基于實(shí)驗(yàn)與追問優(yōu)化化學(xué)概念認(rèn)知

徐春芬

[摘要]化學(xué)概念是認(rèn)識、學(xué)習(xí)、研究化學(xué)的基礎(chǔ)，化學(xué)概念教學(xué)承擔(dān)著建立與形成正確化學(xué)觀念的重要任務(wù)。在實(shí)際教學(xué)中，化學(xué)概念的教學(xué)重知識的傳授和技能的訓(xùn)練，而忽視了讓學(xué)生經(jīng)歷化學(xué)概念的建立過程，教學(xué)定位存在偏差。實(shí)驗(yàn)與追問教學(xué)策略的結(jié)合能夠引發(fā)認(rèn)知沖突，突破化學(xué)概念的認(rèn)知障礙，激活化學(xué)概念的認(rèn)知生成，拓寬化學(xué)概念的認(rèn)知價(jià)值，從而培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力與探究欲望，繼而優(yōu)化了化學(xué)概念教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)概念;實(shí)驗(yàn);追問;認(rèn)知

[中圖分類號]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0067-02

化學(xué)概念是認(rèn)識、學(xué)習(xí)、研究化學(xué)的基礎(chǔ)，化學(xué)概念教學(xué)承擔(dān)著建立與形成正確化學(xué)觀念的重要任務(wù)。但在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，我們一直困惑于同一個(gè)概念講了很多遍，學(xué)生還是不理解，然后就主觀地認(rèn)為學(xué)生沒有理解的原因是題目練習(xí)得少，而沒有意識到我們的概念教學(xué)出了問題。我們把許多化學(xué)概念教學(xué)課上成了技能訓(xùn)練課。如電離的教學(xué)重點(diǎn)定位在電解質(zhì)與非電解質(zhì)的判斷、電離方程式的書寫上;離子反應(yīng)的教學(xué)重點(diǎn)落在離子共存的判斷、離子反應(yīng)方程式的書寫上;化學(xué)鍵的教學(xué)，我們會用半節(jié)課的時(shí)間讓學(xué)生練習(xí)電子式的書寫;氧化還原反應(yīng)的教學(xué)等同于氧化還原反應(yīng)的配平;原電池的教學(xué)等同于電極反應(yīng)、總反應(yīng)方程式的書寫;等等?；瘜W(xué)概念的教學(xué)重知識的傳授和技能的訓(xùn)練，而忽視了讓學(xué)生經(jīng)歷化學(xué)概念的建立過程，教學(xué)定位存在偏差?；瘜W(xué)物質(zhì)的認(rèn)識與研究離不開“實(shí)驗(yàn)”，而“追問”能夠引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生挖掘知識的內(nèi)在價(jià)值，從而培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，繼而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力與探究欲望，讓化學(xué)課堂走向深度學(xué)習(xí)。筆者近年來不斷嘗試通過實(shí)驗(yàn)與追問的教學(xué)來促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)概念的理解，取得了較好的教學(xué)效果。

一、實(shí)驗(yàn)與追問。突破了化學(xué)概念的認(rèn)知障礙

化學(xué)概念的教學(xué)需要教師對概念原理有著深刻的理解，能夠正確分析學(xué)生認(rèn)知的障礙點(diǎn)，從而選擇恰當(dāng)?shù)那腥它c(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在頭腦中建立概念，將化學(xué)概念知識轉(zhuǎn)化為分析解決問題的理論支撐。

如蘇教版化學(xué)必修1中的“物質(zhì)的量濃度和一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”，以往的教學(xué)中，這一部分內(nèi)容分兩課時(shí)進(jìn)行。第1課時(shí)是認(rèn)識“物質(zhì)的量濃度”，從概念的給出、概念的辨析組織教學(xué);第2課時(shí)是一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)操作、誤差的分析等角度組織教學(xué)。教學(xué)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)，還是有很多學(xué)生對物質(zhì)的量濃度的概念認(rèn)知模糊，對其單位和公式混淆。備課組教師在研討中發(fā)現(xiàn)，原來問題出在教學(xué)角度的定位上，學(xué)生對物質(zhì)的量濃度概念沒有建立起來，只是通過習(xí)題訓(xùn)練來鞏固收效甚微。在教學(xué)中筆者進(jìn)行了大膽的嘗試，把一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實(shí)驗(yàn)作為物質(zhì)的量濃度概念建立的載體。

設(shè)計(jì)學(xué)生活動：兩人一組完成配制100mL氯化鈉溶液的實(shí)驗(yàn)操作，要求其中含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04mol。拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：要想完成這一任務(wù)，首先要如何獲得0.04mol的氯化鈉固體？其次怎樣保證溶液的體積恰好為100mL？帶領(lǐng)學(xué)生回憶、落實(shí)從物質(zhì)的量到質(zhì)量的轉(zhuǎn)換。引導(dǎo)分析：100mL是溶液的體積還是溶劑水的體積？如何操作？用燒杯嗎？是加100mL水還是加水至100mL？經(jīng)過一連串的提問，步步推進(jìn)，學(xué)生在不斷地肯定、否定中深入思考，經(jīng)過激烈地分析、辯論，然后引出“容量瓶”這一配制實(shí)驗(yàn)的重要“武器”。

學(xué)生開始合作完成配制實(shí)驗(yàn)，教師把學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤操作記錄下來，為后續(xù)的誤差分析做好鋪墊。實(shí)驗(yàn)完成后，教師要求學(xué)生把配好的溶液裝到試劑瓶中，然后貼一個(gè)標(biāo)簽表示該溶液的濃度。學(xué)生呈現(xiàn)的標(biāo)簽五花八門，有的是“氯化鈉溶液：23%”，有的是“氯化鈉溶液：0.1L、0.04mol”。對于用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的，教師給予提示：實(shí)驗(yàn)室一般是量取溶液的體積，而不是質(zhì)量;對于用“0.1L、0.04mol”表示的，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：如果將溶液從試劑瓶中取出10mL，那么試劑瓶里剩下的溶液體積與溶質(zhì)的物質(zhì)的量還是標(biāo)簽上的數(shù)值嗎？剩下的溶液的濃度變化了嗎？經(jīng)過討論和分析，溶液體積與溶質(zhì)的物質(zhì)的量被關(guān)聯(lián)了起來，學(xué)生驚喜地發(fā)現(xiàn)溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積的比值是一個(gè)不變的量，可以用來表示溶液的濃度。水到渠成地請出了“物質(zhì)的量濃度”這一概念，得出c=n/V這一數(shù)學(xué)表達(dá)式，再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)公式分析剛才配制的溶液的濃度是否準(zhǔn)確，并反思自己實(shí)驗(yàn)中的一些錯(cuò)誤操作可能對濃度產(chǎn)生怎樣的影響。

實(shí)驗(yàn)配制和連續(xù)的追問，引發(fā)了有效的思考、討論與爭議，恰恰突破了學(xué)生對于物質(zhì)的量濃度概念的理解障礙點(diǎn)。學(xué)生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)的歷程，體會了發(fā)現(xiàn)的喜悅，同時(shí)完整、深刻地在頭腦中建立了“物質(zhì)的量濃度”這一概念。

二、實(shí)驗(yàn)與追問。激活了化學(xué)概念的認(rèn)知生成

化學(xué)概念的建立需要載體，“看不見”鋁表面的氧化膜，怎樣理解“鈍化”這一概念？怎樣理解鈍化是化學(xué)變化？“看不到”微粒的移動，怎樣理解化學(xué)反應(yīng)是可逆的？怎樣理解沉淀的溶解存在平衡狀態(tài)？“海帶中提取碘”，萃取后碘如何從四氯化碳中分離出來？蒸餾真的可行嗎？而實(shí)驗(yàn)與追問就是揭開化學(xué)概念神秘面紗的“魔法棒”，能夠讓學(xué)生成為一個(gè)“有問題”的人，鼓勵(lì)學(xué)生不斷質(zhì)疑，提出問題，激活思維，讓課堂充滿變化與靈性。

如蘇教版化學(xué)必修1中“鋁與酸反應(yīng)”的教學(xué)片段：

實(shí)驗(yàn)1：取兩小塊用砂紙打磨的鋁片，分別放入兩支試管中，然后分別加入約1mL的稀鹽酸和濃鹽酸，觀察鋁片上的變化。問題1：鋁與酸反應(yīng)，是不是酸越濃反應(yīng)越劇烈？實(shí)驗(yàn)2：取一根用砂紙打磨的鋁條插入試管中，然后加入約1mL的濃硫酸，觀察鋁片上的變化。問題2：鋁在濃硫酸中無明顯現(xiàn)象，是不是鋁與濃硫酸沒有發(fā)生反應(yīng)呢？實(shí)驗(yàn)3：取出濃硫酸中的鋁條，擦拭掉鋁條表面的硫酸，把鋁條插入一支試管中，然后加入硫酸銅溶液，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)是解決問題的鑰匙，對比實(shí)驗(yàn)則是鎖孔里的潤滑劑。實(shí)驗(yàn)1、2、3是環(huán)環(huán)相扣的三個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1中用打磨過的鋁片分別與稀、濃鹽酸反應(yīng)，探究鋁與鹽酸能夠反應(yīng)，同時(shí)得出濃度大的鹽酸與鋁反應(yīng)速率更快;對于問題1，因?yàn)橛辛藢?shí)驗(yàn)1的實(shí)證，大多數(shù)學(xué)生給出了肯定的答復(fù);“用事實(shí)說話”，實(shí)驗(yàn)2把打磨過的鋁條插入到濃硫酸中，通過觀察發(fā)現(xiàn)沒有氣泡產(chǎn)生，對比實(shí)驗(yàn)1，學(xué)生腦海中否定了“酸越濃反應(yīng)越劇烈”的認(rèn)識。緊接著拋出問題2，學(xué)生的“胃口”被吊了的起來，此時(shí)實(shí)驗(yàn)3“登場”，一段時(shí)間后沒有看到有紅色的銅出現(xiàn)，真真切切地讓學(xué)生“看到”鋁片表面有氧化膜，“看到”鋁發(fā)生了鈍化，“看到”了鋁的鈍化是化學(xué)變化。

三、實(shí)驗(yàn)與追問。拓寬了化學(xué)概念的認(rèn)知價(jià)值

學(xué)習(xí)化學(xué)概念是為了應(yīng)用概念更好地解決化學(xué)問題，對此教師要努力開發(fā)教學(xué)資源，讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)概念的價(jià)值，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

如蘇教版選修教材《物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的很多內(nèi)容是非常抽象的，通常多借助模型讓抽象的內(nèi)容直觀化，而很少去挖掘?qū)嶒?yàn)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的運(yùn)用。在一次“配合物性質(zhì)與應(yīng)用”的觀摩課中，筆者深切地感受到，在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)大功能。實(shí)驗(yàn)與追問不僅讓學(xué)生看到了相應(yīng)的現(xiàn)象，重要的是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中建構(gòu)對抽象問題的深刻理解，感受到微觀粒子的結(jié)合規(guī)則，從而理解配合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，如檢驗(yàn)金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成，以及CO與血紅蛋白中的Fc²⁺生成更穩(wěn)定的配合物，從而使血紅蛋白失去了輸送氧氣的功能等。

演示實(shí)驗(yàn)：在硫酸銅溶液中逐滴加入氨水，開始時(shí)產(chǎn)生了藍(lán)色絮狀沉淀，繼續(xù)滴加，發(fā)現(xiàn)生成的沉淀逐漸溶解，最后生成了一種深藍(lán)色的透明溶液。這一現(xiàn)象給學(xué)生以宏觀的視覺感受，立即激起學(xué)生求知的欲望。學(xué)生的眼睛里充滿了驚奇與疑惑：新生成的物質(zhì)是什么？結(jié)合已有知識讓學(xué)生討論，推測這個(gè)“新物質(zhì)”的可能組成。然后引領(lǐng)學(xué)生做幾組對比實(shí)驗(yàn)：向硫酸銅溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，結(jié)果得到藍(lán)色沉淀且不溶解;向“新物質(zhì)”中加入氯化鋇溶液充分反應(yīng)，靜置后觀察到有白色沉淀生成;向“新物質(zhì)”中滴加氫氧化鈉溶液，沒有沉淀生成;加熱“新物質(zhì)”，沒有聞到刺激性氣味;向氯化銅溶液中逐滴加入氨水，也得到了深藍(lán)色的物質(zhì)。經(jīng)過連續(xù)的實(shí)驗(yàn)和分析，結(jié)合氫離子與氨分子形成配位鍵的原理，從空軌道和孤對電子等微觀角度去探析，發(fā)現(xiàn)藍(lán)色的物質(zhì)是銅離子與氨分子形成的牢固的有配位鍵的物質(zhì)。通過層層實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣的追問，使得“真相”呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，學(xué)生仿佛能夠看到溶液中銅離子與氨分子牢牢地拉著手不分離，而硫酸根離子則與它們保持著距離，和平共處。

化學(xué)概念課具有枯燥、抽象、難以理解等顯著特點(diǎn)，如果課堂教學(xué)僅限于介紹概念、訓(xùn)練以鞏固概念，不僅不能讓學(xué)生深入理解概念，還會讓學(xué)生倍感課堂乏味。通過實(shí)驗(yàn)與追問，引導(dǎo)學(xué)生弄清化學(xué)概念的來龍去脈是概念教學(xué)的關(guān)鍵?？傊‘?dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生有種“摸得著、看得見的踏實(shí)感”;不斷地追問，能提升學(xué)生的思維品質(zhì)，讓學(xué)生在認(rèn)知沖突中產(chǎn)生質(zhì)疑，感受批判性思維對學(xué)習(xí)方式的改變;實(shí)驗(yàn)與追問相結(jié)合的教學(xué)策略也在潛移默化地對學(xué)生的分析與解決實(shí)際問題的能力進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)然，優(yōu)質(zhì)、高效的實(shí)驗(yàn)與追問需要教師在充分分析教材和學(xué)生實(shí)際的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，要講究方法、技巧、原則，只有這樣，才能留給學(xué)生方法、能力與智慧。