福建省晉江市第一中學 李美玲
化學概念是在化學科學發展過程中建立起來的,是化學現象和化學事實的概括化和抽象化的思維形式,能反映同類事物的化學運動規律和本質屬性。概念具有內涵和外延,外延又稱背景屬性,而內涵則是關鍵特征。在教學實踐中,如何建構有關概念的教學,以期減少學生的迷思概念顯得尤其重要。下面針對學生容易混淆的概念“電解質”為例進行概念觀的建構。
蘇教版《化學Ⅰ》對電解質的定義是“在水溶液或熔融狀態下能導電的化合物叫做電解質”。對非電解質的定義是:“蔗糖、酒精等化合物,無論是在水溶液中還是在熔融狀態下均以分子形式存在,因而不能導電,這樣的化合物叫非電解質”。對電離的定義是:“電解質在水溶液中或熔融狀態下產生自由移動的離子的過程稱為電離。”
如果按照教材編排進行授課,電解質在前,導電實驗的演示會混淆了學生對于電解質的理解,學生普遍存在的困惑是:氯化鈉溶液能導電,所以氯化鈉溶液是電解質;電離就是要通電的;純水不能導電,所以純水不是電解質;硫酸鋇溶于水不導電,所以硫酸鋇不是電解質。雖然,通過注意事項的較正,學生可以理清上述多數的困惑,但是后續的離子反應、電解質溶液等相關的進階學習,卻存在了更多困惑。
造成學生迷思概念的主要原因是,沒有幫助學生理清概念的宏觀現象和本質原因。導電是電解質溶液的宏觀現象,且這一宏觀現象還存在著諸多干擾的因素,比如溶解度、電離度等問題。因此,用導電與否定義電解質和非電解質,顯然是不夠科學的。而導電的根本原因是,有自由移動的帶電的微粒(離子或電子)。金屬之所以可以導電是因為有自由移動的電子。固體中的分子和離子是無法自由移動的,所以,可以采取將固體溶解或者將固體加熱使之融化(即熔融),從而達到自由移動的效果。其次要有離子,而不能是分子。教師為了理清該概念,可以適當調整課本順序,將“電離”這一概念前置,借助一些直觀的動畫模擬,使抽象的電離具體化。教師在教學過程中也可以對電離的定義作適當的追問如:為什么在水溶液中或者熔融狀態會電離?
關于物質的構成微粒,由于涉及到后續物質結構的知識,學生暫時無法理解。但是,可以結合學生已有的常見離子團的知識進行識記,包括活潑金屬氧化物在熔融狀態下會電離出金屬陽離子和O2-。酸是由分子構成的,學生暫時無法理解這一知識,只能作為特例識記。但在水分子的作用下,水能電離出離子。氣體液化是降溫,沒有額外的能量破壞微粒間的強相互作用力,因此液態氯化氫等不電離,所以不導電。在初中時,對酸、堿、鹽的定義就是從電離出發的,自然過度歸納常見的電解質的有:酸、堿、鹽、水和活潑金屬氧化物。
既然導電是電解質的宏觀現象,且存在諸多干擾因素,而電離出離子才是本質原因,因此,在教學中,先理清“電離”這一概念,再修正電解質的概念為“在水溶液或者熔融狀態下能自身電離出陰陽離子的化合物”。相應的,非電解質的定義也修正為“在水溶液和熔融狀態下均以分子形式存在(不電離),這樣的化合物叫非電解質”。搞清了概念的本質特征,明確指出概念的背景屬性是化合物后,再來梳理導電這一宏觀特征就顯得順理成章了。電解質會電離出離子,導電受自由移動的離子濃度的影響,因此,建構思維導圖如下:

在水溶液體系中還存在著溶解度及電離度等問題,會干擾到電解質溶液的導電情況。且導電這一宏觀現象是量變積累的結果,如純水會電離,但電離度太小,使得自由移動的離子濃度太小,達不到導電這一質變。這樣學生就明白了導電不能簡單的和電解質溶液掛鉤。更不能簡單的等同于電解質。
理清概念后,要讓學生的概念學習有所深入,而不僅僅是停留在對概念的識記和辨別上,這就要求教師要對整個單元知識體系系統梳理,并不斷引導學生對電解質這一核心概念的理解和應用。
科學界曾一度認為離子是通電后產生的,直至阿侖尼烏斯在其博士論文中提出:電解質在水溶液中自動離解成帶電粒子,即在通電前,電解質就已經在水溶液中離解了。在當時,該理論的提出遭到了眾多的質疑。化學作為一門科學,有其自身發展的規律,先有宏觀現象,再進行微觀解釋和反復的科學驗證。而作為學生,不可能沿著科學家的足跡慢慢摸索世界,也沒有必要,學生的學習有其自身的認知水平和發展規律。學生需要培養基于證據推理和模型認知的化學核心素養,但概念的提出和完善有其發展的歷史,對于科學家探索世界的過程可以放在相關化學史話的欄目中,加深學生的理解。
概念教學如果沒有了建構的過程,沒有了對化學實驗事實的觀察,沒有了理性(宏觀和微觀,定性和定量)的分析,只有書上的定義和強加給學生的注意事項,那就是不講理的教學,這與培養人的科學理性背道而馳。概念是一切問題的起源,在教育教學實踐中有時需要回歸核心概念,并不斷地追問,是什么,為什么,怎么樣?同時概念也是不斷發展的過程,要用辯證的思維分析完善概念。
[1]陸軍.上海教育科研,2007(5):87-88
[2]保志明.中學化學教學參考,2012(3):16-17.