轉(zhuǎn)化初中化學迷思概念的實驗教學研究

朱韶紅　王東

摘要：“溶液酸堿性”是初中化學教學中的重要內(nèi)容，由于學生認知和教材體系的局限性，學生易形成一些迷思概念。文章對這些迷思概念逐一舉例探討，并提出四條解決策略：實驗對比，加深認識；實驗引導，掌握本質(zhì)；循序漸進，構(gòu)建概念；補充拓展，形成體系。

關(guān)鍵詞：迷思概念；溶液酸堿性；實驗教學

文章編號：1008-0546（2017）02-0022-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.006

一、問題提出

迷思概念是指學生在某一特定學科中，對某事件或現(xiàn)象所持有的一些有別于目前科學家所公認的想法，亦即是學生對某一科學概念的解釋與教材內(nèi)容部分不完全相同或不相同。[1]簡而言之，我們可以把學生頭腦中存在的與科學概念不一致的認識叫做“迷思概念”。建構(gòu)主義認為，概念應是由學習者自主建構(gòu)的，是一種基于學生已有知識和經(jīng)驗的對客觀事物及其現(xiàn)象的解釋，但很可能是不周全的。學生知識的局限性、日常經(jīng)驗的不科學性，決定了在理科學習中學生對一切知識點的理解都可能存在迷思概念。比如在初中化學教學中，學生對“溶液酸堿性”的理解就存在著一些迷思概念，筆者結(jié)合教學案例對這一問題進行了探討研究。

二、問題分析

【案例一】某校第十單元“酸和堿”（初三化學人教版下學期）單元測試

在該單元試卷選擇題中，有這樣一個選項：Cu（OH）2是堿，能使紫色石蕊溶液變藍。試卷分析發(fā)現(xiàn)，大約85%的同學認為該選項是正確的。

案例中， 學生對溶液酸堿性的理解存在誤區(qū)，他們會習慣認為只要是酸和堿就能使指示劑變色，而忽略了酸堿性需在溶液中才能體現(xiàn)，即溶液中存在H+（酸性）或OH-（堿性）。 Cu（OH）2是堿，但其不溶于水且是弱電解質(zhì)，無法形成堿性溶液，因此不能使紫色石蕊溶液變藍。

新課程改革后，初中化學教材相對于老教材缺少了“電解質(zhì)”“酸和堿的定義”等知識點，造成學生理解溶液的酸堿性比較困難。雖然新教材中也提到了“指示劑能跟酸或堿的溶液起作用而顯示不同的顏色”，但篇幅過小，往往不會引起學生足夠的重視。

【案例二】“酸堿鹽”專題復習課（初三化學人教版下學期）教學片段。

課上教師提問：如何鑒別氯化鈉溶液、稀鹽酸和氫氧化鈉溶液。 學生回答可用紫色石蕊溶液，若變紅的是稀鹽酸、變藍的是氫氧化鈉溶液、仍然是紫色的為氯化鈉溶液。教師追問鑒別的原理，學生回答：因為這組溶液正好酸、堿、鹽的溶液，呈酸性、堿性、中性。

這個案例中也存在認知誤區(qū)，即學生誤認為鹽溶液呈中性。 學生學習完酸堿鹽后，了解到酸溶液呈酸性、堿溶液呈堿性，定勢思維會讓學生得出鹽溶液應呈中性。教師通常會補充介紹：Na2CO3的溶液呈堿性，能使無色酚酞變紅，但Na2CO3的物質(zhì)類別是鹽。但這樣又產(chǎn)生新的疑難，因為學生已知溶液呈堿性，是因為溶液中存在著OH-，Na2CO3溶液中怎么會有OH-呢？因此在初中化學的知識體系下，“鹽溶液不一定呈中性”這一認知，是學生常見的迷思概念。

三、 解決策略

1. 實驗對比，加深認識

【案例三】第十單元“常見的酸和堿”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師演示：分別向石灰水和氫氧化鈉溶液中滴加紫色石蕊和無色酚酞試劑，引導學生得出：紫色石蕊遇堿溶液變藍，無色酚酞遇堿溶液變紅。教師取少量氫氧化銅加入一定量水振蕩，學生觀察到氫氧化銅未溶解，再向其中滴加無色酚酞試劑，發(fā)現(xiàn)酚酞不變色。教師要學生思考這是為什么，學生回答：是因為氫氧化銅不溶于水，無法形成堿溶液。教師強調(diào)：指示劑需在酸堿的溶液中作用才能變色。

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學。實驗不僅是研究化學的根本手段，也是學習化學的重要途徑。教師要幫助學生破解“迷思概念”， 不妨多用實驗來“說話”。清晰的實驗現(xiàn)象、準確的實驗數(shù)據(jù)、適時的引導分析，能起到釋疑解惑、啟迪思維、深化認知的作用，給學生以“醍醐灌頂，豁然開朗”之感。案例中教師在完成書本實驗的同時，及時補充了“氫氧化銅與無色酚酞”的對比實驗，幫助學生初步形成對“溶液酸堿性”的相對正確的認識，有利于學生在后續(xù)高中學習中隨著“電解質(zhì)”的引入建構(gòu)科學完整的概念。

2. 實驗引導，掌握本質(zhì)

【案例四】第十單元“常見的酸和堿”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師演示導電性實驗，分別試驗鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、蒸餾水、乙醇、食鹽水、蔗糖溶液、固體食鹽的導電性，討論酸堿有相似化學性質(zhì)的原因。

在溶液形成的學習中，學生已經(jīng)能夠認識到NaCl在溶液中以Na+和Cl-的形式存在于水分子之中，而蔗糖溶液中則存在蔗糖分子和水分子。通過導電性實驗現(xiàn)象的觀察，學生可以感知鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、食鹽水都能導電，而水、乙醇、蔗糖溶液以及固體食鹽都不導電。在此基礎(chǔ)上可引導學生分析食鹽水導電的原因是因為溶液中存在自由移動的Na+和Cl-，水、乙醇、蔗糖溶液中只存在分子，分子不是帶電的粒子，因此水、乙醇、蔗糖溶液不導電，固體食鹽雖然是由Na+和Cl-構(gòu)成的，但不能自由移動，所以不導電。從而讓學生很容易認識到酸和堿的溶液能夠?qū)щ娛且驗樵谒鼈兊娜芤褐卸即嬖谧杂梢苿拥年庩栯x子，然后結(jié)合鹽酸和氫氧化鈉在水中解離的示意圖， 學生就很容易理解不同的酸有一些相似的化學性質(zhì)是因為溶液中含有相同的氫離子， 不同的堿有一些相似的化學性質(zhì)是因為溶液中含有相同的氫氧根離子。

【案例五】第十單元“酸和堿之間會發(fā)生什么反應”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師提出問題：NaOH和HCl有可能生成什么？

教師引導：氫氧化鈉溶液中和鹽酸溶液中溶質(zhì)以什么形式存在？

學生：Na+、OH-，H+、Cl-。

教師提示：如果把陰陽離子重組會生成什么物質(zhì)？

學生：NaCl和H2O。

教師提問：NaCl溶液呈中性， 如何根據(jù)溶液酸堿性的變化設計實驗證明氫氧化鈉和鹽酸確實發(fā)生了反應？

實驗探究：

實驗用品：稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、石蕊溶液、酚酞溶液

學生設計實驗：

1. 向氫氧化鈉溶液中加入酚酞試液，再滴加鹽酸，觀察顏色變化（還可將酚酞改為石蕊試液）。

2. 向鹽酸溶液中加入石蕊試液，再滴加氫氧化鈉溶液，觀察顏色變化（還可將石蕊改為酚酞試液）。

學生動手實驗，實驗過程中教師要引導學生關(guān)注反應中的顏色變化，尤其要注意什么時候就是恰好完全反應。

教師評價總結(jié)：為何溶液的顏色會發(fā)生變化？能證明什么？

學生歸納：

1. 加了酚酞的氫氧化鈉溶液會變紅，是因為溶液中有OH-，紅色褪去則證明OH-消失，所以能證明酸與堿發(fā)生了反應。

2. 加了石蕊的鹽酸溶液會變紅，是因為溶液中有H+， 溶液變色則證明H+消失， 所以能證明酸與堿發(fā)生了反應。

教師進行知識整合：總結(jié)氫氧化鈉與鹽酸發(fā)生中和反應生成鹽和水，給出鹽、中和反應的定義。并再次引導學生從微觀角度觀察反應中離子的變化情況。

學生：通過觀察反應前后溶液中離子變化情況總結(jié)中和反應的實質(zhì)：酸中的氫離子與堿中的氫氧根離子結(jié)合生成了水，同時酸中的酸根離子與堿中的金屬離子結(jié)合成為鹽。

案例中教師利用溶液導電性實驗引導學生得出溶液酸堿性的本質(zhì)：酸性是因為溶液中有氫離子；堿性是因為溶液中有氫氧根離子。之后再從微觀角度去學習中和反應，有利于學生理解中和反應以及其中溶液酸堿性變化的實質(zhì)。 如此由宏觀現(xiàn)象歸納微觀本質(zhì)，再由微粒觀遷移應用，解釋宏觀變化的學習過程，有助于學生新知的同化、內(nèi)化，也是落實“宏觀辨識與微觀探析”這一化學核心素養(yǎng)的有效實踐。

3. 循序漸進，構(gòu)建概念

【案例六】第十單元和第十一單元（初三化學人教版下學期）若干教學片段

在“常見的酸和堿”的教學中，學生了解到NaOH能與CO2反應而生成Na2CO3，教師要學生思考如何檢驗NaOH溶液是否變質(zhì)， 學生提出可加無色酚酞，若溶液不顯紅色，說明氫氧化鈉已反應完，則已變質(zhì)。但滴加酚酞后，溶液仍為紅色。學生一臉迷惘，但教師未多加解釋，只是要求學生課后繼續(xù)思考該問題。

在“酸和堿之間發(fā)生什么反應”教學中，教材的“活動與探究”欄目要求“用pH試紙測定一些液體的pH”，教師補充碳酸鈉溶液， 學生測出其溶液的pH大于7，呈堿性。教師要求學生反思：由此你得出什么結(jié)論？學生答：鹽溶液不一定呈中性，也可以是堿性的。

在十一單元復習課上，教師讓學生回憶碳酸鈉的俗稱，學生答為純堿和蘇打，教師問：碳酸鈉俗稱純堿，該俗稱從何緣起呢？學生充滿好奇，教師向碳酸鈉溶液滴加無色酚酞，介紹由于碳酸鈉的溶液呈堿性，所以有了純堿這一俗稱，但注意其物質(zhì)類別是鹽。然后簡要介紹鹽類水解的知識， 指出CO32-在溶液中發(fā)生水解會生成OH-，所以溶液呈堿性。

案例中，教師采用了循序漸進的教學原則，三個教學片段中都涉及“Na2CO3溶液呈堿性”，看似重復，但過程中學生的認識卻是逐步有表象深入到本質(zhì)。片段一學生可知碳酸鈉溶液能使無色酚酞變紅，但由于鹽的概念、溶液酸堿性的知識尚未學習，教師未做深入探討；片段二通過測定碳酸鈉溶液的pH，順理成章提出其溶液呈堿性，幫助學生初步確立“鹽溶液不一定呈中性”的觀點；片段三由于學生已系統(tǒng)學習酸堿鹽知識，此時再重提碳酸鈉溶液呈堿性，則應幫助學生解決“碳酸鈉的組成中沒有OH-，但溶液為什么呈堿性”這一疑難。

4. 補充拓展，形成體系

初中化學是化學學科的啟蒙階段，相對而言，這一階段的化學知識零散化、表象化，缺乏系統(tǒng)理論的支撐，容易讓學生形成一些錯誤的概念和觀點，可以說是“迷思概念”的“高發(fā)區(qū)”。因此教師在教學中應適當補充一些內(nèi)容，幫助學生形成相對完整正確的知識體系。但知識的補充和延伸不能毫無邊際，應遵循一定的原則。我認為至少要遵循以下三條原則：

（1）充分考慮學情，不增加學業(yè)負擔。奧蘇貝爾曾說：“如果我不得不把教育心理學所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說，影響學習的最重要因素是學生已知的內(nèi)容。 了解這一點后，才能進行相應的教學?！币虼搜a充內(nèi)容要充分考慮學生已有的學業(yè)水平和認知能力。學生的學習基礎(chǔ)較薄弱，以課程標準為綱，決不補充其他內(nèi)容；學生的學習基礎(chǔ)較扎實，適當擴展延伸，但新增內(nèi)容一定要讓學生理解，不能成為死記硬背的對象。

（2）有助于學生形成正確的化學觀念和態(tài)度。中學化學基本觀念包括物質(zhì)觀、元素觀、微粒觀、變化觀、守恒觀和能量觀等等，化學基本觀念是學習者最穩(wěn)定的知識經(jīng)驗和認知結(jié)構(gòu)，化學基本觀念對后續(xù)的化學學習具有極強的遷移能力，能幫助學生理解化學知識，而不是機械記憶化學知識[2]。因此補充的內(nèi)容必須有助于學生形成正確的化學觀念。 如變化觀，初中階段學生接觸的物質(zhì)燃燒都有氧氣參加，久而久之，學生會形成“燃燒一定需要氧氣”的錯誤概念，此時教師可補充Mg在CO2中燃燒的實驗。再如微粒觀，除了介紹書上盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)理論外，教師也可介紹原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史和最新的研究成果，讓學生了解化學學科不是停滯不前的，而是迅猛發(fā)展中，不能迷信前人的知識、理論，而應本著思辨批判的態(tài)度。

（3）有助于學生完善知識理論體系。 正如前面所言，初中化學知識體系是不嚴謹?shù)模踔劣袝r會出現(xiàn)前后矛盾之處，這時應補充相應內(nèi)容，以“自圓其說”。如案例中提到“碳酸鈉溶液呈堿性”問題，“溶液呈堿性，是因為溶液中有OH-”就會與“碳酸鈉的組成中沒有OH-”相矛盾，這時教師應簡要補充鹽類水解的知識。

參考文獻

[1] 周鵬.高中化學中迷思概念的研究——以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)部分為例[D].南京師范大學，2008

[2] 畢華林，盧巍.化學基本觀念的內(nèi)涵及其教學價值[J].中學化學教學參考，2011（6）：4