基于SOLO分類理論的化學(xué)解題實踐
——以人教版九年級“酸和堿的中和反應(yīng)”單元為例

郎吉甲

(甘肅省玉門市第三中學(xué), 甘肅 玉門 735211)

SOLO分類理論根據(jù)學(xué)生的思維水平從低到高分為了五個層次:前結(jié)構(gòu)水平、單點結(jié)構(gòu)水平、多點結(jié)構(gòu)水平、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平、抽象拓展結(jié)構(gòu)水平[1].其中前結(jié)構(gòu)水平表示初級水平,此時的學(xué)生通常處在無法獨立處理問題的階段;單點結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生有一定進(jìn)步,在解題過程中能夠分析問題,獲得線索;多點結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生能夠獨立探究問題,離獲取答案又更近了一步;關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生知識系統(tǒng)逐漸建立,能夠?qū)栴}情境中的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來看待,使其成為一個整體;抽象拓展結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生已具備發(fā)展問題和延伸問題的能力[2].《酸和堿的中和反應(yīng)》這一單元根據(jù)SOLO分類理論,將知識點的認(rèn)知分為五大階層,教師需要根據(jù)學(xué)生的不同層次認(rèn)知,對應(yīng)提出問題并傳授解決方法.

1 前結(jié)構(gòu)水平

《酸和堿的中和反應(yīng)》單元的前結(jié)構(gòu)水平認(rèn)知內(nèi)容包括:判斷生活中的酸堿性物質(zhì).比如橘子吃起來酸,它屬不屬于酸性物質(zhì)?有些食物入口會覺得澀,是不是因為含有堿?對物質(zhì)類型判斷加以要求,但不對酸堿的性質(zhì)以及物質(zhì)的實際用途進(jìn)行深究.

例1 一些食物的近似pH值如下,下列說法中不正確的是( ).

表1 食物的近似pH值

A.葡萄汁比蘋果汁的酸性強(qiáng)

B.牛奶和雞蛋清都接近中性

C.葡萄汁和蘋果汁都能使石蕊試液變紅

D.胃酸過多的人應(yīng)少飲蘋果汁

解析酸是電離時產(chǎn)生的陽離子全部都是氫離子的化合物,pH<7.堿是電離時產(chǎn)生的陽離子全部都是氫氧根離子的化合物,pH>7.題干中雞蛋清為堿性物質(zhì),蘋果汁、葡萄汁、牛奶都是酸性物質(zhì),所以選項A葡萄汁比蘋果汁的pH大,葡萄汁比蘋果汁的酸性弱,說法錯誤;選項B葡萄汁和蘋果汁的pH都小于7,所以都是酸性的物質(zhì),他們都能讓石蕊試液變紅,說法正確;選項C牛奶和雞蛋清的PH值都接近7,接近中性,說法正確;選項D蘋果汁顯酸性,胃酸過多的人少喝酸性飲料,少喝蘋果汁,說法正確.答案:A

例1的題干中有基礎(chǔ)的酸堿物質(zhì)分析,也有與酸堿試驗相關(guān)的“石蕊試液變紅”部分內(nèi)容.但是不影響最終的答案,完成此題學(xué)生只需要初步掌握酸堿的定義即可,滿足前結(jié)構(gòu)水平[3].

2 單點結(jié)構(gòu)水平

《酸和堿的中和反應(yīng)》單元的單點結(jié)構(gòu)水平認(rèn)知內(nèi)容包括:了解酸堿指示劑的用途、特性、物理及化學(xué)性質(zhì).包括濃硫酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鋁、氫氧化鈣等在內(nèi).這一部分開始讓學(xué)生接觸酸堿中和試驗相關(guān)的內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)試驗的基礎(chǔ)知識補充.

例2 下列應(yīng)用與中和反應(yīng)原理無關(guān)的是( ).

A.用濃硫酸干燥濕潤的氧氣

B.用熟石灰改良酸性土壤

C.服用含氫氧化鋁的藥物治療胃酸過多

D.用氫氧化鈉溶液洗滌石油產(chǎn)品中的殘留硫酸

解析選項A濃硫酸具有吸水性,是物理性質(zhì),不與氧氣反應(yīng),用濃硫酸干燥濕潤的氧氣,利用的是物理特性,不是中和反應(yīng),所以與中和反應(yīng)無關(guān),A選項正確;選項B中的熟石灰,其實是氫氧化鈣的俗稱,氫氧化鈣和酸反應(yīng)能夠生成鹽和水,屬于中和反應(yīng),因此B選項錯誤,它與中和反應(yīng)有關(guān);選項C氫氧化鋁能治療胃酸過多,是因為它能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水,屬于酸堿中和反應(yīng),因此錯誤;選項D氫氧化鈉溶液和殘留硫酸反應(yīng),是酸和堿的反應(yīng),屬于中和反應(yīng),因此錯誤.答案:A.

例2中有三大陷阱,其一是題干選擇與“中和反應(yīng)無關(guān)”的內(nèi)容,容易被忽視;其二是選項B、C、D都與中和反應(yīng)內(nèi)容有關(guān),沒有達(dá)到多點結(jié)構(gòu)水平的學(xué)生容易迷失,對知識內(nèi)容的不了解會影響學(xué)生的選擇;其三是選項A的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)容易被混淆.這類題型與酸堿中和反應(yīng)及反應(yīng)試劑基本性質(zhì)有關(guān),主要考察的還是對中和反應(yīng)的了解,學(xué)生需要有基本的知識儲備[4].

3 多點結(jié)構(gòu)水平

酸和堿的中和反應(yīng)在多點結(jié)構(gòu)水平層次要求學(xué)生對試驗內(nèi)容、化學(xué)方程式有熟練掌握,與實驗相關(guān)的指示劑、溶液和PH試紙能夠熟練運用.

例3向一定量稀鹽酸中逐滴加入NaOH溶液,下列圖像中不正確的是( ).

圖1 例3題圖

解析鹽酸溶液呈酸性,它的pH一開始就應(yīng)該小于7,所以A的圖示錯誤,是最終答案;B選項鹽酸和NaOH反應(yīng)生成了鹽和水,但是NaOH溶液中本身也含有水,所以在反應(yīng)之后,水的質(zhì)量不斷增多,因此B選項的上升趨勢正確;選項C需要先了解鹽酸和NaOH的反應(yīng)會生成NaCl和水,一開始溶液中的NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0開始增長,這意味著反應(yīng)的開始,而后續(xù)隨著NaOH溶液的增多,NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會逐漸地變小,因此C的圖示內(nèi)容正確,是正常的反應(yīng)過程;選項D考查的是質(zhì)量守恒定律,氯元素不會隨著反應(yīng)的發(fā)展而變化,其質(zhì)量始終不變,因此D選項也是正確的.答案:A.

例3考查學(xué)生對中和反應(yīng)的理解,考察了多個關(guān)于中和反應(yīng)的內(nèi)容,普及面比較廣,但是題本身并不難,選項A所考察的還是酸堿的基本定義,需要學(xué)生更認(rèn)真地審題.教師可以把重點放在其他三個選項的考察和教學(xué)上,以例題為基礎(chǔ),向外為學(xué)生擴(kuò)充知識點,夯實學(xué)生對中和反應(yīng)相關(guān)知識的了解[5].

4 關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平

酸和堿的中和反應(yīng)中關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平這一層次,要求學(xué)生要知道濃硫酸稀釋的本質(zhì),能夠根據(jù)酸、堿的通性寫出相對應(yīng)的化學(xué)方程式,并對微觀內(nèi)容有一定的認(rèn)知,具備一定的微觀理解和拓展能力.

例4把100 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸稀釋為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的稀硫酸,需要加多少水( ).

A.980 g B.882 g C.880 g D.4.98 g

解析稀釋前后硫酸的質(zhì)量不變,因此假設(shè)需要加水的質(zhì)量為x,100 g×98%=(100 g+x)×10%,x=880 g,答案:C.這道題考查的是學(xué)生的濃硫酸稀釋計算能力,這種題型經(jīng)常出現(xiàn),尤其是關(guān)于濃硫酸的相關(guān)知識點中,計算題是必不可少的一類題型.

5 抽象拓展結(jié)構(gòu)水平

“酸和堿的中和反應(yīng)”這一課在抽象拓展結(jié)構(gòu)水平這一層次,要求學(xué)生對酸和堿的中和反應(yīng)有一個具體而詳實的了解,同時對其定義和應(yīng)用也有了基本認(rèn)識,能夠在實踐類問題和各種考察題中綜合應(yīng)用.

例5“鹽酸化性烏龜殼,一頭一尾四只腳”,圖片上是小王用一個烏龜歸納總結(jié)的關(guān)于稀鹽酸的化學(xué)性質(zhì),其中有一類物質(zhì)與其他物質(zhì)不同,請問這種物質(zhì)是( ).

圖2 例5題圖

A.硝酸鉀 B.氧化銅 C.碳酸鈣 D.氫氧化鉀

解析A選項的硝酸鉀無法與稀鹽酸反應(yīng),所以A錯誤;B選項的氧化銅能夠與稀鹽酸反應(yīng),但是它跟氧化鐵都屬于金屬氧化物,所以B錯誤;D選項的氫氧化鉀與稀鹽酸反應(yīng),但是它與氫氧化鈉是相同的類別,所以D也錯誤.實際這道題應(yīng)用的是排除法,C選項的碳酸鈣能夠與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳,并且碳酸鈣屬于鹽,跟其他的物質(zhì)并不是同一屬性.該題考查的是學(xué)生對酸堿指示的理解細(xì)致度,從具體的化學(xué)物質(zhì)入手,從細(xì)節(jié)之處進(jìn)行考查.其實這類題型可以舉一反三,教師可以從本題內(nèi)容延伸出其他的相似性內(nèi)容,對化學(xué)物質(zhì)的基本特性以及酸堿中和反應(yīng)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行考查.

例6“家庭小實驗”中利用家庭常見的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)探究活動,若利用食鹽、食醋、純堿、肥皂等物品進(jìn)行實驗,能完成的家庭小實驗有( ).

①檢驗自來水中是否有氯離子 ②鑒別食鹽和純堿 ③除去熱水瓶中的水垢 ④檢驗自來水是否是硬水.

A.①② B.③④ C.②③④ D.①②③④

解析第一個實驗中要想檢驗氯離子,實驗室通常用硝酸酸化的硝酸銀溶液來檢驗,但是家庭小實驗中并沒有提供其中含有銀離子的物質(zhì),所以該實驗不能實踐.這個題考查的實際上是這些物品中含有的化學(xué)物質(zhì),以及實驗可能出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng).比如食醋中的醋酸、水垢中的碳酸鈣,二者能夠反應(yīng);食鹽和純堿中碳酸鈣和氯化鈉性質(zhì)不同,而醋酸不與氯化鈉反應(yīng),因此可以幫助辨別食鹽和純堿.

6 結(jié)束語

綜上所述,本研究針對“酸和堿的中和反應(yīng)”相關(guān)內(nèi)容,以SOLO分類理論進(jìn)行分層設(shè)計,每一層對應(yīng)不同知識點,提出不同例題,考查學(xué)生的知識吸收情況.SOLO分類理論按照從易到難的順序進(jìn)行排列,其例題的難易程度也隨之變化,教師通過對應(yīng)難度問題的考查,可以幫助學(xué)生更進(jìn)一步地理清知識層次,觸類旁通,提高化學(xué)解題的效率和知識的吸收效率.