概念主題理念下的化學概念教學的實踐與思考

薛青峰 孫美華

摘要： “概念主題”是在一定主題統攝之下的學科相關概念的集合，它反映了相關概念之間的邏輯關系和發展關系。通過對概念主題的建構和剖析，既可以加強教師對有關概念的認識和理解，又可以幫助學生全面而準確地掌握相關概念。通過對必修教材中“強電解質和弱電解質”概念建構的教學設計過程和教學流程的剖析，探討了一定概念主題下的有關化學概念教學的一般策略。

關鍵詞： 概念主題； 觀念建構； 化學概念教學； 強弱電解質

文章編號： 10056629（2018）8004504 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

化學概念是將事實性化學知識經過類比分析、歸納比較、科學抽象而形成的一種理性知識，它反映了化學事實或化學現象的本質屬性，是化學學科知識系統的骨架。任何一個化學概念都不是孤立的存在，而是與其他有關概念相互交織、共同作用而形成一個個概念群組。隨著教學內容的不斷深入，這些概念群組進而形成具有一定主題的概念串或概念集合，即概念主題。教師在進行有關概念教學時，不僅要了解該概念在概念主題中的位置，更要理解該概念主題的發展脈絡，這樣才能準確把握相應教學背景下概念教學的深度和廣度。下面以高中必修教材“強、弱電解質”概念教學為例談談概念主題理念下的化學概念教學的設計思路[1～3]。

關于強、弱電解質的識別與區分是中學化學重要的教學內容[4]，是學習有關溶液中離子反應的基礎性概念，是正確書寫離子方程式的前提條件，同時也是培養學生掌握物質分類方法的良好契機。在教學過程中，不僅要關注教學結果的實效性，更要關注教學過程的價值功能，即對教學結果的理解和對后續教學的影響。

1 厘清概念主題內核心知識發展脈絡與層級水平之間的關系

強電解質和弱電解質是中學化學核心概念“電解質”的兩個子概念，都從屬于“溶液中的離子反應”這一概念主題，該概念主題中核心知識發展脈絡與層級水平關系如圖1所示。

在該概念主題中，離子反應是核心概念，電解質是次核心概念，而強電解質和弱電解質是為深化理解電解質和離子反應而建構的一個重要概念群組。在高中化學必修要求中，針對“強電解質和弱電解質”只要求知其然（即“是什么”的問題），而知其所以然（即“為什么”的問題）則是高中選修的要求，即要求學生能夠從電解質在溶液中以微粒存在的形態區分強電解質和弱電解質。微粒觀是“溶液中離子反應”知識體系建構的核心觀念。

2 把握概念主題內相關概念與學科觀念之間發展層級的關系

在建構主義理論中，學科概念的建構與學科觀念尤其是觀念性知識的建構是密不可分的。中學階段關于電解質概念主題（屬于溶液中的離子反應概念主題之下的次級概念主題）的發展過程與微粒觀視角下的學科觀念或觀念性知識發展過程的關系見圖2。

由上述關系圖可以看出，學生在學習強、弱電解質概念之前，已經具有對其上位概念“電解質”及其溶于水后微觀粒子的行為表現的認識，這是強、弱電解質概念建立的基礎。分析觀念性知識的建構及發展過程可以看出： 強電解質與弱電解質的本質差別就是其溶于水時電離程度的不同，而這個差別是通過測定符合一定條件的電解質溶液的導電能力來確定溶液中離子濃度的不同，進而得到相關電解質的電離程度的不同，因此“在離子所帶電荷數相同的情況下，溶液中離子濃度越大，溶液的導電能力越強”這一學科觀念性知識是建構強、弱電解質概念的重要前提，但在具體教學內容中沒有支撐這一觀念的事實，因此在教學過程中非常有必要補充這一關鍵性證據。

3 強電解質和弱電解質概念建構的教學思路

3.1 創設情境，引發認知沖突

宏觀的、具體的事物易被學生接受，容易激發學生的學習興趣，教學處理應盡可能地從宏觀入手。強、弱電解質是物質分類過程中形成的兩個相對的化學概念，它們是電解質陣營內兩個集團的稱謂，相關概念的建立最重要的是讓學生找到兩個集團劃分的依據和標準，因此設計對比性實驗，讓學生預先獲得感性認識并形成認知沖突，是引入這組概念的最佳方法。

該實驗旨在幫助學生建立后續學習（概念建構）所必須依托的宏觀表征，在理論分析與實驗現象的對比研究中，產生認知沖突，激發出強烈的求知欲望，為后續學習建立情感依托。學生通過觀察比較幾種電解質溶液導電時所表現出來的宏觀現象，根據燈泡的明亮程度分組，知道不同電解質溶液導電能力存在差異性的事實，引導他們思考與探究，進而找出差異產生的本質，為建立強、弱電解質的概念確立依據和標準。

3.2 建構模型，探尋理論假說

設計系列問題引導學生思索與探究現象背后的原因，用化學的視角建構相關模型，解釋有關現象，使學生能夠在微觀層面上認識化學概念所反映的事物本質，真正理解化學概念的內涵和外延，這是學生建立準確而穩定化學概念的關鍵。

問題1： 請你解釋實驗中各溶液能導電的原因。

問題2： 向50mL蒸餾水中慢慢滴加10mL 0.2mol·L-1 NaCl溶液，你會觀察到什么現象？請用實驗驗證你的猜想。據此你能得出怎樣的結論？

問題3： 根據醋酸溶液的導電能力遠遠低于等物質的量濃度的鹽酸這一事實，你能得出怎樣的結論？請你提出一個合理的假說并設計實驗驗證你的假說。

問題4： 如果據此讓你將電解質分類，你的分類依據和分類標準分別是什么？

問題1是引導學生回憶電解質溶解過程的行為表現以及電解質溶液導電的原因，為解決后面相關問題進行適當的鋪墊。問題2是為了補充概念主題中“缺失的證據”，讓學生認識到電解質溶液導電能力與溶液中離子濃度有關，濃度越大溶液的導電能力越強，該結論是溝通本實驗的實驗現象與實驗結論的橋梁。問題3是本實驗的核心問題，通過上述有關問題的解決，學生不難得出醋酸溶液中離子的濃度遠小于等物質的量濃度的鹽酸，其原因是CH3COOH的電離程度遠小于HCl，即醋酸只發生了部分電離。但得不出鹽酸完全電離的結論，在必修教學中，這個結論可以告知學生，思維的嚴密性是化學核心素養的重要組成部分。物質分類不僅要確定分類依據，更重要的是確定分類標準，通過問題4，一方面培養學生概括、總結、分類的能力，另一方面加深學生對強、弱電解質本質差異的理解。

3.3 研討表征①，完善概念建構

化學符號作為學科語言，它是對宏觀和微觀信息的一種抽象和概括，它將豐富的宏觀和微觀信息濃縮成一種最簡練的形式，簡明地表達了宏觀現象、微觀本質以及數量的關系，成為溝通宏觀和微觀的中介和橋梁，是化學概念學科化的表現形式。

問題5： 強、弱電解質在溶液中電離程度有所不同，如何用化學學科符號來描述這一行為差異？

電離方程式和化學方程式都是用化學符號來描述物質在一定條件下的變化行為、變化過程和變化結果的符號表征系統。學生通過聯想與對比、交流與研討，“創造性”地將“可逆符號”引入弱電解質的電離方程式中，真正明白了“強”和“弱”的涵義。通過這一過程，學生對強電解質和弱電解質電離特點理解得更加清晰，為準確理解復分解型離子反應發生的條件和離子方程式書寫規則打下基礎，也為后續弱電解質的電離平衡特點的教學埋下伏筆。

提高學生化學學科素養是上述教學設計的重要理念，具體教學過程緊緊圍繞“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”兩大學科核心素養的培育，同時滲透了對“科學探究與創新意識”“變化觀念與平衡思想”的培養。

基于“概念主題”理念的化學概念建構教學常常需要與化學觀念（或觀念性化學知識）的建構同步推進。在教學設計時，教師需要變“知識立意”為“素養立意”。在教學過程的推進上，要以“宏觀表征”為起點、“問題驅動”為方法、“模型建構”為途徑、“意義理解”為目標，讓學生在經歷觀察、建模、研討、探究等活動中，水到渠成地生成相關化學概念，而不是為概念而教概念。努力使課堂教學過程由“教授過程”轉變為“學悟過程”，從而提高化學概念學習的系統性和有效性。

參考文獻：

[1]支瑤， 王磊. 高中化學概念教學設計思路與方法研究[C].全國化學教育專題學術研討會， 2008.

[2]吳星. 對高中化學核心素養的認識[J]. 化學教學， 2017，（5）： 3～7.

[3]吳俊明. 初中化學的育人功能與觀念滲透[J]. 化學教學， 2017， （2）： 8～15.

[4]王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M]. 南京： 江蘇鳳凰教育出版社， 2014.