初中生離子概念建立的實(shí)踐思考

蔡宏

摘要：闡述了初中化學(xué)對(duì)學(xué)生建立離子概念的意義，比較了現(xiàn)行主要初中教材對(duì)離子教學(xué)的安排。以新授課和復(fù)習(xí)課兩個(gè)案例，講述了離子概念建立過(guò)程中的實(shí)踐處理，并思考了概念教學(xué)中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；離子概念建立；實(shí)踐思考

文章編號(hào)：1008-0546（2017）08-0066-04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.023

一、研究背景

“離子”最早是由威廉·休艾爾提出，邁克爾·法拉第（Michael Faraday）推廣了這個(gè)詞語(yǔ)。到了1887年，28歲的阿倫尼烏斯（Arrhenius，Svante August？）在前人研究的基礎(chǔ)上提出了電離理論，并在1903獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》上對(duì)“離子”的解釋是：原子或原子團(tuán)失去或得到電子后叫做離子。失去電子的帶正電荷，叫正離子（或陽(yáng)離子）；得到電子的帶負(fù)電荷，叫負(fù)離子（或陰離子）。

離子概念很抽象，需要微觀想象力和推演能力。初中化學(xué)教學(xué)并沒(méi)有系統(tǒng)介紹電離理論，因而初中學(xué)生離子概念的建立以及應(yīng)用變得相當(dāng)困難。離子概念建構(gòu)的價(jià)值、當(dāng)前教材安排的建構(gòu)順序如何？怎樣克服理解偏差，防止產(chǎn)生迷思概念和相異構(gòu)想。如何設(shè)計(jì)初中生認(rèn)識(shí)離子概念的進(jìn)階模型以及離子概念建立教學(xué)的實(shí)踐與反思，這是本文努力探討的幾個(gè)問(wèn)題。

二、初中生離子概念建立的意義

1. 基于生活理解的立場(chǎng)

與空氣一樣，水溶液對(duì)于生命活動(dòng)是必不可少的，人類的生產(chǎn)生活中也到處可見(jiàn)溶液，有溶液的地方，必然就有會(huì)離子。上面提到的阿倫尼烏斯就是在發(fā)現(xiàn)了某些溶液的導(dǎo)電性后，提出了電離理論的。

初中生離子概念的建立，一是可以解釋一些生活中的現(xiàn)象，加深生活理解，如：濕手不能接觸電器；硬水是溶有了較多鈣離子和鎂離子的水；重金屬離子中毒可大量飲用牛奶減輕癥狀等。二是可以運(yùn)用離子概念，提高生活品質(zhì)。如：能夠理解運(yùn)動(dòng)后適當(dāng)補(bǔ)充礦物質(zhì)水或者淡鹽水；理解礦泉水與蒸餾水的應(yīng)用差異等。

2. 基于學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)認(rèn)知

在化學(xué)反應(yīng)中，有很大一類反應(yīng)都是離子之間的反應(yīng)，初中生離子概念的建立，有助于更高進(jìn)階的學(xué)習(xí)。高中學(xué)習(xí)的離子反應(yīng)不僅可以揭示一類化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，而且能夠幫助學(xué)生系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)，也為統(tǒng)攝各物質(zhì)間的反應(yīng)規(guī)律提供了重要視角。

三、現(xiàn)行國(guó)標(biāo)主流教材對(duì)離子教學(xué)的安排

1. 在課標(biāo)中呈現(xiàn)

2011版課標(biāo)中（見(jiàn)表1）明確提出兩方面要求：一是離子是構(gòu)成物質(zhì)的一種重要微粒，二是原子與離子的互相轉(zhuǎn)化。并明確指出，初步認(rèn)識(shí)電子在化學(xué)反應(yīng)中的作用，即初步埋設(shè)了“電子能夠轉(zhuǎn)移和偏向的伏筆”。雖然“欲言還休”，但是，最基本的認(rèn)知取向非常清晰：知道離子存在、知道形成根源。

2. 教材中的呈現(xiàn)

初中國(guó)標(biāo)版的三種主流教材都在不同位置進(jìn)行了安排（如表2），基本上都是在三個(gè)核心內(nèi)容中進(jìn)行處理：物質(zhì)構(gòu)成奧秘、溶液和酸堿鹽部分?；菊J(rèn)知順序?yàn)椋何⒂^理解→實(shí)驗(yàn)感知→證據(jù)解釋。

雖然各版本的教材對(duì)“離子”階段性的安排有些差異，但學(xué)生基本上都是首先在構(gòu)成物質(zhì)奧秘部分初步接觸離子，知道了離子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，原子得失電子形成離子，同一元素的原子和離子可以互相轉(zhuǎn)化，學(xué)會(huì)離子符號(hào)的書寫；到溶液部分，學(xué)生知道了某些溶液能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槿芤褐写嬖谧杂梢苿?dòng)的離子；最后在酸、堿、鹽的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生知道了酸溶液具有一些共同的化學(xué)性質(zhì)是因?yàn)樗崛芤褐卸己写罅康臍潆x子，堿溶液有許多共同性質(zhì)是因?yàn)樗芤褐卸寄墚a(chǎn)生氫氧根離子。學(xué)生對(duì)離子的認(rèn)識(shí)層層推進(jìn)，從先學(xué)會(huì)如何表達(dá)離子，到溶液中感知離子的存在，最后在酸堿鹽中應(yīng)用離子的觀念解釋一些現(xiàn)象。通過(guò)這些知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在初中初步建立了離子的觀點(diǎn)。

四、離子教學(xué)實(shí)踐中的處理

1. 新授課：尊重認(rèn)知規(guī)律

下面以滬教版為例，談?wù)剬W(xué)生第一次接觸“離子”時(shí)的教學(xué)處理。

一是研究教材的處理順序。在學(xué)離子之前，學(xué)生已經(jīng)知道了分子和原子都是構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒，原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也已知道，而且部分內(nèi)容在初二物理中也已涉及。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，分子、原子的內(nèi)容接受較為順暢，而在常見(jiàn)微粒的認(rèn)知過(guò)程中，最難被學(xué)生接受的就是離子。由于滬教版教材將原子核外電子的排布、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等內(nèi)容放到了“拓展視野”板塊中，所以離子的出現(xiàn)顯得有點(diǎn)難以把握。書本上只有一頁(yè)的內(nèi)容，包括鈉在氯氣中燃燒的圖片、氯化鈉形成的圖片、分子、原子、離子的轉(zhuǎn)化圖片等，學(xué)生接受起來(lái)有點(diǎn)困難。如何突破這個(gè)傳統(tǒng)的難點(diǎn)呢？

二是創(chuàng)造性的改變認(rèn)知順序。筆者認(rèn)為必須要在講離子之前介紹核外電子排布的知識(shí)，雖然這部分內(nèi)容在拓展視野部分，但教學(xué)中不能因?yàn)檫@部分內(nèi)容不考，就不教。核外電子排布的知識(shí)對(duì)于離子形成的認(rèn)識(shí)非常重要，所以本節(jié)課應(yīng)花比較多的時(shí)間對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行了理論研究。教師可以作如下處理：核外電子的運(yùn)動(dòng)有自己的特點(diǎn)，它不像行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)有固定的軌道，但卻有經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域，這些區(qū)域稱為電子層。核外電子是在不同的電子層內(nèi)運(yùn)動(dòng)的，人們把這種現(xiàn)象叫做核外電子的分層排布。離核最近的為第一層，依次向外最多有七層，電子就是在這些電子層上運(yùn)動(dòng)的。然后再介紹一下1-18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，學(xué)生尋找規(guī)律后，總結(jié)電子排布的規(guī)律及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

三是設(shè)計(jì)宏觀證據(jù)。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)鋪墊后，再播放金屬鈉在氯氣中燃燒的視頻，創(chuàng)設(shè)一種情境（如圖1），激發(fā)學(xué)生的思考：宏觀現(xiàn)象的形成與微觀粒子的變化有什么內(nèi)在聯(lián)系？

學(xué)生根據(jù)氯原子和鈉原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，就可以很容易理解書本上氯化鈉形成的圖片，然后可以用微觀的知識(shí)解釋宏觀現(xiàn)象。

配以動(dòng)畫、圖片和視頻，加深學(xué)生的理解。模仿氯離子和鈉離子形成過(guò)程，學(xué)生可以根據(jù)質(zhì)子數(shù)（原子序數(shù)）自己畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖，然后去分析電子得失情況，能夠很快判斷出陰陽(yáng)離子中質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)的關(guān)系，原子與離子之間的相互轉(zhuǎn)化。

2. 復(fù)習(xí)課：感受知識(shí)整合與運(yùn)用的魅力

筆者在臨近中考前，以“統(tǒng)整離子的視角”設(shè)計(jì)了一節(jié)課，效果良好，傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課以知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)順序組織復(fù)習(xí)，即：從原子如何轉(zhuǎn)變成離子→通過(guò)結(jié)構(gòu)示意圖判斷原子、離子→溶液的導(dǎo)電性到溶液的顏色→離子的檢驗(yàn)→離子共存，知識(shí)點(diǎn)之間缺乏有效整合與關(guān)聯(lián)，顯得較為零散。對(duì)大多數(shù)的學(xué)生而言，這部分知識(shí)已經(jīng)較為熟悉，無(wú)法站在一個(gè)全新的視角認(rèn)知離子、感知離子的魅力。如果能夠站在一個(gè)全新視角和高度上來(lái)研究溶液中復(fù)分解反應(yīng)本質(zhì)，巧妙諳合“離子反應(yīng)”，而又不呈現(xiàn)“離子反應(yīng)”的概念，也為初高中銜接奠定基礎(chǔ)。

筆者研究初高中學(xué)生對(duì)于水溶液中酸堿鹽之間發(fā)生反應(yīng)的認(rèn)識(shí)差異（如表3），制定了如下的教學(xué)目標(biāo)：（1）能用離子的觀點(diǎn)鑒別某些物質(zhì)。（2）能用離子的觀點(diǎn)進(jìn)行溶液中的除雜。（3）能熟練的識(shí)別出不能共存的離子。（4）初步建立很多溶液之間的反應(yīng)是離子之間的反應(yīng)的觀點(diǎn)。

一是從微觀問(wèn)題宏觀外顯入手。本節(jié)課開(kāi)始首先提出一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：如何鑒別NaCl溶液與Na2CO3溶液？追問(wèn)：可不可以通過(guò)導(dǎo)電性來(lái)鑒別它們？老師演示導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生畫出兩種溶液中存在的微粒（如圖3）：

二是從宏觀現(xiàn)象表征入手。順利引出本節(jié)課復(fù)習(xí)的內(nèi)容——溶液中的離子。并進(jìn)行有關(guān)電離概念的拓展：物質(zhì)在水溶液中形成自由移動(dòng)離子的過(guò)程。接著讓學(xué)生討論NaCl與Na2CO3溶液鑒別方法有哪些？討論后常見(jiàn)的試劑有：稀鹽酸、氯化鈣溶液、氫氧化鈣、酚酞等。接著學(xué)生實(shí)驗(yàn)證明。實(shí)驗(yàn)完后，教師提問(wèn)：這些鑒別方法的本質(zhì)是什么？根據(jù)學(xué)生畫出氯化鈉溶液與碳酸鈉溶液中存在的微粒的區(qū)別是什么，得出鑒別的本質(zhì)：所加試劑的陽(yáng)離子與氯離子或碳酸根離子的反應(yīng)。拓展幾個(gè)常見(jiàn)的離子反應(yīng)方程式，如：Ca2++CO32-CaCO3↓、Ag++Cl-AgCl↓等。簡(jiǎn)單了解離子反應(yīng)方程式，能更好的理解復(fù)分解反應(yīng)的條件和離子共存問(wèn)題。

三是從離子轉(zhuǎn)化的視角入手。提出第二個(gè)問(wèn)題：NaCl溶液中混有Na2CO3溶液，如何除去？依然讓學(xué)生畫出溶液中存在的微粒（如圖4）。學(xué)生討論除雜的方法。教師引導(dǎo)，從離子的角度看，雜質(zhì)是什么？如何從溶液中除去一種離子：可以變成氣體或沉淀。而除雜的同時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)。通過(guò)這兩點(diǎn)，得出除雜的試劑。教師演示實(shí)驗(yàn)，加稀鹽酸，利用數(shù)字傳感儀，至溶液的pH恰好為7。

這節(jié)課的設(shè)計(jì)是以“氯化鈉和碳酸鈉溶液的鑒別和除雜”為任務(wù)線索，首先通過(guò)學(xué)生宏觀的實(shí)驗(yàn)鑒別操作開(kāi)始，然后思考微觀反應(yīng)的本質(zhì)，最后拓展符號(hào)表示，即離子反應(yīng)方程式。試圖通過(guò)這節(jié)課，使學(xué)生從理解的視角解決鑒別、除雜、共存等問(wèn)題。并能初步建立大部分溶液之間的反應(yīng)是離子之間反應(yīng)的觀點(diǎn)。當(dāng)然，離子觀的建構(gòu)顯然不可能通過(guò)一節(jié)課就能完成的，希望學(xué)生能對(duì)這部分內(nèi)容有一定的印象，從而為高中的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。

四是進(jìn)一步接近反應(yīng)本質(zhì)。在實(shí)際教學(xué)處理中，根據(jù)學(xué)生的“余力”，可以拓展性的認(rèn)識(shí)“復(fù)分解反應(yīng)”的“發(fā)生驅(qū)動(dòng)力”?？梢試L試提出對(duì)于一般溶液中的復(fù)分解反應(yīng)，“生成沉淀、氣體或水”的本質(zhì)原因：向溶液中離子減少的方向發(fā)生反應(yīng)。從而，形象的說(shuō)明，復(fù)分解能夠發(fā)生的“驅(qū)動(dòng)力”是離子之間結(jié)合成“不離不棄”的物質(zhì)，即：難溶、難電離等。

五、初中生概念建立的幾點(diǎn)思考

1. 體現(xiàn)概念的價(jià)值與應(yīng)用

概念的學(xué)習(xí)不能是簡(jiǎn)單地復(fù)述與記憶，要將概念與生產(chǎn)生活相聯(lián)系，如上文所述的離子概念生活化的意義。也要將概念作為認(rèn)識(shí)問(wèn)題的工具和方法去分析和解決問(wèn)題，如上文所提到了復(fù)習(xí)課教學(xué)中，進(jìn)行離子的檢驗(yàn)和除雜，促進(jìn)學(xué)生逐步建立起從微觀離子角度分析水溶液物質(zhì)反應(yīng)的思路和方法，并使之轉(zhuǎn)化為在新情境下解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2. 基于學(xué)生的認(rèn)知立場(chǎng)

在備課時(shí)，基于學(xué)生的認(rèn)知立場(chǎng)，就會(huì)充分地備學(xué)生，而不是僅僅是備教材、備教法。教師在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)也不僅僅依據(jù)教材，更要依據(jù)學(xué)生。如上文所提到了離子概念形成的新授課中，對(duì)教材進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼虾脱a(bǔ)充。要根據(jù)學(xué)生已經(jīng)有什么？還缺什么？教學(xué)總是從學(xué)生的缺失開(kāi)始，從學(xué)生的現(xiàn)有的認(rèn)知基礎(chǔ)為起點(diǎn)開(kāi)始新的教學(xué)。在課堂教學(xué)中基于學(xué)生的認(rèn)知立場(chǎng)，就會(huì)找到學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)、障礙點(diǎn)，找到提升點(diǎn)、切入點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)正視學(xué)生的個(gè)體差異，尊重個(gè)體差異，從而采取相應(yīng)的策略與方法使學(xué)生都有進(jìn)步的提高。

3. 嘗試用模型化教學(xué)

初中化學(xué)的分化點(diǎn)之一就是從宏觀到微觀。很多學(xué)生頭腦里沒(méi)有構(gòu)建正確的微觀世界，片面地看待微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的關(guān)系。如果順利掌握了“構(gòu)成物質(zhì)的奧秘”這一單元的概念與內(nèi)在聯(lián)系，那么以后的學(xué)習(xí)就會(huì)很順暢，反之則從此感到化學(xué)很枯燥抽象，從而產(chǎn)生畏懼心理。這時(shí)我們就可以采用模型化的教學(xué)方法。在講到水分解的反應(yīng)實(shí)質(zhì)時(shí)，就可以利用分子模型進(jìn)行拆分和重組；上文中氯化鈉的形成，可以利用擬人化的模型進(jìn)行生動(dòng)有趣的學(xué)習(xí)；復(fù)習(xí)課中讓學(xué)生畫出溶液中的離子，使微粒可視化，增強(qiáng)了直觀性。

另外，離子概念的建構(gòu)還屬于分階段教學(xué)，逐步深化。到了高中階段，課標(biāo)對(duì)“離子”在必修階段的要求則進(jìn)一步加深。隨著學(xué)生認(rèn)知的螺旋上升，到了選修《化學(xué)反應(yīng)原理》，學(xué)生從離子定性的研究進(jìn)入到定量的研究，完全可以在“濃度商與化學(xué)平衡移動(dòng)”的層面重構(gòu)離子。

參考文獻(xiàn)

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