學生素養(yǎng)發(fā)展導向的離子反應復習課設計

韓慧磊 孫影 劉亞麗

摘要：離子反應是高中化學核心概念之一，對整個中學化學學習具有重要作用。學生在離子反應概念理解上存在諸多相異構想，阻礙科學概念建構。在已有研究的基礎上，設計一組具有針對性的數字化實驗，基于POE策略對離子反應專題進行復習課設計，以期實現有效的概念轉變，從而為離子反應知識的教學實踐及學生素養(yǎng)發(fā)展提供參考。

關鍵詞：素養(yǎng)發(fā)展;離子反應;POE策略;復習課

文章編號：1008-0546（2021）04-0078-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.020

一、問題的提出

化學學科核心素養(yǎng)是學生經過化學課程學習而逐步形成和發(fā)展的正確價值觀、關鍵能力和必備品格[1]。2017年版化學新課標構建了化學學科核心素養(yǎng)內容體系及其發(fā)展水平[2]，其中“宏觀辨識與微觀探析”既是化學學科重要觀念，又是化學問題解決的思維視角;“證據推理與模型認知”則是對物質及其變化的認識方式[3，4]。化學學科核心素養(yǎng)在學生的全面發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

離子反應知識不僅是后續(xù)學習的基礎、化學基本觀念（如微粒觀、變化觀）的集中載體[5]，還有助于學生“宏觀辨識與微觀探析”等化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。然而離子反應涉及的概念較多;初中已有的知識經驗會對離子反應本質的學習造成一定的干擾;且部分學生缺乏必要的微觀想象，導致學生宏微觀視角轉換存在困難，使得離子方程式意義理解以偏概全，以及無法準確把握多種離子反應的定量關系[6-10]。

對已有離子反應相異構想測查研究進行梳理，得出相異構想主要集中在以下幾點：（1）所有的離子都會參加離子反應;（2）離子反應發(fā)生時離子濃度一定降低;（3）有關量的離子方程式書寫較困難[11-14]。結合多位一線教師訪談，了解到學生在相關知識學習時也存在類似問題，例如：不能建立起微觀認識角度;對反應的先后順序和反應的比例關系（即少量與過量的問題）存在困惑;對本質理解停留在知識記憶、概念背誦階段。在此背景下，通過分析找出學生存在的相異構想，作為生長點和進階起點，并進行有針對性的數字化實驗設計，為學生概念轉變和素養(yǎng)發(fā)展提供支架。采用POE教學策略進行“水溶液中的離子行為”專題復習課設計，在分析實驗過程中幫助學生建立分析問題的微觀視角、增強學生的證據意識，促進學生科學概念構建和素養(yǎng)發(fā)展。

二、基于進階起點的實驗開發(fā)

為突破上述相異構想，設計相對應的數字化實驗，通過微觀反應本質曲線可視化，搭建宏微世界的橋梁，促進學生概念轉變和視角轉變。以“所有的離子都會參加離子反應”這一相異構想為例，采用電導率傳感器分別測定0.1000mol/L H2SO4溶液、0.1000mol/L Na2SO4溶液滴定20ml 0.01000mol/L Ba（OH）2溶液（滴有酚酞溶液）導電率變化，觀察實驗現象及導電率曲線變化。通過對比導電率下降趨勢的異同，幫助學生理解“在一些離子反應中，溶液中所有離子都參與反應，而也有一些離子反應，溶液中僅部分離子參與反應”，轉變學生“溶液中所有離子都參與反應”的相異構想。為保障實驗的科學性和可重復性，本文所有實驗均進行多次平行實驗。

考慮到數字化實驗儀器尚未普及、學生時間緊張等客觀因素，將開發(fā)的數字化實驗制作成實驗視頻資源，方便教師教學和學生自主學習，促進教育資源供給。該資源既可用于課堂實驗案例，也可以作為翻轉課堂的課前資料。具體實驗分析和實驗視頻二維碼見教學流程部分。

三、基于素養(yǎng)發(fā)展的離子反應教學設計

POE策略是預測—觀察—解釋（Piredict-Obser-ve-Explain）策略英文首字母的縮寫。預測是學生根據已有知識，對實驗現象或結果進行預測;觀察是學生觀察實驗現象，并與自己的預測結果進行比較;解釋是針對實驗現象與自己預測的結果之間的不同，學生之間進行討論，解釋其中的原因。POE策略環(huán)節(jié)的設置，不僅能有效地產生認知沖突[15]，還能通過解釋過程，幫助學生建立起證據意識。結合上述相異構想分析、數字化實驗設計和具體的POE教學策略，對教學過程進行設計，具體流程示意圖見圖1，具體過程見表1。

四、基于素養(yǎng)發(fā)展的離子反應教學反思

素養(yǎng)的發(fā)展不是一蹴而就的，而化學概念的建立也較為困難。本復習課教學設計在已有離子反應相異構想研究的基礎上，設計與學生認知發(fā)展相聯系、螺旋上升的一組數字化實驗，通過POE教學策略，讓學生在預測-觀察-解釋的過程中暴露相異構想、產生認知沖突，并通過解釋環(huán)節(jié)促進學生科學概念的形成。與此同時，通過數字化實驗生成的曲線，幫助學生建立微觀認識事物的視角，并通過四重表征之間的聯系和轉化，促進學生多角度看待問題、分析問題的能力。而實驗曲線這一生成性證據，不僅有助于學生證據意識的發(fā)展，還在預測和解釋過程中，讓學生建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系。此外，本研究還結合一線教學實際，建立數字化實驗教學資源，在提高學生學習興趣和信息技術能力的同時，豐富課程和教學資源，促進教育資源供給。

參考文獻

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[15]徐寧，郭玉英.國外物理概念轉變研究：借鑒與啟示[J].課程·教材·教法，2009，29（6）：92-96

*本文系2019年度安徽師范大學研究生科研創(chuàng)新與實踐項目（2019kycx034）研究成果。

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