轉化初中化學迷思概念的實驗教學研究

朱韶紅　王東

摘要：“溶液酸堿性”是初中化學教學中的重要內容，由于學生認知和教材體系的局限性，學生易形成一些迷思概念。文章對這些迷思概念逐一舉例探討，并提出四條解決策略：實驗對比，加深認識；實驗引導，掌握本質；循序漸進，構建概念；補充拓展，形成體系。

關鍵詞：迷思概念；溶液酸堿性；實驗教學

文章編號：1008-0546（2017）02-0022-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.006

一、問題提出

迷思概念是指學生在某一特定學科中，對某事件或現象所持有的一些有別于目前科學家所公認的想法，亦即是學生對某一科學概念的解釋與教材內容部分不完全相同或不相同。[1]簡而言之，我們可以把學生頭腦中存在的與科學概念不一致的認識叫做“迷思概念”。建構主義認為，概念應是由學習者自主建構的，是一種基于學生已有知識和經驗的對客觀事物及其現象的解釋，但很可能是不周全的。學生知識的局限性、日常經驗的不科學性，決定了在理科學習中學生對一切知識點的理解都可能存在迷思概念。比如在初中化學教學中，學生對“溶液酸堿性”的理解就存在著一些迷思概念，筆者結合教學案例對這一問題進行了探討研究。

二、問題分析

【案例一】某校第十單元“酸和堿”（初三化學人教版下學期）單元測試

在該單元試卷選擇題中，有這樣一個選項：Cu（OH）2是堿，能使紫色石蕊溶液變藍。試卷分析發現，大約85%的同學認為該選項是正確的。

案例中， 學生對溶液酸堿性的理解存在誤區，他們會習慣認為只要是酸和堿就能使指示劑變色，而忽略了酸堿性需在溶液中才能體現，即溶液中存在H+（酸性）或OH-（堿性）。 Cu（OH）2是堿，但其不溶于水且是弱電解質，無法形成堿性溶液，因此不能使紫色石蕊溶液變藍。

新課程改革后，初中化學教材相對于老教材缺少了“電解質”“酸和堿的定義”等知識點，造成學生理解溶液的酸堿性比較困難。雖然新教材中也提到了“指示劑能跟酸或堿的溶液起作用而顯示不同的顏色”，但篇幅過小，往往不會引起學生足夠的重視。

【案例二】“酸堿鹽”專題復習課（初三化學人教版下學期）教學片段。

課上教師提問：如何鑒別氯化鈉溶液、稀鹽酸和氫氧化鈉溶液。 學生回答可用紫色石蕊溶液，若變紅的是稀鹽酸、變藍的是氫氧化鈉溶液、仍然是紫色的為氯化鈉溶液。教師追問鑒別的原理，學生回答：因為這組溶液正好酸、堿、鹽的溶液，呈酸性、堿性、中性。

這個案例中也存在認知誤區，即學生誤認為鹽溶液呈中性。 學生學習完酸堿鹽后，了解到酸溶液呈酸性、堿溶液呈堿性，定勢思維會讓學生得出鹽溶液應呈中性。教師通常會補充介紹：Na2CO3的溶液呈堿性，能使無色酚酞變紅，但Na2CO3的物質類別是鹽。但這樣又產生新的疑難，因為學生已知溶液呈堿性，是因為溶液中存在著OH-，Na2CO3溶液中怎么會有OH-呢？因此在初中化學的知識體系下，“鹽溶液不一定呈中性”這一認知，是學生常見的迷思概念。

三、 解決策略

1. 實驗對比，加深認識

【案例三】第十單元“常見的酸和堿”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師演示：分別向石灰水和氫氧化鈉溶液中滴加紫色石蕊和無色酚酞試劑，引導學生得出：紫色石蕊遇堿溶液變藍，無色酚酞遇堿溶液變紅。教師取少量氫氧化銅加入一定量水振蕩，學生觀察到氫氧化銅未溶解，再向其中滴加無色酚酞試劑，發現酚酞不變色。教師要學生思考這是為什么，學生回答：是因為氫氧化銅不溶于水，無法形成堿溶液。教師強調：指示劑需在酸堿的溶液中作用才能變色。

化學是一門以實驗為基礎的科學。實驗不僅是研究化學的根本手段，也是學習化學的重要途徑。教師要幫助學生破解“迷思概念”， 不妨多用實驗來“說話”。清晰的實驗現象、準確的實驗數據、適時的引導分析，能起到釋疑解惑、啟迪思維、深化認知的作用，給學生以“醍醐灌頂，豁然開朗”之感。案例中教師在完成書本實驗的同時，及時補充了“氫氧化銅與無色酚酞”的對比實驗，幫助學生初步形成對“溶液酸堿性”的相對正確的認識，有利于學生在后續高中學習中隨著“電解質”的引入建構科學完整的概念。

2. 實驗引導，掌握本質

【案例四】第十單元“常見的酸和堿”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師演示導電性實驗，分別試驗鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、蒸餾水、乙醇、食鹽水、蔗糖溶液、固體食鹽的導電性，討論酸堿有相似化學性質的原因。

在溶液形成的學習中，學生已經能夠認識到NaCl在溶液中以Na+和Cl-的形式存在于水分子之中，而蔗糖溶液中則存在蔗糖分子和水分子。通過導電性實驗現象的觀察，學生可以感知鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、食鹽水都能導電，而水、乙醇、蔗糖溶液以及固體食鹽都不導電。在此基礎上可引導學生分析食鹽水導電的原因是因為溶液中存在自由移動的Na+和Cl-，水、乙醇、蔗糖溶液中只存在分子，分子不是帶電的粒子，因此水、乙醇、蔗糖溶液不導電，固體食鹽雖然是由Na+和Cl-構成的，但不能自由移動，所以不導電。從而讓學生很容易認識到酸和堿的溶液能夠導電是因為在它們的溶液中都存在自由移動的陰陽離子，然后結合鹽酸和氫氧化鈉在水中解離的示意圖， 學生就很容易理解不同的酸有一些相似的化學性質是因為溶液中含有相同的氫離子， 不同的堿有一些相似的化學性質是因為溶液中含有相同的氫氧根離子。

【案例五】第十單元“酸和堿之間會發生什么反應”（初三化學人教版下學期）教學片段

教師提出問題：NaOH和HCl有可能生成什么？

教師引導：氫氧化鈉溶液中和鹽酸溶液中溶質以什么形式存在？

學生：Na+、OH-，H+、Cl-。

教師提示：如果把陰陽離子重組會生成什么物質？

學生：NaCl和H2O。

教師提問：NaCl溶液呈中性， 如何根據溶液酸堿性的變化設計實驗證明氫氧化鈉和鹽酸確實發生了反應？

實驗探究：

實驗用品：稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、石蕊溶液、酚酞溶液

學生設計實驗：

1. 向氫氧化鈉溶液中加入酚酞試液，再滴加鹽酸，觀察顏色變化（還可將酚酞改為石蕊試液）。

2. 向鹽酸溶液中加入石蕊試液，再滴加氫氧化鈉溶液，觀察顏色變化（還可將石蕊改為酚酞試液）。

學生動手實驗，實驗過程中教師要引導學生關注反應中的顏色變化，尤其要注意什么時候就是恰好完全反應。

教師評價總結：為何溶液的顏色會發生變化？能證明什么？

學生歸納：

1. 加了酚酞的氫氧化鈉溶液會變紅，是因為溶液中有OH-，紅色褪去則證明OH-消失，所以能證明酸與堿發生了反應。

2. 加了石蕊的鹽酸溶液會變紅，是因為溶液中有H+， 溶液變色則證明H+消失， 所以能證明酸與堿發生了反應。

教師進行知識整合：總結氫氧化鈉與鹽酸發生中和反應生成鹽和水，給出鹽、中和反應的定義。并再次引導學生從微觀角度觀察反應中離子的變化情況。

學生：通過觀察反應前后溶液中離子變化情況總結中和反應的實質：酸中的氫離子與堿中的氫氧根離子結合生成了水，同時酸中的酸根離子與堿中的金屬離子結合成為鹽。

案例中教師利用溶液導電性實驗引導學生得出溶液酸堿性的本質：酸性是因為溶液中有氫離子；堿性是因為溶液中有氫氧根離子。之后再從微觀角度去學習中和反應，有利于學生理解中和反應以及其中溶液酸堿性變化的實質。 如此由宏觀現象歸納微觀本質，再由微粒觀遷移應用，解釋宏觀變化的學習過程，有助于學生新知的同化、內化，也是落實“宏觀辨識與微觀探析”這一化學核心素養的有效實踐。

3. 循序漸進，構建概念

【案例六】第十單元和第十一單元（初三化學人教版下學期）若干教學片段

在“常見的酸和堿”的教學中，學生了解到NaOH能與CO2反應而生成Na2CO3，教師要學生思考如何檢驗NaOH溶液是否變質， 學生提出可加無色酚酞，若溶液不顯紅色，說明氫氧化鈉已反應完，則已變質。但滴加酚酞后，溶液仍為紅色。學生一臉迷惘，但教師未多加解釋，只是要求學生課后繼續思考該問題。

在“酸和堿之間發生什么反應”教學中，教材的“活動與探究”欄目要求“用pH試紙測定一些液體的pH”，教師補充碳酸鈉溶液， 學生測出其溶液的pH大于7，呈堿性。教師要求學生反思：由此你得出什么結論？學生答：鹽溶液不一定呈中性，也可以是堿性的。

在十一單元復習課上，教師讓學生回憶碳酸鈉的俗稱，學生答為純堿和蘇打，教師問：碳酸鈉俗稱純堿，該俗稱從何緣起呢？學生充滿好奇，教師向碳酸鈉溶液滴加無色酚酞，介紹由于碳酸鈉的溶液呈堿性，所以有了純堿這一俗稱，但注意其物質類別是鹽。然后簡要介紹鹽類水解的知識， 指出CO32-在溶液中發生水解會生成OH-，所以溶液呈堿性。

案例中，教師采用了循序漸進的教學原則，三個教學片段中都涉及“Na2CO3溶液呈堿性”，看似重復，但過程中學生的認識卻是逐步有表象深入到本質。片段一學生可知碳酸鈉溶液能使無色酚酞變紅，但由于鹽的概念、溶液酸堿性的知識尚未學習，教師未做深入探討；片段二通過測定碳酸鈉溶液的pH，順理成章提出其溶液呈堿性，幫助學生初步確立“鹽溶液不一定呈中性”的觀點；片段三由于學生已系統學習酸堿鹽知識，此時再重提碳酸鈉溶液呈堿性，則應幫助學生解決“碳酸鈉的組成中沒有OH-，但溶液為什么呈堿性”這一疑難。

4. 補充拓展，形成體系

初中化學是化學學科的啟蒙階段，相對而言，這一階段的化學知識零散化、表象化，缺乏系統理論的支撐，容易讓學生形成一些錯誤的概念和觀點，可以說是“迷思概念”的“高發區”。因此教師在教學中應適當補充一些內容，幫助學生形成相對完整正確的知識體系。但知識的補充和延伸不能毫無邊際，應遵循一定的原則。我認為至少要遵循以下三條原則：

（1）充分考慮學情，不增加學業負擔。奧蘇貝爾曾說：“如果我不得不把教育心理學所有內容簡約成一條原理的話，我會說，影響學習的最重要因素是學生已知的內容。 了解這一點后，才能進行相應的教學?！币虼搜a充內容要充分考慮學生已有的學業水平和認知能力。學生的學習基礎較薄弱，以課程標準為綱，決不補充其他內容；學生的學習基礎較扎實，適當擴展延伸，但新增內容一定要讓學生理解，不能成為死記硬背的對象。

（2）有助于學生形成正確的化學觀念和態度。中學化學基本觀念包括物質觀、元素觀、微粒觀、變化觀、守恒觀和能量觀等等，化學基本觀念是學習者最穩定的知識經驗和認知結構，化學基本觀念對后續的化學學習具有極強的遷移能力，能幫助學生理解化學知識，而不是機械記憶化學知識[2]。因此補充的內容必須有助于學生形成正確的化學觀念。 如變化觀，初中階段學生接觸的物質燃燒都有氧氣參加，久而久之，學生會形成“燃燒一定需要氧氣”的錯誤概念，此時教師可補充Mg在CO2中燃燒的實驗。再如微粒觀，除了介紹書上盧瑟福的原子結構理論外，教師也可介紹原子結構模型的演變歷史和最新的研究成果，讓學生了解化學學科不是停滯不前的，而是迅猛發展中，不能迷信前人的知識、理論，而應本著思辨批判的態度。

（3）有助于學生完善知識理論體系。 正如前面所言，初中化學知識體系是不嚴謹的，甚至有時會出現前后矛盾之處，這時應補充相應內容，以“自圓其說”。如案例中提到“碳酸鈉溶液呈堿性”問題，“溶液呈堿性，是因為溶液中有OH-”就會與“碳酸鈉的組成中沒有OH-”相矛盾，這時教師應簡要補充鹽類水解的知識。

參考文獻

[1] 周鵬.高中化學中迷思概念的研究——以物質結構和性質部分為例[D].南京師范大學，2008

[2] 畢華林，盧巍.化學基本觀念的內涵及其教學價值[J].中學化學教學參考，2011（6）：4