結(jié)構(gòu)訪談法

中圖分類號：G633.8文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）04-0068-01

一、問題的提出

電化學(xué)是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的核心概念群之一，“電解池”是電化學(xué)的重要組成部分，也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的難點。該部分內(nèi)容理論性強，概念較為抽象，學(xué)生對這部分知識的理解客觀上存在較大困難，易產(chǎn)生錯誤認識[1-3]。國內(nèi)關(guān)于“電解池”的研究集中在教學(xué)設(shè)計、教學(xué)策略以及電解池知識本體研究等方面，缺乏對學(xué)生關(guān)于“電解池”迷思概念的較為系統(tǒng)的測查研究。迷思概念是指學(xué)生對于某一科學(xué)概念持有的不完整的、錯誤的想法，其具有隱蔽性、頑固性及可歸類性等多種特性[4，5]，是學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)困難、導(dǎo)致教學(xué)效率低下的重要原因之一[6]。通過測查學(xué)生的迷思概念，教育工作者可以了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)困難和錯誤觀念，從而更好地幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變迷思概念，提高教學(xué)的有效性。

本研究采用半結(jié)構(gòu)訪談法對高中生關(guān)于“電解池”的迷思概念進行測查分析，以期為教師轉(zhuǎn)變學(xué)生迷思概念、提高教學(xué)有效性提供依據(jù)和建議。

二、研究對象與方法

（一）研究對象。本研究隨機抽取陜西省西安市某中學(xué)高二年級30名學(xué)生作為研究對象。該校高二學(xué)生在施測前已經(jīng)學(xué)習(xí)了高中化學(xué)選修4中有關(guān)“電解池”的全部內(nèi)容。

（二）研究方法。本研究采用半結(jié)構(gòu)訪談法。訪談提綱是在參考國外關(guān)于學(xué)生“電解池“迷思概念的訪談提綱基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)“電解池”教學(xué)實際情況編制而成。訪談問題主要涉及電解池的構(gòu)成條件、電解池電極判斷、電解池工作原理以及電極反應(yīng)式書寫四個方面。

（三）數(shù)據(jù)分析。將學(xué)生訪談錄音的內(nèi)容轉(zhuǎn)錄成文字，對學(xué)生作答內(nèi)容進行整理分類，總結(jié)并統(tǒng)計學(xué)生關(guān)于電解池各核心知識點所持有的迷思概念種類以及所占人數(shù)比例。

三、結(jié)果分析

通過對學(xué)生的訪談內(nèi)容的統(tǒng)計分析，整理出學(xué)生關(guān)于“電解池”所持有的迷思概念。結(jié)果見表1。

由表1可知，學(xué)生關(guān)于“電解池“持有大量的迷思概念。

對于電解池的構(gòu)成條件，部分學(xué)生的認識存在局限。有16.67%的學(xué)生認為電解池的構(gòu)成必須要有電解質(zhì)溶液；10.00%的學(xué)生認為電解池的電極一定是惰性電極。

對于電解池的電極判斷，較多學(xué)生對陰陽極的概念認識不清，有16.67%的學(xué)生認為陰極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；13.33%的學(xué)生認為與外接電源正極相連的是陰極，與負極相連的是陽極。還有部分學(xué)生受原電池知識的影響，產(chǎn)生了諸如陽極相當于原電池的正極，陰極相當于原電池的負極、活潑金屬作陽極的迷思概念。

對于電解池工作原理，較多學(xué)生對不清楚內(nèi)電路電流產(chǎn)生的原因，20.00%的學(xué)生認為電解質(zhì)溶液中電子的移動產(chǎn)生電流，6.67%的學(xué)生認為電解質(zhì)溶液中陰離子的移動產(chǎn)生電流。還有部分學(xué)生對不清楚電解質(zhì)溶液中離子的移動情況，有16.67%的學(xué)生認為電解質(zhì)溶液中，陽離子移向陽極，陰離子移向陰極。

對于電極反應(yīng)式書寫，較多學(xué)生不清楚陰陽離子的放電順序，產(chǎn)生了諸如陽極一定是陰離子放電、含氧酸根離子一定不會放電、含氧酸根優(yōu)先失放電、氫前金屬離子優(yōu)先放電等迷思概念。16.67%學(xué)生因為不清楚電解質(zhì)溶液中離子的移動方向，認為陰極是陰離子放電，陽極是陽離子放電。13.33%的學(xué)生不能正確分析電解質(zhì)溶液中存在的離子，不考慮電解質(zhì)溶液中的H+、OH-。10.00%的學(xué)生不理解電解的概念，認為電解質(zhì)溶液中的離子是通過通電電解才產(chǎn)生的。

綜上所述，學(xué)生在關(guān)于電解池的構(gòu)成條件、電解池電極判斷、電解池工作原理以及電極反應(yīng)式書等方面均存在一些迷思概念。分析學(xué)生持有的迷思概念，我們發(fā)現(xiàn)由于電解池知識本身的抽象性，學(xué)生對于電解池的微觀表征能力較弱，主要表現(xiàn)為不清楚電解池的微觀工作原理。通過訪談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生存在的一些錯誤的前概念影響了其電解池知識的理解。例如，受物理學(xué)科影響部分學(xué)生認為電子移動是電流形成的必要條件，他們認為電解質(zhì)溶液中有電子的移動；學(xué)生存在大量關(guān)于氧化還原反應(yīng)知識的錯誤概念，導(dǎo)致其在電極判斷和電極反應(yīng)式書寫方面存在學(xué)習(xí)困難，具體表現(xiàn)為：電極反應(yīng)類型判斷錯誤、不能正確判斷離子放電順序。

四、結(jié)論與建議

對學(xué)生關(guān)于“電解池”的迷思概念測查結(jié)果表明，由于電解池知識本身的抽象性和不可視性和學(xué)生持有的錯誤的前概念，學(xué)生存在大量關(guān)于電解池的迷思概念。

針對本研究的測查結(jié)果，提出以下教學(xué)建議：（1）教師在“電解池”教學(xué)中應(yīng)重視電解池構(gòu)成條件、陰陽極規(guī)定等概念的內(nèi)涵分析，可以使用多種表征形式，如圖表、樣例、原型等，幫助學(xué)生從多方面充分理解概念的內(nèi)涵和外延。（3）教師應(yīng)采用豐富教學(xué)手段，如多媒體技術(shù)制作原電池微觀反應(yīng)過程的模擬動畫，向?qū)W生展示外電路中電子的移動路徑和電解液中離子的運動方向以及電子的得失情況，幫助學(xué)生建立宏觀現(xiàn)象和微觀原理的聯(lián)系。（4）教師在“電解池”教學(xué)前，可通過課前診斷測試了解學(xué)生的前概念，并運用恰當?shù)母拍钷D(zhuǎn)變教學(xué)策略幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。

（作者單位：陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）

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