基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和教材比較視角分析高中化學(xué)“膠體”教學(xué)

林建芬

摘 要：基于證據(jù)意識(shí)的教學(xué)行動(dòng)研究中，教師在備課研究與教學(xué)實(shí)踐時(shí)應(yīng)該確立教學(xué)問題并尋求解決途徑，對課堂教學(xué)的改進(jìn)和優(yōu)化具有重要意義。以高中化學(xué)必修模塊中“膠體”課題為對象，基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和教材比較的雙重視角，探討膠體課題的教學(xué)研究現(xiàn)狀、分析教學(xué)問題、提供教學(xué)建議，可為基于實(shí)證視角的高中化學(xué)課堂教學(xué)提供案例參考。

關(guān)鍵詞：膠體；分散系；教材比較；文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)

膠體是高中化學(xué)必修模塊中的重要課題，多數(shù)中學(xué)教師經(jīng)常選擇該課題來實(shí)施學(xué)生科學(xué)探究活動(dòng)，并已設(shè)計(jì)和實(shí)踐出一些較好的課例，但在具體教學(xué)策略、情境設(shè)計(jì)等方面研究較多，缺乏對存在的教學(xué)問題進(jìn)行必要的剖析反思，導(dǎo)致較難有針對性地提高教學(xué)效果。因此，針對膠體教學(xué)內(nèi)容確立教學(xué)問題并尋求解決途徑，對提高課堂教學(xué)的有效性具有重要意義。基于此，本文通過探討膠體的教學(xué)研究現(xiàn)狀、確立膠體的教學(xué)問題、提供膠體教學(xué)改進(jìn)和優(yōu)化的建議，以期為一線教師進(jìn)行備課研究及課堂教學(xué)提供參考意見。

一、基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析“膠體”教學(xué)

鉆研教學(xué)案例是開展文獻(xiàn)研究過程中的重要環(huán)節(jié)。在中國知網(wǎng)CNKI上以“膠體”“分散系”等為關(guān)鍵詞搜索到20篇近期較有代表性的教學(xué)論文[1-20]，包括教學(xué)設(shè)計(jì)的文本資料和教學(xué)現(xiàn)場的文字實(shí)錄，能夠呈現(xiàn)具體、典型且含真實(shí)問題情境的實(shí)際教學(xué)過程。在反復(fù)通讀文獻(xiàn)后，從知識(shí)呈現(xiàn)順序、問題情境設(shè)置、學(xué)生活動(dòng)和教學(xué)例證素材等方面對教學(xué)案例進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的差異與不足，分析確立“膠體”的教學(xué)問題。

從知識(shí)呈現(xiàn)順序的角度分析，在20份教學(xué)案例中，有16份案例（占80%）教師采取了演繹方法：介紹分散系概念及分類→從分散質(zhì)粒徑比較膠體、溶液、濁液→制備Fe（OH）3膠體→丁達(dá)爾效應(yīng)及其原理→膠體的其他性質(zhì)及應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生基于分類思想來研究物質(zhì)的性質(zhì)及變化原因；有4份（占20%）采取了歸納方法：先從膠體、溶液、濁液的形成過程歸納分散系的概念→從分散質(zhì)粒徑分析丁達(dá)爾效應(yīng)的原理→從生活實(shí)例歸納出膠體相關(guān)性質(zhì)→從具體物質(zhì)歸納出分散系的9種分類及依據(jù)。由此可看出兩種取向的教學(xué)觀：①強(qiáng)調(diào)分散系的分類、膠體的概念、性質(zhì)及應(yīng)用等具體知識(shí)的教學(xué)觀；②強(qiáng)調(diào)從分類角度研究物質(zhì)性質(zhì)等學(xué)科思想方法的教學(xué)觀，強(qiáng)調(diào)膠體與分散系的關(guān)系，落實(shí)分類觀、變化觀和微粒觀。

從問題情境與學(xué)生活動(dòng)的角度分析，20份案例呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：①當(dāng)給出生活中膠體、溶液、濁液相關(guān)實(shí)例和分散質(zhì)粒徑范圍后，教師往往會(huì)提出：這三者分別是什么物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中呢？這三者的穩(wěn)定性如何？能否采用過濾方法區(qū)分膠體和溶液？這類問題，讓學(xué)生從本質(zhì)上理解三者性質(zhì)差異是由于分散質(zhì)粒徑不同引起的；②教師一般還會(huì)基于實(shí)驗(yàn)情境組織教學(xué)過程：探究FeCl3固體分別分散在冷水、沸水和NaOH溶液中的現(xiàn)象差異，如何解釋膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)，滲析法分離膠體和溶液的原理是什么，進(jìn)而讓學(xué)生按分散質(zhì)粒徑大小對分散系進(jìn)行分類，認(rèn)識(shí)到聚集狀態(tài)對物質(zhì)性質(zhì)的影響；③教師也會(huì)基于生活情境設(shè)計(jì)問題，要求學(xué)生利用膠體相關(guān)知識(shí)解釋自然現(xiàn)象或生活生產(chǎn)問題，如解釋鹵水點(diǎn)豆腐、膠體凈水、FeCl3稀溶液止血、河海交接處三角洲的形成等，讓學(xué)生在真實(shí)問題情境中理解膠體的組成、性質(zhì)及用途間的聯(lián)系。但關(guān)于膠體聚沉、滲析、電泳現(xiàn)象的教學(xué)深度不一，其教學(xué)要求是什么，值得進(jìn)一步探討。

從教學(xué)例證素材角度來看，按照教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析：①導(dǎo)入環(huán)節(jié)：有15份案例選擇復(fù)習(xí)溶液和濁液知識(shí)（以鹽水、泥水為例）作為導(dǎo)入，引出分散系的概念和分類，在給出分散質(zhì)粒徑范圍后導(dǎo)出膠體概念；有3份案例選擇列舉生活中常見分散系實(shí)例，并從分散質(zhì)、分散劑狀態(tài)對分散系進(jìn)行歸類和舉例，重點(diǎn)以液態(tài)分散劑為例導(dǎo)出膠體概念；有1份案例選擇納米材料導(dǎo)入，基于納米尺度引出膠體概念；有1份案例選擇由丁達(dá)爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)史引出膠體概念；②實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)：有16份案例選擇“制備Fe（OH）3膠體”的探究活動(dòng)來講授膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)；有3份案例選擇“NaCl固體在酒精中分散”的探究實(shí)驗(yàn)來講授膠體的形成與本質(zhì)；有1份案例選擇“提純混有NaCl雜質(zhì)的淀粉膠體”的探究活動(dòng)來講授膠體的形成條件、丁達(dá)爾效應(yīng)及滲析現(xiàn)象；③課堂小結(jié)環(huán)節(jié)：有14份案例選擇“膠體的應(yīng)用”結(jié)尾，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生活中相關(guān)問題；有2份案例選擇“溶液、膠體、濁液的聯(lián)系及轉(zhuǎn)化”做結(jié)尾，升華分類觀、變化觀的學(xué)科思想；有4份案例選擇“納米材料”等學(xué)科前沿資訊做結(jié)尾。綜觀20份教學(xué)案例，教師選擇不同的例證素材，重點(diǎn)講授膠體的制備及利用丁達(dá)爾效應(yīng)鑒別溶液與膠體，但可能讓學(xué)生在初學(xué)階段建立起“膠體的本質(zhì)是有丁達(dá)爾效應(yīng)”的迷思概念，而未能認(rèn)識(shí)膠體的本質(zhì)；如何選取教學(xué)例證素材促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，值得進(jìn)一步探討。

通過從不同角度對文獻(xiàn)案例的分析，現(xiàn)有教學(xué)中具有差異性的方面往往存在一定的教學(xué)問題。如通過知識(shí)呈現(xiàn)順序角度可確立“膠體知識(shí)教學(xué)過程如何落實(shí)分類觀、變化觀等學(xué)科思想”；通過問題情境及學(xué)生活動(dòng)角度可確定“膠體聚沉、電泳、滲析現(xiàn)象的教學(xué)要求是什么”；通過教學(xué)素材例證角度可確立“選擇怎樣的例證更有利于學(xué)生理解膠體的本質(zhì)”。

二、基于教材比較分析“膠體”教學(xué)

教材是教師備課研究和教學(xué)實(shí)踐的重要依據(jù)。通過比較我國現(xiàn)有的三套高中化學(xué)教科書必修模塊中“膠體”在內(nèi)容選取和組織呈現(xiàn)上的差異，分析確立膠體教學(xué)的相關(guān)問題。

從內(nèi)容呈現(xiàn)形式來看，人教版先闡釋分散系的定義及分類，再以液態(tài)分散系為例，按分散質(zhì)粒徑大小將分散系分為溶液、膠體和濁液，并通過“科學(xué)探究”探討膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)及形成原因，最后通過“科學(xué)視野”拓展介紹膠體的電泳、聚沉現(xiàn)象；魯科版通過“聯(lián)想·質(zhì)疑”中呈現(xiàn)的丁達(dá)爾現(xiàn)象引出分散系、膠體的概念，并闡釋膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)、電泳和聚沉現(xiàn)象，最后通過“知識(shí)點(diǎn)擊”介紹膠體與滲析；蘇教版通過舉例直接給出分散系、膠體的概念，通過“活動(dòng)與探究”介紹膠體的凈水功能，最后通過“資料卡”簡單描述膠體的應(yīng)用?？梢娙捉滩模孩俣紡?qiáng)調(diào)分散系的概念及分類，但介紹丁達(dá)爾效應(yīng)所選用的例證素材不同，人教版和蘇教版都通過比較光束通過CuSO4溶液與Fe（OH）3膠體時(shí)的現(xiàn)象差異引出鑒別方法，魯科版通過比較光束通過鹽酸、Fe（OH）3膠體和AgI膠體時(shí)的現(xiàn)象引出丁達(dá)爾現(xiàn)象；②膠體的電泳、聚沉和滲析的教學(xué)要求不一：魯科版中膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)、電泳和聚沉現(xiàn)象以主體知識(shí)形式呈現(xiàn)，滲析則作為拓展了解；人教版通過實(shí)驗(yàn)探究Fe（OH）3膠體的制備，并介紹膠體的聚沉、電泳現(xiàn)象及應(yīng)用；而蘇教版僅以資料卡形式介紹膠體的應(yīng)用，如表1所示。

結(jié)合表2分析，膠體知識(shí)呈現(xiàn)差異主要體現(xiàn)在：①導(dǎo)入部分引入膠體概念所用的邏輯順序不同，人教版和蘇教版注重與初中已學(xué)的溶液、濁液對比，魯科版偏向于從生活中的丁達(dá)爾效應(yīng)引入膠體概念；②教學(xué)內(nèi)容選擇上，三個(gè)版本教材都有Fe（OH）3膠體制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，滲透丁達(dá)爾效應(yīng)與膠體粒徑、表面積特點(diǎn)，但魯科版深度研究了膠體的聚沉與滲析；③應(yīng)用拓展部分，三個(gè)版本教材都介紹膠體在日常生活、納米材料和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，注重STSE（科學(xué)-技術(shù)-社會(huì)-環(huán)境）理念的滲透，其中魯科版更突出學(xué)生動(dòng)手探究活動(dòng)。

再從膠體、丁達(dá)爾效應(yīng)、膠體制備和例證素材四方面對三套教材的差異進(jìn)行具體分析。

（一）介紹“膠體”所選取的內(nèi)容

蘇教版僅介紹了膠體概念，通過“活動(dòng)與探究”欄目中實(shí)驗(yàn)1介紹用激光筆鑒別膠體和溶液的方法，未闡釋其原理是丁達(dá)爾效應(yīng)；實(shí)驗(yàn)2介紹Fe（OH）3膠體的凈水功能，但未提及膠體的電泳、聚沉、滲析等現(xiàn)象；而人教版和魯科版則較詳細(xì)地介紹了“膠體”的組成、性質(zhì)和應(yīng)用，這是因?yàn)槟z體作為一類重要的混合物，因其具有特殊性質(zhì)在生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用，且促使學(xué)生把研究物質(zhì)世界的視角從純凈物轉(zhuǎn)向混合物。

（二）介紹“丁達(dá)爾效應(yīng)”所選取的例證素材

蘇教版并未出現(xiàn)“丁達(dá)爾效應(yīng)”概念，但提及用激光筆鑒別CuSO4溶液和Fe（OH）3膠體的實(shí)驗(yàn)；人教版闡釋了激光筆照射CuSO4溶液和Fe（OH）3膠體的現(xiàn)象差異及其原理，從現(xiàn)象產(chǎn)生原理的角度定義丁達(dá)爾效應(yīng)；魯科版呈現(xiàn)可見光束照射鹽酸、Fe（OH）3膠體的現(xiàn)象差異，從直觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的角度定義丁達(dá)爾效應(yīng)，選擇無色溶液（鹽酸）還可避免出現(xiàn)CuSO4溶液因呈藍(lán)色會(huì)吸收可見光導(dǎo)致未出現(xiàn)“光亮通路”的現(xiàn)象偏差。在實(shí)際教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平選擇恰當(dāng)定義方式進(jìn)行“丁達(dá)爾效應(yīng)”的教學(xué)：學(xué)生通過物理課程的學(xué)習(xí)，已對光的散射原理有一定了解，則可采用人教版中“原理式”的定義，否則宜采用魯科版中“現(xiàn)象式”的定義；教師在“丁達(dá)爾效應(yīng)”的例證素材上建議將藍(lán)色CuSO4溶液換成藍(lán)色及綠色以外的溶液，以遵循科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性。

（三）介紹“Fe（OH）3膠體制備”的內(nèi)容

蘇教版中并沒有介紹Fe（OH）3膠體的制備方法，人教版中將“Fe（OH）3膠體的制備”編排在膠體與溶液、濁液性質(zhì)對比的實(shí)驗(yàn)之后，體現(xiàn)了基于“制備-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”學(xué)科思想研究物質(zhì)的思路。而魯科版中，則將膠體制備的內(nèi)容編排在練習(xí)題中，強(qiáng)調(diào)知識(shí)應(yīng)用與學(xué)科思維能力的培養(yǎng)，如表3所示。

（四） 闡釋“膠體的應(yīng)用”所選取的例證素材

蘇教版多數(shù)是介紹膠體在國防科技、醫(yī)藥制備、工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用情況，除了膠體凈水功能這一案例，其他例證素材與日常生活的聯(lián)系不緊密；而人教版和魯科版選取的例證素材相對而言比較貼近學(xué)生已有的生活經(jīng)歷和體驗(yàn)，如豆?jié){、牛奶、果凍、洗滌劑、制備豆腐、制造墨水等，讓學(xué)生感受到化學(xué)與生活生產(chǎn)的聯(lián)系，學(xué)會(huì)從學(xué)科角度出發(fā)運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解釋生活中的化學(xué)問題，如表4所示。

三、 教學(xué)建議

（一）把握“膠體的性質(zhì)及應(yīng)用”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)要求及深廣度

對膠體課題教學(xué)問題的分析，既要通過理論層面的探討，如膠體知識(shí)對學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的功能與價(jià)值、膠體化學(xué)在學(xué)科前沿發(fā)展中的地位與作用等；又要從實(shí)踐出發(fā)探索利于學(xué)生理解膠體本質(zhì)的教學(xué)設(shè)計(jì)及活動(dòng)實(shí)施。20份文獻(xiàn)和3套教材中膠體教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度都不同，如何落實(shí)教學(xué)要求是值得教師關(guān)注的教學(xué)問題之一?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》 [21]中提到“能根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)對物質(zhì)進(jìn)行分類；知道膠體是一種常見的分散系；實(shí)驗(yàn)：氫氧化鐵膠體的制備；實(shí)驗(yàn)：鋁鹽和鐵鹽的凈水作用”，從知識(shí)與技能的角度分析，學(xué)生僅需知道丁達(dá)爾效應(yīng)，但為了后續(xù)學(xué)習(xí)鹽類水解，學(xué)生也需了解膠體的介穩(wěn)性，而聚沉、電泳則不做要求。因此，教學(xué)應(yīng)該參考課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生的認(rèn)知水平的要求，準(zhǔn)確地把握膠體教學(xué)的深廣度及教學(xué)要求。

（二）選取“膠體的性質(zhì)及應(yīng)用”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)例證素材及探究活動(dòng)

膠體由于具有特殊的性質(zhì)，在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以選擇一些與學(xué)生日常生活聯(lián)系緊密的例證素材引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科視角解決日常生活中的問題，幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)本質(zhì)。教師應(yīng)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行必要的加工和拓展，充分發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的探究內(nèi)涵，通過具有一定梯度和內(nèi)在邏輯的問題組，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或思考問題設(shè)計(jì)成教學(xué)活動(dòng)，開展學(xué)生討論、分組辯論賽等形式的活動(dòng)，在活動(dòng)中啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

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