學(xué)習(xí)進(jìn)階視域下電化學(xué)核心概念的認(rèn)識功能分析*

摘要：日常教學(xué)中核心概念的認(rèn)識功能容易被忽視，電化學(xué)核心概念在高中的教學(xué)是分階段進(jìn)行的，每個階段有不同的教學(xué)目標(biāo)和認(rèn)識思路，建構(gòu)電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階，并分析每個進(jìn)階階段的認(rèn)識深度、認(rèn)識思路和認(rèn)識功能，為促進(jìn)認(rèn)識發(fā)展的電化學(xué)核心概念教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：核心概念；電化學(xué)；學(xué)習(xí)進(jìn)階；認(rèn)識功能；教學(xué)建議

文章編號：1005–6629（2017）10–0022–05 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

已有研究表明，學(xué)生學(xué)過的關(guān)鍵性知識或者核心概念，對學(xué)生建構(gòu)起相應(yīng)的科學(xué)認(rèn)識有決定性的影響，這說明知識本體是具有認(rèn)識功能的，其認(rèn)識功能主要體現(xiàn)在對相應(yīng)認(rèn)識對象的認(rèn)識發(fā)展、對其他認(rèn)識對象的認(rèn)識發(fā)展[1]。例如，學(xué)生沒學(xué)過電離的概念，學(xué)生看到硫酸銅溶液時只能看到藍(lán)色溶液，但學(xué)習(xí)電離概念之后，學(xué)生再看硫酸銅溶液，懂得溶液中有銅離子和硫酸根離子，這就是電離核心概念的認(rèn)識功能，它促進(jìn)了學(xué)生對溶液認(rèn)識的發(fā)展。

核心概念促進(jìn)認(rèn)識的發(fā)展可以從認(rèn)識對象（knowing target）、認(rèn)識域（knowing domain）、認(rèn)識角度（knowing direction）、認(rèn)識深度（knowing depth）和認(rèn)識思路（knowing path）五個方面進(jìn)行分析。

認(rèn)識對象是指科學(xué)研究的對象，可以是某個具體的化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)，也可以是某個專題，如物質(zhì)結(jié)構(gòu)、氧化還原等；認(rèn)識域可分為科學(xué)域、社會域和自然域；認(rèn)識角度指的是具體認(rèn)識域中研究某對象的方向，如化學(xué)反應(yīng)在科學(xué)域中認(rèn)識角度可以有化學(xué)反應(yīng)的方向、限度等；認(rèn)識深度主要有四個維度：宏觀-微觀，定性-定量，靜止的孤立-動態(tài)的相互作用，文字描述-化學(xué)符號表征；認(rèn)識思路指的是個體對知識或概念的理解過程[2]。

化學(xué)概念是由眾多科學(xué)事實(shí)歸納推理得出的，是思維的產(chǎn)物，概念需要眾多科學(xué)事實(shí)做支撐。概念與概念之間的經(jīng)緯交織構(gòu)成了化學(xué)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，而化學(xué)核心概念位于化學(xué)學(xué)科知識結(jié)構(gòu)中一般概念的上層，對一般概念具有統(tǒng)攝作用，化學(xué)核心概念具有良好的認(rèn)知功能。中學(xué)電化學(xué)包含原電池、電解池、化學(xué)電源、電解、電鍍、金屬的腐蝕和防護(hù)等核心概念，本文將這些核心概念統(tǒng)稱為電化學(xué)核心概念。電化學(xué)核心概念的理解需要原有知識和科學(xué)事實(shí)的支持，電化學(xué)核心概念又有良好的認(rèn)識功能，可促進(jìn)學(xué)生對其他化學(xué)知識的認(rèn)識發(fā)展。

1 電化學(xué)核心概念的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問題

1.1 電化學(xué)核心概念的特點(diǎn)

電化學(xué)核心概念貫穿整個高中階段并逐級展開，隨著知識層次的推進(jìn)而發(fā)展深化；電化學(xué)核心概念與物理、化學(xué)的學(xué)科知識交叉融合，與電化學(xué)密切相關(guān)的知識有物質(zhì)的量、氧化還原、離子反應(yīng)、化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)與能量等；電化學(xué)核心概念中蘊(yùn)含轉(zhuǎn)化觀、微粒觀、元素觀、分類觀、能量觀、守恒觀等化學(xué)基本觀念；電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)涵蓋了宏觀辨析和微觀探究、變化觀念和平衡思想、證據(jù)推理和模型認(rèn)知、科學(xué)探究和創(chuàng)新意識、科學(xué)精神和社會責(zé)任等核心素養(yǎng)，是落實(shí)核心素養(yǎng)教學(xué)的良好載體。與電化學(xué)緊密相關(guān)的概念和蘊(yùn)含的化學(xué)基本觀念如圖1所示。

1.2 電化學(xué)核心概念教學(xué)中存在的問題

由于每個階段學(xué)生具有的基礎(chǔ)知識不同，所以不同階段學(xué)生對電化學(xué)核心概念的理解需要達(dá)到的認(rèn)識深度是不同的，對應(yīng)的認(rèn)識思路也就不同。從目前的教學(xué)觀察來看，電化學(xué)教學(xué)存在一些問題，主要表現(xiàn)為：

未按課標(biāo)要求教學(xué)、缺乏整體規(guī)劃意識：由于高中電化學(xué)知識分階段學(xué)習(xí)，每個階段的教學(xué)目標(biāo)是不同的，但在實(shí)際教學(xué)中，教師沒有宏觀、整體的電化學(xué)教學(xué)意識，在電化學(xué)教學(xué)的初級階段盲目提高教學(xué)要求，增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，影響化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

忽視電化學(xué)核心概念的認(rèn)識功能：目前高考在社會上的地位沒變，考試分?jǐn)?shù)作為教學(xué)評價的重要依據(jù)的事實(shí)沒變，在各種壓力下，為盡快提高學(xué)生應(yīng)試能力，作業(yè)與高考接軌，大量高考、聯(lián)考題出現(xiàn)在作業(yè)中的現(xiàn)象普遍存在[3]，日常教學(xué)中反復(fù)訓(xùn)練電化學(xué)習(xí)題，提高學(xué)生的應(yīng)試能力而忽視了對概念的認(rèn)識發(fā)展，忽略了核心概念本身的認(rèn)識功能，學(xué)生習(xí)得知識轉(zhuǎn)化為化學(xué)認(rèn)識存在障礙。

基于此，筆者認(rèn)為有必要對電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階和認(rèn)識功能進(jìn)行分析，以期為優(yōu)化電化學(xué)核心概念教學(xué)提供參考。

2 電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階及認(rèn)識功能分析

2.1 電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階建構(gòu)

科學(xué)知識和技能的學(xué)習(xí)是分階段有明確的路徑的，思維要遵循一條連貫的、由簡單到復(fù)雜的軌跡。人們在過往已經(jīng)認(rèn)識到學(xué)科知識和技能的形成、建立和深化是一個螺旋式的學(xué)習(xí)過程。學(xué)習(xí)進(jìn)階概念的提出更表明人們應(yīng)該高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的方法、路徑和階段，以及每個學(xué)習(xí)階段的預(yù)期水平[4]。電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階描述的是學(xué)生在不同階段對電化學(xué)知識所需達(dá)到的預(yù)期水平，凸顯了電化學(xué)核心概念認(rèn)識層級的發(fā)展，也體現(xiàn)教師各階段的教學(xué)要求。知識的學(xué)習(xí)是螺旋式深入的過程，學(xué)生的認(rèn)識深度也是逐級加深的過程，電化學(xué)核心概念（魯科版）的學(xué)習(xí)進(jìn)階建構(gòu)如表1所示。

2.2 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑的電化學(xué)核心概念認(rèn)識功能分析

各進(jìn)階階段學(xué)生的知識儲備和理解能力有差異，教材預(yù)設(shè)的認(rèn)識思路、學(xué)生所要達(dá)到的認(rèn)識深度、對應(yīng)核心概念的認(rèn)識功能也有差異?？v向分析教材和課標(biāo)，可意會編者為學(xué)生預(yù)設(shè)的認(rèn)識思路：初中了解電解的裝置能使水分解；到高中必修2學(xué)習(xí)化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化后，在人類利用化學(xué)反應(yīng)的主題下，了解原電池裝置可為人類提供電能，初步認(rèn)識原電池工作原理；進(jìn)入選修4模塊學(xué)習(xí)后在化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化主題下，認(rèn)識化學(xué)能與電能可以相互轉(zhuǎn)化，先學(xué)習(xí)原理稍微簡單的電解，并通過應(yīng)用實(shí)例促進(jìn)學(xué)生對電解原理的認(rèn)識；學(xué)習(xí)完電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能后，繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在必修2的認(rèn)識基礎(chǔ)上深入研究電池工作原理，并通過化學(xué)電源、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)，發(fā)展學(xué)生對電化學(xué)核心概念的認(rèn)識。高中對電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)過程是基于物質(zhì)的量、離子反應(yīng)、氧化還原、化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)與能量等知識的基礎(chǔ)上，這些基礎(chǔ)知識支撐學(xué)生對電化學(xué)核心概念的理解，電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)又反過來促進(jìn)這些基礎(chǔ)知識的認(rèn)識發(fā)展。教材預(yù)設(shè)的認(rèn)識思路如下圖2。endprint

對四個進(jìn)階階段電化學(xué)核心概念的認(rèn)識功能分析如下：

水平1階段：第一次接觸電解，該階段引入電解的目的是讓學(xué)生認(rèn)識到水分解為氫氣和氧氣需要較高能量，條件為電解或者高溫分解；水由氫元素和氧元素組成，水分子以氫氧原子2：1的比例構(gòu)成。

水平2階段：在掌握氧化還原、離子反應(yīng)、化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)與能量關(guān)系等基礎(chǔ)知識后學(xué)習(xí)原電池。在化學(xué)反應(yīng)的利用大情境下學(xué)習(xí)原電池，目的是了解人類利用化學(xué)反應(yīng)提供能量的科學(xué)事實(shí)，該階段學(xué)生認(rèn)識到：化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化，化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為電能；原電池原理是釋放能量的氧化還原反應(yīng)；溶液中微粒的運(yùn)動方向和運(yùn)動規(guī)律，學(xué)生對體系中微粒的認(rèn)識上升到微觀的、動態(tài)的相互作用的認(rèn)識。這個階段的學(xué)生初步認(rèn)識原電池原理，能解釋簡單原電池的現(xiàn)象，基本建立起分析原電池的思路和方法。原電池的學(xué)習(xí)反過來也促進(jìn)了氧化還原、離子反應(yīng)等知識的認(rèn)識發(fā)展，如認(rèn)識到氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)可以拆分在兩個電極表面進(jìn)行。

水平3階段：在必修2學(xué)習(xí)電化學(xué)知識的基礎(chǔ)上，深入研究電解原理，認(rèn)識深度更進(jìn)一步，要求微觀、定量地認(rèn)識電解池，并要認(rèn)識到溶液微粒間動態(tài)的相互作用，會用化學(xué)符號表征電解池中的反應(yīng)。該階段的學(xué)習(xí)使學(xué)生認(rèn)識到電解是一種強(qiáng)的氧化或還原手段，能使不易進(jìn)行的吸收能量的氧化還原反應(yīng)發(fā)生；溶液中微粒有運(yùn)動的方向和規(guī)律，微粒定向運(yùn)動有動力來源。

水平4階段：深入學(xué)習(xí)原電池的工作原理，從本質(zhì)上認(rèn)識原電池。與電解原理的對比學(xué)習(xí)中分析電解池與原電池裝置、原理的共性和差異，并提煉分析電化學(xué)裝置的基本思路：首先根據(jù)現(xiàn)象或裝置特點(diǎn)確定是原電池還是電解池，然后分析其中的實(shí)質(zhì)和原理，并用化學(xué)用語表征，最后應(yīng)用原理分析解釋現(xiàn)象和問題。同時也發(fā)展對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識。

3 電化學(xué)核心概念教學(xué)建議

分析電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階及認(rèn)識功能，能了解學(xué)生對核心概念的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，為教學(xué)提供參考。一方面，電化學(xué)知識教學(xué)是分階段進(jìn)行的，教師要有宏觀、整體的教學(xué)意識，每個階段的教學(xué)可參考課程標(biāo)準(zhǔn)和表1確定合適的教學(xué)目標(biāo)，嚴(yán)格控制教學(xué)深度，避免盲目提高教學(xué)要求增加學(xué)生負(fù)擔(dān)；另一方面，教師可參考圖2分析教材預(yù)設(shè)的認(rèn)識思路，設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)知識轉(zhuǎn)化為化學(xué)認(rèn)識、發(fā)揮概念的認(rèn)識功能的教學(xué)。要促進(jìn)認(rèn)識發(fā)展，不僅要讓學(xué)生清楚化學(xué)知識說明的是什么，而且要將化學(xué)知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生觀察、分析現(xiàn)象和問題的方式和思路，并通過具體的實(shí)踐活動，讓學(xué)生形成穩(wěn)定的認(rèn)識方式。促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展的化學(xué)教學(xué)具有以下特征[6]：具有激發(fā)學(xué)生已有認(rèn)識的問題情境；具有構(gòu)建認(rèn)識的驅(qū)動性問題和活動；具有學(xué)生表達(dá)自我認(rèn)識的空間；具有學(xué)生對自我認(rèn)識進(jìn)行梳理、實(shí)踐和反思提升的空間；以學(xué)生認(rèn)識發(fā)展為教學(xué)主線。

以必修2原電池教學(xué)為例，基于電化學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階和認(rèn)識功能分析，筆者設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展的原電池核心概念教學(xué)的流程為：

參考課程標(biāo)準(zhǔn)和表1、圖2進(jìn)行分析，必修2原電池知識的教學(xué)知識目標(biāo)為初步認(rèn)識原電池的工作原理（原電池的構(gòu)成條件、電極反應(yīng)的書寫不要求），讓學(xué)生體會化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，為人類提供能量。

本節(jié)課內(nèi)容的認(rèn)識深度：會準(zhǔn)確描述并分析原電池實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象（定性、文字描述），認(rèn)識到原電池中電子、離子的運(yùn)動方向和運(yùn)動規(guī)律（動態(tài)的相互作用）。

認(rèn)識思路：分析鋅銅原電池的工作原理和微粒的運(yùn)動方向和規(guī)律，進(jìn)而建立起分析原電池現(xiàn)象和問題的基本思路。

基于上述研究分析，為達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)并促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展，確定本節(jié)課從電流的產(chǎn)生入手，逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析討論，最終得出電極反應(yīng)發(fā)生的根本原因，進(jìn)而建構(gòu)起原電池認(rèn)識模型，并加以引導(dǎo)，最終建立原電池分析思路，教學(xué)思路設(shè)計(jì)如圖3。

以學(xué)生認(rèn)識發(fā)展為教學(xué)主線，可以更好地幫助學(xué)生認(rèn)識溶液中存在的變化和結(jié)果，建立微觀、動態(tài)層面的分析思路。設(shè)計(jì)教學(xué)的流程供各位同仁參考，不當(dāng)之處，請批評指正。

參考文獻(xiàn)：

[1][2][6]胡久華.化學(xué)課程與學(xué)生認(rèn)識素養(yǎng)發(fā)展[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：27～32，148～150.

[3]鄒國華.試題改變?yōu)樽鳂I(yè)的策略[J].化學(xué)教學(xué)，2016，（7）：71～74.

[4]麥裕華.高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)方程式配平技能學(xué)習(xí)進(jìn)階的探討[J].化學(xué)教育，2014，（17）：20～23.

[5]王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書教師教學(xué)用書·化學(xué)2 [M].濟(jì)南：山東科技出版社，2007：82～83.endprint