基于文獻統計和教材比較視角分析高中化學“膠體”教學

林建芬

摘 要：基于證據意識的教學行動研究中，教師在備課研究與教學實踐時應該確立教學問題并尋求解決途徑，對課堂教學的改進和優化具有重要意義。以高中化學必修模塊中“膠體”課題為對象，基于文獻統計和教材比較的雙重視角，探討膠體課題的教學研究現狀、分析教學問題、提供教學建議，可為基于實證視角的高中化學課堂教學提供案例參考。

關鍵詞：膠體；分散系；教材比較；文獻統計

膠體是高中化學必修模塊中的重要課題，多數中學教師經常選擇該課題來實施學生科學探究活動，并已設計和實踐出一些較好的課例，但在具體教學策略、情境設計等方面研究較多，缺乏對存在的教學問題進行必要的剖析反思，導致較難有針對性地提高教學效果。因此，針對膠體教學內容確立教學問題并尋求解決途徑，對提高課堂教學的有效性具有重要意義。基于此，本文通過探討膠體的教學研究現狀、確立膠體的教學問題、提供膠體教學改進和優化的建議，以期為一線教師進行備課研究及課堂教學提供參考意見。

一、基于文獻統計分析“膠體”教學

鉆研教學案例是開展文獻研究過程中的重要環節。在中國知網CNKI上以“膠體”“分散系”等為關鍵詞搜索到20篇近期較有代表性的教學論文[1-20]，包括教學設計的文本資料和教學現場的文字實錄，能夠呈現具體、典型且含真實問題情境的實際教學過程。在反復通讀文獻后，從知識呈現順序、問題情境設置、學生活動和教學例證素材等方面對教學案例進行深入分析，發現其中存在的差異與不足，分析確立“膠體”的教學問題。

從知識呈現順序的角度分析，在20份教學案例中，有16份案例（占80%）教師采取了演繹方法：介紹分散系概念及分類→從分散質粒徑比較膠體、溶液、濁液→制備Fe（OH）3膠體→丁達爾效應及其原理→膠體的其他性質及應用，引導學生基于分類思想來研究物質的性質及變化原因；有4份（占20%）采取了歸納方法：先從膠體、溶液、濁液的形成過程歸納分散系的概念→從分散質粒徑分析丁達爾效應的原理→從生活實例歸納出膠體相關性質→從具體物質歸納出分散系的9種分類及依據。由此可看出兩種取向的教學觀：①強調分散系的分類、膠體的概念、性質及應用等具體知識的教學觀；②強調從分類角度研究物質性質等學科思想方法的教學觀，強調膠體與分散系的關系，落實分類觀、變化觀和微粒觀。

從問題情境與學生活動的角度分析，20份案例呈現如下特點：①當給出生活中膠體、溶液、濁液相關實例和分散質粒徑范圍后，教師往往會提出：這三者分別是什么物質分散到另一種物質中呢？這三者的穩定性如何？能否采用過濾方法區分膠體和溶液？這類問題，讓學生從本質上理解三者性質差異是由于分散質粒徑不同引起的；②教師一般還會基于實驗情境組織教學過程：探究FeCl3固體分別分散在冷水、沸水和NaOH溶液中的現象差異，如何解釋膠體的丁達爾效應，滲析法分離膠體和溶液的原理是什么，進而讓學生按分散質粒徑大小對分散系進行分類，認識到聚集狀態對物質性質的影響；③教師也會基于生活情境設計問題，要求學生利用膠體相關知識解釋自然現象或生活生產問題，如解釋鹵水點豆腐、膠體凈水、FeCl3稀溶液止血、河海交接處三角洲的形成等，讓學生在真實問題情境中理解膠體的組成、性質及用途間的聯系。但關于膠體聚沉、滲析、電泳現象的教學深度不一，其教學要求是什么，值得進一步探討。

從教學例證素材角度來看，按照教學環節進行分析：①導入環節：有15份案例選擇復習溶液和濁液知識（以鹽水、泥水為例）作為導入，引出分散系的概念和分類，在給出分散質粒徑范圍后導出膠體概念；有3份案例選擇列舉生活中常見分散系實例，并從分散質、分散劑狀態對分散系進行歸類和舉例，重點以液態分散劑為例導出膠體概念；有1份案例選擇納米材料導入，基于納米尺度引出膠體概念；有1份案例選擇由丁達爾效應的發現史引出膠體概念；②實驗探究環節：有16份案例選擇“制備Fe（OH）3膠體”的探究活動來講授膠體的丁達爾效應；有3份案例選擇“NaCl固體在酒精中分散”的探究實驗來講授膠體的形成與本質；有1份案例選擇“提純混有NaCl雜質的淀粉膠體”的探究活動來講授膠體的形成條件、丁達爾效應及滲析現象；③課堂小結環節：有14份案例選擇“膠體的應用”結尾，引導學生運用化學知識解決生活中相關問題；有2份案例選擇“溶液、膠體、濁液的聯系及轉化”做結尾，升華分類觀、變化觀的學科思想；有4份案例選擇“納米材料”等學科前沿資訊做結尾。綜觀20份教學案例，教師選擇不同的例證素材，重點講授膠體的制備及利用丁達爾效應鑒別溶液與膠體，但可能讓學生在初學階段建立起“膠體的本質是有丁達爾效應”的迷思概念，而未能認識膠體的本質；如何選取教學例證素材促進學生認知發展，值得進一步探討。

通過從不同角度對文獻案例的分析，現有教學中具有差異性的方面往往存在一定的教學問題。如通過知識呈現順序角度可確立“膠體知識教學過程如何落實分類觀、變化觀等學科思想”；通過問題情境及學生活動角度可確定“膠體聚沉、電泳、滲析現象的教學要求是什么”；通過教學素材例證角度可確立“選擇怎樣的例證更有利于學生理解膠體的本質”。

二、基于教材比較分析“膠體”教學

教材是教師備課研究和教學實踐的重要依據。通過比較我國現有的三套高中化學教科書必修模塊中“膠體”在內容選取和組織呈現上的差異，分析確立膠體教學的相關問題。

從內容呈現形式來看，人教版先闡釋分散系的定義及分類，再以液態分散系為例，按分散質粒徑大小將分散系分為溶液、膠體和濁液，并通過“科學探究”探討膠體的丁達爾效應及形成原因，最后通過“科學視野”拓展介紹膠體的電泳、聚沉現象；魯科版通過“聯想·質疑”中呈現的丁達爾現象引出分散系、膠體的概念，并闡釋膠體的丁達爾效應、電泳和聚沉現象，最后通過“知識點擊”介紹膠體與滲析；蘇教版通過舉例直接給出分散系、膠體的概念，通過“活動與探究”介紹膠體的凈水功能，最后通過“資料卡”簡單描述膠體的應用。可見三套教材：①都強調分散系的概念及分類，但介紹丁達爾效應所選用的例證素材不同，人教版和蘇教版都通過比較光束通過CuSO4溶液與Fe（OH）3膠體時的現象差異引出鑒別方法，魯科版通過比較光束通過鹽酸、Fe（OH）3膠體和AgI膠體時的現象引出丁達爾現象；②膠體的電泳、聚沉和滲析的教學要求不一：魯科版中膠體的丁達爾效應、電泳和聚沉現象以主體知識形式呈現，滲析則作為拓展了解；人教版通過實驗探究Fe（OH）3膠體的制備，并介紹膠體的聚沉、電泳現象及應用；而蘇教版僅以資料卡形式介紹膠體的應用，如表1所示。

結合表2分析，膠體知識呈現差異主要體現在：①導入部分引入膠體概念所用的邏輯順序不同，人教版和蘇教版注重與初中已學的溶液、濁液對比，魯科版偏向于從生活中的丁達爾效應引入膠體概念；②教學內容選擇上，三個版本教材都有Fe（OH）3膠體制備與性質實驗，滲透丁達爾效應與膠體粒徑、表面積特點，但魯科版深度研究了膠體的聚沉與滲析；③應用拓展部分，三個版本教材都介紹膠體在日常生活、納米材料和醫藥領域的應用，注重STSE（科學-技術-社會-環境）理念的滲透，其中魯科版更突出學生動手探究活動。

再從膠體、丁達爾效應、膠體制備和例證素材四方面對三套教材的差異進行具體分析。

（一）介紹“膠體”所選取的內容

蘇教版僅介紹了膠體概念，通過“活動與探究”欄目中實驗1介紹用激光筆鑒別膠體和溶液的方法，未闡釋其原理是丁達爾效應；實驗2介紹Fe（OH）3膠體的凈水功能，但未提及膠體的電泳、聚沉、滲析等現象；而人教版和魯科版則較詳細地介紹了“膠體”的組成、性質和應用，這是因為膠體作為一類重要的混合物，因其具有特殊性質在生產生活中廣泛應用，且促使學生把研究物質世界的視角從純凈物轉向混合物。

（二）介紹“丁達爾效應”所選取的例證素材

蘇教版并未出現“丁達爾效應”概念，但提及用激光筆鑒別CuSO4溶液和Fe（OH）3膠體的實驗；人教版闡釋了激光筆照射CuSO4溶液和Fe（OH）3膠體的現象差異及其原理，從現象產生原理的角度定義丁達爾效應；魯科版呈現可見光束照射鹽酸、Fe（OH）3膠體的現象差異，從直觀實驗現象的角度定義丁達爾效應，選擇無色溶液（鹽酸）還可避免出現CuSO4溶液因呈藍色會吸收可見光導致未出現“光亮通路”的現象偏差。在實際教學中，教師要根據學生認知水平選擇恰當定義方式進行“丁達爾效應”的教學：學生通過物理課程的學習，已對光的散射原理有一定了解，則可采用人教版中“原理式”的定義，否則宜采用魯科版中“現象式”的定義；教師在“丁達爾效應”的例證素材上建議將藍色CuSO4溶液換成藍色及綠色以外的溶液，以遵循科學研究的嚴謹性和規范性。

（三）介紹“Fe（OH）3膠體制備”的內容

蘇教版中并沒有介紹Fe（OH）3膠體的制備方法，人教版中將“Fe（OH）3膠體的制備”編排在膠體與溶液、濁液性質對比的實驗之后，體現了基于“制備-結構-性質-用途”學科思想研究物質的思路。而魯科版中，則將膠體制備的內容編排在練習題中，強調知識應用與學科思維能力的培養，如表3所示。

（四） 闡釋“膠體的應用”所選取的例證素材

蘇教版多數是介紹膠體在國防科技、醫藥制備、工業生產上的應用情況，除了膠體凈水功能這一案例，其他例證素材與日常生活的聯系不緊密；而人教版和魯科版選取的例證素材相對而言比較貼近學生已有的生活經歷和體驗，如豆漿、牛奶、果凍、洗滌劑、制備豆腐、制造墨水等，讓學生感受到化學與生活生產的聯系，學會從學科角度出發運用化學知識解釋生活中的化學問題，如表4所示。

三、 教學建議

（一）把握“膠體的性質及應用”相關內容的教學要求及深廣度

對膠體課題教學問題的分析，既要通過理論層面的探討，如膠體知識對學生認知發展的功能與價值、膠體化學在學科前沿發展中的地位與作用等；又要從實踐出發探索利于學生理解膠體本質的教學設計及活動實施。20份文獻和3套教材中膠體教學內容的廣度和深度都不同，如何落實教學要求是值得教師關注的教學問題之一。《普通高中化學課程標準（實驗）》 [21]中提到“能根據物質的組成和性質對物質進行分類；知道膠體是一種常見的分散系；實驗：氫氧化鐵膠體的制備；實驗：鋁鹽和鐵鹽的凈水作用”，從知識與技能的角度分析，學生僅需知道丁達爾效應，但為了后續學習鹽類水解，學生也需了解膠體的介穩性，而聚沉、電泳則不做要求。因此，教學應該參考課程標準對學生的認知水平的要求，準確地把握膠體教學的深廣度及教學要求。

（二）選取“膠體的性質及應用”相關內容的教學例證素材及探究活動

膠體由于具有特殊的性質，在生產和生活中有廣泛的應用。在實際教學中，教師可以選擇一些與學生日常生活聯系緊密的例證素材引導學生從學科視角解決日常生活中的問題，幫助學生更好地理解化學本質。教師應對實驗進行必要的加工和拓展，充分發掘實驗的探究內涵，通過具有一定梯度和內在邏輯的問題組，將實驗內容或思考問題設計成教學活動，開展學生討論、分組辯論賽等形式的活動，在活動中啟發學生思考，培養學生的科學思維方式，發展學生的科學探究能力。

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