化學(xué)概念建構(gòu)模式的探索與實(shí)踐

吳慶生

摘要：結(jié)合案例闡釋了化學(xué)概念的建構(gòu)模式與實(shí)踐過程。首先通過創(chuàng)設(shè)問題情境，在對(duì)宏觀現(xiàn)象的抽象提煉中生成概念，然后對(duì)概念進(jìn)行微觀探析和符號(hào)表征，接著辨析和應(yīng)用概念，最后將概念納人已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)概念;概念建構(gòu)模式;抽象;辨析;歸類

文章編號(hào)：1005-6629（2021）05-0036-04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)概念是在化學(xué)科學(xué)發(fā)展過程中建立起來的，是化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)事實(shí)概括化和抽象化的思維形式，能夠反映同類事物的化學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和本質(zhì)屬性?；瘜W(xué)概念是化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系的骨架，在化學(xué)教學(xué)中處于基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性位置。因此，準(zhǔn)確地理解化學(xué)概念，不僅能夠統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)、完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且還能夠厘清化學(xué)問題的本質(zhì)，有助于發(fā)展學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性。

在化學(xué)概念教學(xué)時(shí)，教師要實(shí)現(xiàn)“知識(shí)立意”向“素養(yǎng)立意”、“教授過程”向“學(xué)悟過程”的轉(zhuǎn)變。首先創(chuàng)設(shè)問題情境，在實(shí)例中生成概念，然后通過對(duì)概念的微觀探析和符號(hào)表征，讓概念“立”起來，接著對(duì)概念進(jìn)行辨析和應(yīng)用，以深度理解概念，最后將概念納入已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中。學(xué)生在觀察、歸納、分析、研討和應(yīng)用等活動(dòng)過程中，水到渠成地生成概念，從而提升化學(xué)概念建構(gòu)的邏輯性和有效性。

1創(chuàng)設(shè)典型實(shí)例

概念的引入切忌簡(jiǎn)單地從概念到概念，而應(yīng)該結(jié)合具體實(shí)例，宏觀、具體的實(shí)例容易被學(xué)生接受，還能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合案例進(jìn)行概念教學(xué)，有利于“從實(shí)例中來，到實(shí)例中去”。為了從實(shí)例中有效地抽象提煉概念，創(chuàng)設(shè)的實(shí)例要具備常見性、全面性、一致性和直觀性等特點(diǎn)。

1.1常見性

從學(xué)生熟悉的物質(zhì)、反應(yīng)或情境來創(chuàng)設(shè)問題，學(xué)生容易介入與共情，概括抽象概念也相對(duì)比較順暢。如果選取陌生的情境，學(xué)生認(rèn)知和理解情境將比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，那么再抽象提煉概念就會(huì)存在一定的難度。

當(dāng)然，有時(shí)為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性和直觀性，也可以引入一些前沿的技術(shù)或情境，但考慮到學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平，要對(duì)預(yù)期的難點(diǎn)進(jìn)行必要的鋪墊。比如，用電導(dǎo)率傳感器來測(cè)量Ba（OH）₂溶液中滴加稀H₂SO₄時(shí)溶液導(dǎo)電性的變化，就要先介紹電導(dǎo)率傳感器定量測(cè)定溶液導(dǎo)電能力的功能，就像借助于燈泡發(fā)光來定性測(cè)量溶液導(dǎo)電能力一樣。

1.2全面性

為了用科學(xué)歸納法從實(shí)例中概括抽象出概念，選取的實(shí)例要盡可能全面，即概念涉及的種類都要列舉一個(gè)，這樣歸納、概括的方法才符合邏輯和科學(xué)。比如，鹽類水解實(shí)驗(yàn)既要列舉強(qiáng)酸弱堿鹽（如NH₄Cl），也要列舉強(qiáng)堿弱酸鹽（如Na₂CO₃）等。

1.3一致性

選取相近的物質(zhì)或反應(yīng)進(jìn)行比對(duì)時(shí)，可以忽略次要因素的影響，有助于抓住問題的本質(zhì)和關(guān)鍵。比如學(xué)習(xí)膠體概念時(shí)，可以列舉飽和FeCl₃溶液、Fe（OH）₃膠體和Fe（OH）₃沉淀三組物質(zhì)，并對(duì)其分別進(jìn)行振蕩和激光筆照射實(shí)驗(yàn)，很容易得出膠體與懸濁液的穩(wěn)定性差異以及膠體與溶液不同的丁達(dá)爾效應(yīng)。再由飽和FeCl₃溶液制備Fe（OH）₃膠體，以及將Fe（OH）₃膠體繼續(xù)加熱發(fā)生聚沉得到Fe（OH）₃沉淀，可以實(shí)現(xiàn)溶液、膠體和沉淀三種獨(dú)立的分散系的相互轉(zhuǎn)化。

1.4直觀性

形象、直觀的實(shí)例，更容易抽象提煉出概念。比如，借助于H₂SO₄和Ba（OH），的反應(yīng)來抽象提煉離子反應(yīng)的概念：向0.01mol/L Ba（OH）₂溶液滴加3～5滴酚酞試液，然后向Ba（OH）₂溶液中勻速逐滴加人0.2mol/L H₂SO₄溶液。

從曲線可以清晰地看到電導(dǎo)率的變化，直觀地顯示出溶液中離子濃度的變化情況，在氫氧化鋇與硫酸反應(yīng)過程中，離子濃度不斷降低，電導(dǎo)率下降，之后氫氧化鋇反應(yīng)完全，繼續(xù)滴加硫酸，離子濃度又相對(duì)增加，電導(dǎo)率又開始增大。這條電導(dǎo)率變化曲線實(shí)現(xiàn)了離子反應(yīng)的可視化，讓學(xué)生“看到了”離子反應(yīng)的微觀本質(zhì)。

2概念的生成

2.1抽象提煉概念

對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行概括提煉概念的過程，實(shí)質(zhì)上是直接經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為間接經(jīng)驗(yàn)的過程，也是實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化的關(guān)鍵步驟。歸納概括通常采用“異處求同”的思維方法，通過抽象提煉，實(shí)現(xiàn)個(gè)體性質(zhì)到類別通性的飛躍。

比如，通過NaCl、KNO₃、蔗糖、酒精四種化合物分別在固體、水溶液以及熔融狀態(tài)下導(dǎo)電性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以抽象提煉出電解質(zhì)與非電解質(zhì)的概念。

2.2定義概念

概念的表述可以分為外延和內(nèi)涵，概念的外延是指概念所能適用的范圍邊界，而內(nèi)涵則是指概念所具有的含義，表示某種事物的特定屬性，是概念的本質(zhì)特征。因此，定義概念需要從外延和內(nèi)涵兩個(gè)方面進(jìn)行界定。比如電解質(zhì)的定義模型：

所以，電解質(zhì)可定義為：在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔铩?/p>

向?qū)W生介紹了概念的定義模型后，就可以引導(dǎo)學(xué)生直接去定義概念，這樣既有利于學(xué)生理解概念的豐富內(nèi)涵，又有利于概念的內(nèi)化與應(yīng)用。

當(dāng)然，隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的深入，概念的內(nèi)涵也在不斷地深化，比如氧化還原反應(yīng)：

化合價(jià)升降（表觀特征）

電子轉(zhuǎn)移（本質(zhì)特征）

3概念的微觀探析與符號(hào)表征

3.1概念的微觀探析

在對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別后，接著要對(duì)產(chǎn)生宏觀現(xiàn)象的原因進(jìn)行微觀分析，這樣既有利于理解概念的本質(zhì)，同時(shí)又為概念的表征埋下伏筆。

比如，通過比較0.1 mol/L HCl溶液和0.1 mol/LCH₃COOH溶液導(dǎo)電性差異，再微觀分析HCl溶液和CH₃COOH溶液中粒子的種類，如圖2所示。

由圖中可以直接得出HCl完全電離，為強(qiáng)電解質(zhì);而CH₃COOH不完全電離，為弱電解質(zhì)。所以，相同溫度、相同濃度的HCl溶液和CH₃COOH溶液相比，HCl溶液中離子濃度大，導(dǎo)電能力強(qiáng);而CH₃COOH溶液中離子濃度小，導(dǎo)電能力弱。

在化學(xué)概念教學(xué)中，借助于圖像、動(dòng)畫、模型等感性教學(xué)素材，可以將原本看不見摸不著的內(nèi)容生動(dòng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，做到“微觀過程可視化”，增強(qiáng)了概念教學(xué)的趣味性和有效性。比如，引導(dǎo)學(xué)生利用粒子結(jié)構(gòu)示意圖畫出NaCl、HCl的微觀形成過程，不僅降低了電子得失與電子偏移的理解難度，而且通過分析電子轉(zhuǎn)移與元素化合價(jià)升降的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還能直接得出氧化還原反應(yīng)表觀特征（化合價(jià)升降）與本質(zhì)特征（電子轉(zhuǎn)移）的相互關(guān)系。

3.2概念的符號(hào)表征

化學(xué)符號(hào)表征是溝通宏觀識(shí)別與微觀探析的中介和橋梁，是化學(xué)概念學(xué)科化的表現(xiàn)形式，是對(duì)宏觀現(xiàn)象和微觀信息的抽象和概括，它以簡(jiǎn)練的形式表達(dá)了宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)以及物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系。

比如，為了表征強(qiáng)電解質(zhì)HCl和弱電解質(zhì)CH₃COOH的電離情況，可用電離方程式表示如下：

HCl完全電離，而CH₃COOH則存在電離平衡，僅部分電離而已。

4概念的辨析

對(duì)化學(xué)概念進(jìn)行多層面變式分析，可以排除概念中無關(guān)因素的干擾，有利于學(xué)生對(duì)概念本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，能夠讓學(xué)生不斷地矯正、整合和重組相關(guān)知識(shí)，達(dá)到自我構(gòu)建概念的目的。在概念的變式訓(xùn)練中，通常是圍繞著概念的外延和內(nèi)涵進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如，采用正誤判斷對(duì)電解質(zhì)進(jìn)行變式訓(xùn)練：

①銅絲能導(dǎo)電，所以是電解質(zhì);

②NaCl溶液和鹽酸都能導(dǎo)電，所以是電解質(zhì);

③BaSO₄難溶于水，其水溶液幾乎不導(dǎo)電，所以BaSO₄不是電解質(zhì);

④NaCl是電解質(zhì)，所以NaCl固體可以導(dǎo)電;

⑤CO₂、NH₃的水溶液能導(dǎo)電，所以NH₃、CO₂均是電解質(zhì)。

題組①、②是針對(duì)電解質(zhì)的外延;題組③～⑤則針對(duì)電解質(zhì)的內(nèi)涵。

學(xué)生在概念建構(gòu)的起始階段，利用正向變式有利于學(xué)生對(duì)剛剛形成的概念進(jìn)行初步強(qiáng)化;而在概念的后期鞏固階段，采用反向變式可以讓學(xué)生對(duì)概念的理解更加精確，能夠排除學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中無關(guān)屬性的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)概念本質(zhì)的精準(zhǔn)辨析。

5概念的應(yīng)用

學(xué)生建構(gòu)概念之后，要通過課后練習(xí)來鞏固深化課堂上的理解，探索概念的適用邊界，建立學(xué)習(xí)內(nèi)容與真實(shí)問題之間的聯(lián)系。

比如，離子反應(yīng)的應(yīng)用表現(xiàn)在離子方程式的書寫、離子共存的判斷，還有離子的推斷等，其中離子的推斷是離子反應(yīng)、離子共存的綜合應(yīng)用。例如：

下列結(jié)論正確的是

A.肯定含有的離子是①②⑥

B.該實(shí)驗(yàn)無法確定是否含有③

C.可能含有的離子是①③

D.肯定沒有的離子是⑤⑦

6概念的歸類

任何一個(gè)化學(xué)概念都不是孤立存在的，而是與其他有關(guān)概念相互交織、共同作用而形成一個(gè)個(gè)概念群組。隨著教學(xué)內(nèi)容的不斷深入，這些概念群組進(jìn)而形成具有一定主題的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)體系。

教師在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，不僅要了解新概念在知識(shí)結(jié)構(gòu)中的位置，還要理解新概念的發(fā)展脈絡(luò)，這樣才能夠準(zhǔn)確把握概念教學(xué)的深度和廣度。只有將新概念納入已有的概念群組中，才能夠建立完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)。比如，電解質(zhì)可從兩個(gè)維度進(jìn)行歸類：

比如，NaCl屬于化合物分類中的無機(jī)物、鹽、電解質(zhì)和離子化合物。每一種物質(zhì)都具有多種類別屬性，分類標(biāo)準(zhǔn)不同，所屬的類別也不同，當(dāng)然也具備所屬類別的通性。

采用樹狀分類，可以直觀地理順新概念與已有概念的相互關(guān)系，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)和概念體系，同時(shí)，也進(jìn)一步強(qiáng)化、豐富了概念的外延和內(nèi)涵。