初中生離子概念建立的實踐思考

蔡宏

摘要：闡述了初中化學對學生建立離子概念的意義，比較了現(xiàn)行主要初中教材對離子教學的安排。以新授課和復(fù)習課兩個案例，講述了離子概念建立過程中的實踐處理，并思考了概念教學中的注意事項。

關(guān)鍵詞：初中化學；離子概念建立；實踐思考

文章編號：1008-0546（2017）08-0066-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.023

一、研究背景

“離子”最早是由威廉·休艾爾提出，邁克爾·法拉第（Michael Faraday）推廣了這個詞語。到了1887年，28歲的阿倫尼烏斯（Arrhenius，Svante August？）在前人研究的基礎(chǔ)上提出了電離理論，并在1903獲得了諾貝爾化學獎。《現(xiàn)代漢語詞典》上對“離子”的解釋是：原子或原子團失去或得到電子后叫做離子。失去電子的帶正電荷，叫正離子（或陽離子）；得到電子的帶負電荷，叫負離子（或陰離子）。

離子概念很抽象，需要微觀想象力和推演能力。初中化學教學并沒有系統(tǒng)介紹電離理論，因而初中學生離子概念的建立以及應(yīng)用變得相當困難。離子概念建構(gòu)的價值、當前教材安排的建構(gòu)順序如何？怎樣克服理解偏差，防止產(chǎn)生迷思概念和相異構(gòu)想。如何設(shè)計初中生認識離子概念的進階模型以及離子概念建立教學的實踐與反思，這是本文努力探討的幾個問題。

二、初中生離子概念建立的意義

1. 基于生活理解的立場

與空氣一樣，水溶液對于生命活動是必不可少的，人類的生產(chǎn)生活中也到處可見溶液，有溶液的地方，必然就有會離子。上面提到的阿倫尼烏斯就是在發(fā)現(xiàn)了某些溶液的導(dǎo)電性后，提出了電離理論的。

初中生離子概念的建立，一是可以解釋一些生活中的現(xiàn)象，加深生活理解，如：濕手不能接觸電器；硬水是溶有了較多鈣離子和鎂離子的水；重金屬離子中毒可大量飲用牛奶減輕癥狀等。二是可以運用離子概念，提高生活品質(zhì)。如：能夠理解運動后適當補充礦物質(zhì)水或者淡鹽水；理解礦泉水與蒸餾水的應(yīng)用差異等。

2. 基于學科知識的系統(tǒng)認知

在化學反應(yīng)中，有很大一類反應(yīng)都是離子之間的反應(yīng)，初中生離子概念的建立，有助于更高進階的學習。高中學習的離子反應(yīng)不僅可以揭示一類化學反應(yīng)的本質(zhì)，而且能夠幫助學生系統(tǒng)化的認識離子反應(yīng)，也為統(tǒng)攝各物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律提供了重要視角。

三、現(xiàn)行國標主流教材對離子教學的安排

1. 在課標中呈現(xiàn)

2011版課標中（見表1）明確提出兩方面要求：一是離子是構(gòu)成物質(zhì)的一種重要微粒，二是原子與離子的互相轉(zhuǎn)化。并明確指出，初步認識電子在化學反應(yīng)中的作用，即初步埋設(shè)了“電子能夠轉(zhuǎn)移和偏向的伏筆”。雖然“欲言還休”，但是，最基本的認知取向非常清晰：知道離子存在、知道形成根源。

2. 教材中的呈現(xiàn)

初中國標版的三種主流教材都在不同位置進行了安排（如表2），基本上都是在三個核心內(nèi)容中進行處理：物質(zhì)構(gòu)成奧秘、溶液和酸堿鹽部分。基本認知順序為：微觀理解→實驗感知→證據(jù)解釋。

雖然各版本的教材對“離子”階段性的安排有些差異，但學生基本上都是首先在構(gòu)成物質(zhì)奧秘部分初步接觸離子，知道了離子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，原子得失電子形成離子，同一元素的原子和離子可以互相轉(zhuǎn)化，學會離子符號的書寫；到溶液部分，學生知道了某些溶液能夠?qū)щ娛且驗槿芤褐写嬖谧杂梢苿拥碾x子；最后在酸、堿、鹽的學習過程中，學生知道了酸溶液具有一些共同的化學性質(zhì)是因為酸溶液中都含有大量的氫離子，堿溶液有許多共同性質(zhì)是因為水溶液中都能產(chǎn)生氫氧根離子。學生對離子的認識層層推進，從先學會如何表達離子，到溶液中感知離子的存在，最后在酸堿鹽中應(yīng)用離子的觀念解釋一些現(xiàn)象。通過這些知識的學習，學生在初中初步建立了離子的觀點。

四、離子教學實踐中的處理

1. 新授課：尊重認知規(guī)律

下面以滬教版為例，談?wù)剬W生第一次接觸“離子”時的教學處理。

一是研究教材的處理順序。在學離子之前，學生已經(jīng)知道了分子和原子都是構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒，原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也已知道，而且部分內(nèi)容在初二物理中也已涉及。對學生來說，分子、原子的內(nèi)容接受較為順暢，而在常見微粒的認知過程中，最難被學生接受的就是離子。由于滬教版教材將原子核外電子的排布、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等內(nèi)容放到了“拓展視野”板塊中，所以離子的出現(xiàn)顯得有點難以把握。書本上只有一頁的內(nèi)容，包括鈉在氯氣中燃燒的圖片、氯化鈉形成的圖片、分子、原子、離子的轉(zhuǎn)化圖片等，學生接受起來有點困難。如何突破這個傳統(tǒng)的難點呢？

二是創(chuàng)造性的改變認知順序。筆者認為必須要在講離子之前介紹核外電子排布的知識，雖然這部分內(nèi)容在拓展視野部分，但教學中不能因為這部分內(nèi)容不考，就不教。核外電子排布的知識對于離子形成的認識非常重要，所以本節(jié)課應(yīng)花比較多的時間對該部分內(nèi)容進行了理論研究。教師可以作如下處理：核外電子的運動有自己的特點，它不像行星繞太陽旋轉(zhuǎn)有固定的軌道，但卻有經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域，這些區(qū)域稱為電子層。核外電子是在不同的電子層內(nèi)運動的，人們把這種現(xiàn)象叫做核外電子的分層排布。離核最近的為第一層，依次向外最多有七層，電子就是在這些電子層上運動的。然后再介紹一下1-18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，學生尋找規(guī)律后，總結(jié)電子排布的規(guī)律及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

三是設(shè)計宏觀證據(jù)。通過這樣的學習鋪墊后，再播放金屬鈉在氯氣中燃燒的視頻，創(chuàng)設(shè)一種情境（如圖1），激發(fā)學生的思考：宏觀現(xiàn)象的形成與微觀粒子的變化有什么內(nèi)在聯(lián)系？

學生根據(jù)氯原子和鈉原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，就可以很容易理解書本上氯化鈉形成的圖片，然后可以用微觀的知識解釋宏觀現(xiàn)象。

配以動畫、圖片和視頻，加深學生的理解。模仿氯離子和鈉離子形成過程，學生可以根據(jù)質(zhì)子數(shù)（原子序數(shù)）自己畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖，然后去分析電子得失情況，能夠很快判斷出陰陽離子中質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)的關(guān)系，原子與離子之間的相互轉(zhuǎn)化。

2. 復(fù)習課：感受知識整合與運用的魅力

筆者在臨近中考前，以“統(tǒng)整離子的視角”設(shè)計了一節(jié)課，效果良好，傳統(tǒng)復(fù)習課以知識點呈現(xiàn)順序組織復(fù)習，即：從原子如何轉(zhuǎn)變成離子→通過結(jié)構(gòu)示意圖判斷原子、離子→溶液的導(dǎo)電性到溶液的顏色→離子的檢驗→離子共存，知識點之間缺乏有效整合與關(guān)聯(lián)，顯得較為零散。對大多數(shù)的學生而言，這部分知識已經(jīng)較為熟悉，無法站在一個全新的視角認知離子、感知離子的魅力。如果能夠站在一個全新視角和高度上來研究溶液中復(fù)分解反應(yīng)本質(zhì)，巧妙諳合“離子反應(yīng)”，而又不呈現(xiàn)“離子反應(yīng)”的概念，也為初高中銜接奠定基礎(chǔ)。

筆者研究初高中學生對于水溶液中酸堿鹽之間發(fā)生反應(yīng)的認識差異（如表3），制定了如下的教學目標：（1）能用離子的觀點鑒別某些物質(zhì)。（2）能用離子的觀點進行溶液中的除雜。（3）能熟練的識別出不能共存的離子。（4）初步建立很多溶液之間的反應(yīng)是離子之間的反應(yīng)的觀點。

一是從微觀問題宏觀外顯入手。本節(jié)課開始首先提出一個簡單的問題：如何鑒別NaCl溶液與Na2CO3溶液？追問：可不可以通過導(dǎo)電性來鑒別它們？老師演示導(dǎo)電性實驗后，讓學生畫出兩種溶液中存在的微粒（如圖3）：

二是從宏觀現(xiàn)象表征入手。順利引出本節(jié)課復(fù)習的內(nèi)容——溶液中的離子。并進行有關(guān)電離概念的拓展：物質(zhì)在水溶液中形成自由移動離子的過程。接著讓學生討論NaCl與Na2CO3溶液鑒別方法有哪些？討論后常見的試劑有：稀鹽酸、氯化鈣溶液、氫氧化鈣、酚酞等。接著學生實驗證明。實驗完后，教師提問：這些鑒別方法的本質(zhì)是什么？根據(jù)學生畫出氯化鈉溶液與碳酸鈉溶液中存在的微粒的區(qū)別是什么，得出鑒別的本質(zhì)：所加試劑的陽離子與氯離子或碳酸根離子的反應(yīng)。拓展幾個常見的離子反應(yīng)方程式，如：Ca2++CO32-CaCO3↓、Ag++Cl-AgCl↓等。簡單了解離子反應(yīng)方程式，能更好的理解復(fù)分解反應(yīng)的條件和離子共存問題。

三是從離子轉(zhuǎn)化的視角入手。提出第二個問題：NaCl溶液中混有Na2CO3溶液，如何除去？依然讓學生畫出溶液中存在的微粒（如圖4）。學生討論除雜的方法。教師引導(dǎo)，從離子的角度看，雜質(zhì)是什么？如何從溶液中除去一種離子：可以變成氣體或沉淀。而除雜的同時，不能引入新的雜質(zhì)。通過這兩點，得出除雜的試劑。教師演示實驗，加稀鹽酸，利用數(shù)字傳感儀，至溶液的pH恰好為7。

這節(jié)課的設(shè)計是以“氯化鈉和碳酸鈉溶液的鑒別和除雜”為任務(wù)線索，首先通過學生宏觀的實驗鑒別操作開始，然后思考微觀反應(yīng)的本質(zhì)，最后拓展符號表示，即離子反應(yīng)方程式。試圖通過這節(jié)課，使學生從理解的視角解決鑒別、除雜、共存等問題。并能初步建立大部分溶液之間的反應(yīng)是離子之間反應(yīng)的觀點。當然，離子觀的建構(gòu)顯然不可能通過一節(jié)課就能完成的，希望學生能對這部分內(nèi)容有一定的印象，從而為高中的學習打下一定的基礎(chǔ)。

四是進一步接近反應(yīng)本質(zhì)。在實際教學處理中，根據(jù)學生的“余力”，可以拓展性的認識“復(fù)分解反應(yīng)”的“發(fā)生驅(qū)動力”?？梢試L試提出對于一般溶液中的復(fù)分解反應(yīng)，“生成沉淀、氣體或水”的本質(zhì)原因：向溶液中離子減少的方向發(fā)生反應(yīng)。從而，形象的說明，復(fù)分解能夠發(fā)生的“驅(qū)動力”是離子之間結(jié)合成“不離不棄”的物質(zhì)，即：難溶、難電離等。

五、初中生概念建立的幾點思考

1. 體現(xiàn)概念的價值與應(yīng)用

概念的學習不能是簡單地復(fù)述與記憶，要將概念與生產(chǎn)生活相聯(lián)系，如上文所述的離子概念生活化的意義。也要將概念作為認識問題的工具和方法去分析和解決問題，如上文所提到了復(fù)習課教學中，進行離子的檢驗和除雜，促進學生逐步建立起從微觀離子角度分析水溶液物質(zhì)反應(yīng)的思路和方法，并使之轉(zhuǎn)化為在新情境下解決實際問題的能力。

2. 基于學生的認知立場

在備課時，基于學生的認知立場，就會充分地備學生，而不是僅僅是備教材、備教法。教師在制定教學目標時也不僅僅依據(jù)教材，更要依據(jù)學生。如上文所提到了離子概念形成的新授課中，對教材進行了適當?shù)恼虾脱a充。要根據(jù)學生已經(jīng)有什么？還缺什么？教學總是從學生的缺失開始，從學生的現(xiàn)有的認知基礎(chǔ)為起點開始新的教學。在課堂教學中基于學生的認知立場，就會找到學生學習的難點、障礙點，找到提升點、切入點，同時也會正視學生的個體差異，尊重個體差異，從而采取相應(yīng)的策略與方法使學生都有進步的提高。

3. 嘗試用模型化教學

初中化學的分化點之一就是從宏觀到微觀。很多學生頭腦里沒有構(gòu)建正確的微觀世界，片面地看待微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的關(guān)系。如果順利掌握了“構(gòu)成物質(zhì)的奧秘”這一單元的概念與內(nèi)在聯(lián)系，那么以后的學習就會很順暢，反之則從此感到化學很枯燥抽象，從而產(chǎn)生畏懼心理。這時我們就可以采用模型化的教學方法。在講到水分解的反應(yīng)實質(zhì)時，就可以利用分子模型進行拆分和重組；上文中氯化鈉的形成，可以利用擬人化的模型進行生動有趣的學習；復(fù)習課中讓學生畫出溶液中的離子，使微?？梢暬?，增強了直觀性。

另外，離子概念的建構(gòu)還屬于分階段教學，逐步深化。到了高中階段，課標對“離子”在必修階段的要求則進一步加深。隨著學生認知的螺旋上升，到了選修《化學反應(yīng)原理》，學生從離子定性的研究進入到定量的研究，完全可以在“濃度商與化學平衡移動”的層面重構(gòu)離子。

參考文獻

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[2] 倪娟. 論基于學科觀念的化學概念教學——以離子反應(yīng)教學設(shè)計為案例[J]. 化學教育，2014，35（1）：1-3