基于學(xué)科理解的化學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的設(shè)計(jì)與思考

王華

摘要：以概念轉(zhuǎn)變理論為基礎(chǔ)，基于對溶液這一核心概念的理解，通過強(qiáng)化學(xué)科理解統(tǒng)領(lǐng)溶液概念的教學(xué)。對概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的理解主要從三方面進(jìn)行探討：從地位、內(nèi)容、方法、科學(xué)精神的培養(yǎng)等方面確定教學(xué)目標(biāo);基于對概念本原性和結(jié)構(gòu)化的理解，探究概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的不同路徑和流程;對化學(xué)特有的認(rèn)識方式、研究方法、學(xué)科思維、科學(xué)探究的理解。通過對溶液這一概念的教學(xué)與反思，促進(jìn)對化學(xué)概念的深度理解、有效轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：概念轉(zhuǎn)變;學(xué)科理解;化學(xué)教學(xué)

文章編號：1008-0546（2021）05-0053-04中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.014

化學(xué)概念是課程內(nèi)容的重要組成部分，是化學(xué)知識的“骨架”⑴。初中是學(xué)生形成化學(xué)概念意識、掌握概念學(xué)習(xí)方法的關(guān)鍵時期。教師要對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法有本原性、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識⑵，以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從前概念向科學(xué)概念的有效轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)以人教版初中化學(xué)下冊第九單元“溶液的形成”為例，從學(xué)科理解的視角談化學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的實(shí)施。

一、明確概念轉(zhuǎn)變教學(xué)目標(biāo)

對溶液這一核心概念深入理解的過程就是教學(xué)目標(biāo)逐漸明確的過程。

1.厘清溶液在初中化學(xué)教學(xué)中的地位

“溶液”屬于課程內(nèi)容一級主題“身邊的化學(xué)物質(zhì)”中“水與常見的溶液”單元內(nèi)容。初中化學(xué)教學(xué)中始終貫穿著溶液的“身影”，上冊教材中不僅有硫酸銅溶液、澄清石灰水、過氧化氫溶液、酚猷溶液、稀鹽酸等溶液的出現(xiàn)，更有第四單元《水的凈化》中不溶性雜質(zhì)和可溶性雜質(zhì)的認(rèn)識和區(qū)分。下冊教材中在學(xué)習(xí)金屬與酸、金屬與鹽溶液反應(yīng)的基礎(chǔ)上，第九單元設(shè)置了對溶液這一核心概念的專題教學(xué)，形成對“溶液”概念的科學(xué)理性認(rèn)識。在后期酸堿鹽的學(xué)習(xí)中更是從宏觀辨識與微觀探析方面對溶液特別是溶液間的反應(yīng)進(jìn)行了更加深入的研究，體現(xiàn)了從感性到理性、從特殊到一般、從宏觀到微觀、從定性到定量的探究與呈現(xiàn)過程。

2.明確溶液概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生在日常生活中接觸過不少溶液，在前期的化學(xué)學(xué)習(xí)中也已學(xué)習(xí)過一些常見溶液，但學(xué)生對溶液仍然處于初步認(rèn)識階段，對于溶液的本質(zhì)特征的了解還不夠深入，需要將零散知識（前概念）向科學(xué)概念進(jìn)行轉(zhuǎn)變，建立起對溶液概念的系統(tǒng)認(rèn)識。這需要教師在深入理解的基礎(chǔ)上，根據(jù)溶液這一概念的特征，準(zhǔn)確把握概念的內(nèi)涵和外延，厘清概念之間的關(guān)系，形成具體的概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)目標(biāo)，見圖1。

二、明晰概念轉(zhuǎn)變教學(xué)思路

化學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)要基于化學(xué)學(xué)科理解，要求教師在化學(xué)課堂教學(xué)中重視學(xué)科本原性和結(jié)構(gòu)化問題，從而逐漸明晰溶液概念轉(zhuǎn)變的思路。

1.基于本原性理解，探究概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的不同路徑

概念具有名稱、定義、實(shí)例和屬性四個方面的特征，基于對溶液這一概念本原性的理解，進(jìn)行科學(xué)概念形成不同路徑的探究活動。見圖2，內(nèi)圈是“概念實(shí)例-概念屬性-概念名稱和定義-概念體系和應(yīng)用”的方式，主要體現(xiàn)從溶液的實(shí)例中概括出溶液概念的內(nèi)涵，進(jìn)而符號化的以“歸納”為主的探究活動。外圈則是以“概念屬性-概念實(shí)例T概念名稱和定義-概念體系和應(yīng)用”的解釋驅(qū)動探究活動，能夠促進(jìn)學(xué)生對概念的理解，為學(xué)生提供“假說一演繹推理”的機(jī)會⑶。

2.圍繞結(jié)構(gòu)化認(rèn)識，探究概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的不同流程

對概念轉(zhuǎn)化策略的深度理解可以幫助我們更好地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，圖2中根據(jù)概念特征設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化思路，可以從不同的環(huán)節(jié)開始，體現(xiàn)出“教無定法，教學(xué)有法”的特點(diǎn)。筆者根據(jù)溶液概念的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出三種不同的簡要教學(xué)流程，通過“同課異構(gòu)”來詮釋不同的概念轉(zhuǎn)化方式，見圖3。

當(dāng)然，概念轉(zhuǎn)變也不一定局限于三種方式，概念的任何一個方面都可以作為活動的開始，這也體現(xiàn)出化學(xué)概念的形成是一個螺旋上升的進(jìn)階過程。

三、優(yōu)化概念轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計(jì)

化學(xué)核心概念的建立來源于對化學(xué)知識的全面認(rèn)識和深刻理解，只有對化學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)歸納概括，對方法進(jìn)行提煉，學(xué)科知識才能得以融會貫通。

1.對“比較一分類”認(rèn)識方式的理解

化學(xué)知識很大一部分被組織在一系列相互關(guān)聯(lián)的分類系統(tǒng)中，這些分類系統(tǒng)濃縮和系統(tǒng)化了大量化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)⑷。在溶液的教學(xué)中，利用比較可以明確溶液與其它混合物、純凈物的不同，找出物質(zhì)間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，從而更加有利于對概念的理解和有效掌握。我們可以利用生活中常見的正反例證進(jìn)行比較，然后通過概括、歸納、分類來獲得對溶液這一概念結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識和理解，將化學(xué)知識關(guān)聯(lián)起來， 形成有機(jī)的整體⑸，見圖4。

2.對“定性一定量”研究方法的理解

從溶解性到溶解度，從酸堿性到酸堿度，體現(xiàn)出化學(xué)從定性研究到定量研究的重要思想和方法。在學(xué)習(xí)中，可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材上“資料卡片”的相關(guān)內(nèi)容，從微粒直徑的角度進(jìn)一步去具體理解濁液、溶液。這也是對溶液這一核心概念的本原性的認(rèn)識和理解，可以形成對化學(xué)學(xué)科知識及其思維方式和方法的深層次認(rèn)識⑹，如圖4中定量理解相關(guān)部分。設(shè)計(jì)本課練習(xí)時，可以設(shè)計(jì)“鐵粉與硫酸銅溶液恰好完全反應(yīng)后溶液的成分”“過量的鐵粉加入到硫酸銅溶液后溶液的成分”“鐵粉加入到過量的硫酸銅溶液后溶液的成分”等問題，來讓學(xué)生體會反應(yīng)物量的不同導(dǎo)致溶質(zhì)種類多少的不同，從而形成對溶液質(zhì)量的初步理解與認(rèn)識。還可以設(shè)計(jì)“鐵粉是否為溶質(zhì)”這一問題，促進(jìn)對“溶質(zhì)”這一概念的深入理解。

3.對“宏觀-微觀-符號”學(xué)科思維的理解

從宏觀辨識到微觀探析，再到符號定位，體現(xiàn)出化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)。在這一課題的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教者如能引導(dǎo)學(xué)生從“宏觀一微觀一符號”的角度去理解溶液這一概念，會更加有利于教學(xué)的實(shí)施，見表1。

教師首先應(yīng)從宏觀上讓學(xué)生體驗(yàn)認(rèn)識溶液的均一性、穩(wěn)定性等特征，理解與濁液的不同。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生用微觀的視角去探析微粒的運(yùn)動、作用力，進(jìn)而去解釋宏觀特征，然后讓學(xué)生試著去書寫溶液各成分的符號，讓學(xué)生體會到分子與分子間、分子與離子間相互運(yùn)動的不同。還可以從宏觀、微觀、符號等角度區(qū)別“溶解”與“熔化”這兩個概念，以加深學(xué)生對溶液的理解。

4.對“實(shí)踐一創(chuàng)新”科學(xué)探究的理解

在探究液體間能否互溶時，原有實(shí)驗(yàn)是將酒精加到高鎰酸鉀溶液中，由于酒精密度比水小，一開始有分層現(xiàn)象，振蕩后水和酒精互溶，溶液顏色均勻，不分層，見圖5。

這個實(shí)驗(yàn)中水和酒精互溶時速率較快，能不能改變一下加入試劑的順序，達(dá)到不一樣的效果呢？

步驟1在高鎰酸鉀固體中加入酒精，觀察到高鎰酸鉀不溶于酒精。

步驟2在上述試管中分次逐滴滴加蒸餡水，振蕩、觀察。

現(xiàn)象：隨著水的逐漸增加，溶液的顏色由淺入深， 漸漸變紅。

上述實(shí)驗(yàn)使用的藥品沒變，只是改變了一下加入試劑的順序，就可以觀察到由少到多的水與酒精互溶的過程。通過改變實(shí)驗(yàn)順序的活動，引發(fā)學(xué)生思考， 體會到相同的藥品、不同的步驟產(chǎn)生不一樣的效果， 從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

再如，可以通過體積大體相同的硫酸銅溶液和硫酸銅晶體分別和相同的鐵絲反應(yīng)，增進(jìn)學(xué)生對溶液加快化學(xué)反應(yīng)速率的理解，讓學(xué)生體會溶液在化學(xué)反應(yīng)中的重要作用，見圖7。

四、化學(xué)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的反思

1.教師的學(xué)科理解是概念教學(xué)的重要前提

理解是實(shí)施教學(xué)的基礎(chǔ)。教師對學(xué)科知識的理解、課程組成的理解、課程中課標(biāo)、教材等的理解都是其實(shí)施教學(xué)的前提⑺。學(xué)科教學(xué)能力的提升是建立在教師個人對學(xué)科的整體理解的基礎(chǔ)上的⑻。在實(shí)際的化學(xué)教學(xué)過程中，很多老師不知道怎樣從本原性、結(jié)構(gòu)化上去理解溶液的概念，影響著教學(xué)的效率。本節(jié)課中，教師不僅有對溶液概念的均一性、穩(wěn)定性、溶液實(shí)例等本原性的理解，還有對溶液知識間關(guān)系的結(jié)構(gòu)化理解，更有化學(xué)學(xué)科特有的思維方式方法、核心觀念的理解。由此可見，只有對溶液這一概念進(jìn)行深入理解，才能更有效地實(shí)施教學(xué)。

2.促進(jìn)概念的有效轉(zhuǎn)變是教學(xué)的基本目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)溶液前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變是一個不斷進(jìn)階的過程，是本節(jié)課的基本目標(biāo)。本節(jié)課對“溶液”這一核心概念不同轉(zhuǎn)化途徑的研究，是基于教師對“溶液”概念的深刻理解，基于對學(xué)情的準(zhǔn)確把握，要以學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展為教學(xué)目標(biāo)。促進(jìn)學(xué)生前概念到科學(xué)概念轉(zhuǎn)化的過程中不僅僅是記住“溶液”概念的名稱、定義和實(shí)例，更有學(xué)生對溶液這一概念由淺入深、由感性到理性的理解，以教師的學(xué)科理解促進(jìn)學(xué)生的深入理解，從而促進(jìn)學(xué)生對“溶液”這一概念的有效轉(zhuǎn)變。

3.以深入的學(xué)科理解統(tǒng)領(lǐng)概念轉(zhuǎn)變教學(xué)

從學(xué)科理解的角度進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變的研究，反映了化學(xué)教育更加注重教給學(xué)生如何通過思考獲得科學(xué)概念，不僅包括知識結(jié)構(gòu)的豐富，同時包含思維活動的訓(xùn)練⑼。我們需要以學(xué)科理解統(tǒng)領(lǐng)化學(xué)概念教學(xué)， 優(yōu)化概念轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計(jì)。同時，化學(xué)概念的理解不僅僅停留在化學(xué)教學(xué)的設(shè)計(jì)階段，化學(xué)教學(xué)的實(shí)施過程也是對化學(xué)學(xué)科進(jìn)一步深入理解的過程，學(xué)科理解貫穿著教學(xué)的全過程，對概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的研究也會增進(jìn)化學(xué)學(xué)科的理解。

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