“離子平衡”學(xué)習(xí)進(jìn)階及教學(xué)分析

(哈爾濱師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，哈爾濱 150025)

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階

學(xué)習(xí)進(jìn)階是指學(xué)生在一定時間跨度下對某一核心概念的理解及對某種技能的掌握，連貫且逐漸進(jìn)階及深化的一種思維方法的描述[1]。而離子平衡下的學(xué)習(xí)進(jìn)階是指通過各學(xué)段學(xué)習(xí)化學(xué)平衡、離子平衡相關(guān)的內(nèi)容，建立起準(zhǔn)確的平衡思維，具有解決平衡問題的能力，最終形成平衡知識網(wǎng)狀體系。其研究價值在于通過本知識模塊的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生平衡思維的養(yǎng)成。

對于學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究，不同學(xué)者研究的角度有所不同。閱讀大量的文獻(xiàn)之后，筆者發(fā)現(xiàn)對于“離子平衡”學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究較少，而學(xué)生在學(xué)習(xí)離子平衡時卻存在較多問題，由于離子平衡在中學(xué)的各個學(xué)段都有涉及，且知識點分布零散，并涉及平衡體系中基本觀念的建立，這些問題的解決都需要用進(jìn)階的方式進(jìn)行解讀。除此之外，離子平衡是對化學(xué)平衡知識的應(yīng)用和升華，同時需要進(jìn)階的方式促進(jìn)知識間融會貫通，形成平衡知識體系。

二、離子平衡基本觀念的構(gòu)建

離子平衡作為中學(xué)學(xué)習(xí)的一大知識體系有其自身的特點，為了建立離子平衡體系，首先要明確離子平衡具有哪些觀念，筆者在參考大量文獻(xiàn)后，對平衡體系涉及的離子觀念總結(jié)如下：

1.離子平衡的微粒觀

物質(zhì)由分子、離子、原子等微粒構(gòu)成，不同微粒之間的組合構(gòu)成了數(shù)以百計的物質(zhì)。微粒的組成具有復(fù)雜性和抽象性。單從宏觀的角度無法從本質(zhì)上理解具體微粒的情況。在“水溶液中離子平衡”這一節(jié)中，要求學(xué)生不僅要從電解質(zhì)電離這一層面上認(rèn)識組成物質(zhì)的粒子，還要從微粒本身會發(fā)生水解的角度認(rèn)識微粒在水溶液中的變化，結(jié)合反應(yīng)平衡知識讓學(xué)生建立起完整的微粒觀[2]。從而幫助學(xué)生深入認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)，抓住反應(yīng)的實質(zhì)，正確理解微觀粒子在水溶液中的行為變化。

2.離子平衡的守恒觀

守恒觀一直伴隨著學(xué)生的各階段，在初中學(xué)生就知道運用守恒定律書寫化學(xué)方程式；在高一階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)，知道運用電子守恒配平化學(xué)方程式，之后學(xué)習(xí)離子反應(yīng)，知道運用電荷守恒配平離子方程式。守恒思想在學(xué)生的頭腦中逐漸形成，隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，到了離子平衡階段，則是加強和完善學(xué)生守恒思想、形成守恒觀的較好階段，借助溶液中存在的各類守恒知識提升學(xué)生的守恒思想[3]。

3.離子平衡的動態(tài)觀

在初中階段，學(xué)生接觸過飽和溶液與不飽和溶液之間可以相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡，隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，學(xué)生逐漸學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡、電離平衡、鹽類水解平衡以及沉淀溶解平衡的各種平衡體系，能判斷各類平衡的移動方向[3]。在這個過程中，教師要善于進(jìn)行各類平衡之間的銜接，梳理出各類平衡的區(qū)別與聯(lián)系，幫助學(xué)生建立起離子平衡的動態(tài)觀。

4.離子平衡的定量反應(yīng)觀

建立化學(xué)平衡的另一個重要觀念就是定量反應(yīng)觀，學(xué)生要學(xué)會從定量的視角理解化學(xué)平衡[4]。在初中階段，學(xué)生只是通過定性的視角根據(jù)是否生成“水、沉淀、氣體”來判斷復(fù)分解反應(yīng)是否發(fā)生；到了高一階段，則增加了是否生成“弱電解質(zhì)”判斷此反應(yīng)的發(fā)生。如果一直用定性的方式解決問題，就容易造成學(xué)生的認(rèn)知局限。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，教師要引導(dǎo)學(xué)生從定性與定量兩個角度認(rèn)識化學(xué)，從計算的角度深刻認(rèn)識化學(xué)學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性。

三、“離子平衡”的學(xué)習(xí)進(jìn)階目標(biāo)分析

1.基于課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)階研究

課程標(biāo)準(zhǔn)是教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，對學(xué)生在某一知識上要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)作出了準(zhǔn)確規(guī)定。課程標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)學(xué)生認(rèn)識事物的發(fā)展規(guī)律編排的[5]。這次課改新增了學(xué)生對電離平衡常數(shù)及對溶液酸堿性的理解及認(rèn)識，對于離子平衡這一塊，要求得更為具體，知識范圍更廣，難度較深，與各階段聯(lián)系得更為密切。這就要求教師要做好各階段的銜接工作，找到學(xué)生在各階段可能存在的知識盲區(qū)，并進(jìn)行逐個突破，幫助學(xué)生建立并完善溶液電離平衡的知識體系。

2.基于教材的進(jìn)階研究

教科書是教學(xué)的參考性文件，是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體呈現(xiàn)和解讀。筆者根據(jù)2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對新教材的安排順序進(jìn)階分析。在必修課程中，學(xué)生首先學(xué)習(xí)電離和離子反應(yīng)模塊，這階段的學(xué)習(xí)讓學(xué)生知道物質(zhì)在水溶解中是可以發(fā)生電離的，在水溶液中以離子的形式存在；之后學(xué)習(xí)的化學(xué)反應(yīng)的限度與快慢是為選擇性必修模塊中的建構(gòu)化學(xué)平衡模型作鋪墊；而化學(xué)平衡模型的建立為理解離子平衡的體系作了很好的鋪墊，所以說化學(xué)平衡知識的學(xué)習(xí)是建立離子平衡知識水平的基礎(chǔ)。

3.基于學(xué)生認(rèn)知思維進(jìn)階分析

離子平衡的建立是在中學(xué)教學(xué)的各個階段中完成的，要實現(xiàn)守恒觀、微粒觀等各種觀念的養(yǎng)成，因此離子平衡具有分階段學(xué)習(xí)的特點。而處于中學(xué)階段的學(xué)生思維由于受到自身發(fā)展的限制，抽象思維發(fā)展得還不完善[6]，而這階段的知識特點具有抽象性，學(xué)生不能以感知材料作為基礎(chǔ)理解知識并加以運用，這就容易造成知識點之間由于學(xué)習(xí)間隔較長而使學(xué)生頭腦中的知識處于碎片化狀態(tài)，相關(guān)的知識聯(lián)系不緊密，存在知識盲區(qū)和知識遺忘現(xiàn)象。而學(xué)習(xí)進(jìn)階強調(diào)知識之間的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生在每一階段的學(xué)習(xí)都要達(dá)到相應(yīng)的認(rèn)知發(fā)展目標(biāo)，突破學(xué)生頭腦中的認(rèn)知困惑與知識盲區(qū)，從而使各階段的知識相互聯(lián)系起來，使知識建立起一個完整的體系。

4.離子平衡學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建

根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)，平衡知識在整個中學(xué)學(xué)習(xí)中都有涉及，每個學(xué)習(xí)階段都有相對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而每一水平目標(biāo)的達(dá)成都是對前一目標(biāo)的運用和升華，為下一目標(biāo)的達(dá)成作鋪墊。本文根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材及學(xué)生的心理發(fā)展階段劃分出離子平衡體系要達(dá)到的五個進(jìn)階水平，從表中可以看出離子平衡這類知識呈現(xiàn)螺旋上升的特點，符合學(xué)生從具體到抽象的認(rèn)知思維模式。需要最終形成平衡觀，達(dá)到進(jìn)階水平。掌握這些知識并不是簡單的學(xué)習(xí)積累就可以的，每一個進(jìn)階水平的達(dá)成都需要對原有的知識體系進(jìn)行不斷地同化與順應(yīng)，不斷地調(diào)整知識體系，使知識體系不斷擴(kuò)大和深入。

表1 “離子平衡”的學(xué)習(xí)進(jìn)階水平劃分

續(xù)表

四、促進(jìn)離子平衡學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)策略

要達(dá)到離子平衡的學(xué)習(xí)進(jìn)階水平，其中最重要的就是要幫助學(xué)生突破各階段的知識盲點，在每一學(xué)段中學(xué)生都會存在知識盲點及認(rèn)知困惑，教師要抓住這一時機，及時解決學(xué)生思維中存在的模糊及錯誤概念，做好每一學(xué)段的銜接工作，達(dá)到每一階段的進(jìn)階水平。

1.突破知識盲點，做好教學(xué)銜接

學(xué)生的知識盲點和認(rèn)知困惑可能來自于對之前學(xué)過的知識內(nèi)容本身存在的遺漏，如在酸、堿、鹽這一知識模塊中，由于學(xué)生在初中階段只是從物質(zhì)組成和一般性質(zhì)上對酸堿鹽進(jìn)行簡單的介紹，并沒有對酸堿鹽進(jìn)行系統(tǒng)的分類學(xué)習(xí)，造成對于酸堿鹽的內(nèi)涵和外延不能全面理解。因此，這部分的銜接重點是在必修階段，比如在必修階段學(xué)習(xí)電離這一知識模塊時，教師可以從初中學(xué)過的酸堿鹽的學(xué)習(xí)入手，雖然酸堿鹽都屬于化合物范疇，但并不是所有的化合物都是電解質(zhì)，要讓學(xué)生準(zhǔn)確理解電解質(zhì)的本質(zhì)。在這一階段，還要重點介紹強弱電解質(zhì)在水溶液中以哪些微粒的形式存在，為在選修模塊中學(xué)生能從微觀的角度認(rèn)識到弱電解質(zhì)在水溶液中發(fā)生怎樣的電離及水解的行為過程作鋪墊。教師不僅要研讀高中課程標(biāo)準(zhǔn)，還要在課前掌握初中學(xué)生在此知識點上達(dá)到了怎樣的知識水平、儲備哪些基礎(chǔ)知識。

因此，教師要善于與學(xué)生交流，掌握學(xué)生已有的知識體系和認(rèn)知困惑，在講授新知識前解決好這些遺留的知識盲區(qū)，區(qū)分相似概念之間的異同，考慮學(xué)生的已知經(jīng)驗，實現(xiàn)正確概念的轉(zhuǎn)變。

2.順應(yīng)新舊概念，完善知識體系

進(jìn)階學(xué)習(xí)就好像搭積木一樣，只有搭好底下的每一層才能完成整個作品，在搭建過程中有時還要對搭建好的部分做一下調(diào)整。學(xué)生在每個學(xué)段中都要對原有的知識體系不斷地調(diào)節(jié)和順應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)新概念，順應(yīng)原有存在的前概念，完成知識體系的建構(gòu)。

比如，在必修模塊中我們學(xué)習(xí)了“化學(xué)平衡狀態(tài)”的定義，即一個化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的限度，這為在選修模塊中學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的概念、平衡常數(shù)的定義作鋪墊，前者也可稱為后者的前概念。而化學(xué)平衡定義、電離的概念又是學(xué)習(xí)弱電解質(zhì)的電離以及鹽類水解概念的前提。新概念總是在舊概念體系基礎(chǔ)上形成的，而新概念的建立是需要在原有的知識體系上不斷地加工和深化，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生自己找出新舊概念之間的異同，比如讓學(xué)生自己整理出電離平衡常數(shù)與水解常數(shù)異同，找出新舊概念間的區(qū)別和聯(lián)系，在舊概念的基礎(chǔ)上順應(yīng)新概念的建立，完善自身概念體系的架構(gòu)。

3.貫穿平衡思想，達(dá)到融會貫通

教師要確定好每一階段的進(jìn)階目標(biāo)，在整個教授過程中都要將平衡思想貫穿其中。如“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”就是對化學(xué)平衡原理的綜合應(yīng)用，其內(nèi)容包括：難溶電解質(zhì)溶解平衡的建立、影響沉淀溶解的因素及溶解平衡移動的規(guī)律等。對于此知識點教學(xué)，教師可以從溶解度的角度入手來理解沉淀溶解平衡內(nèi)涵，建立難溶電解質(zhì)在水溶液中的平衡體系。在學(xué)習(xí)“沉淀溶解平衡”之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過有關(guān)平衡的知識，這時教師要有意識地引導(dǎo)學(xué)生自覺聯(lián)系已有的知識，構(gòu)建新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在掌握化學(xué)平衡原理的基礎(chǔ)上，建立難溶電解質(zhì)平衡的概念，運用微粒觀、平衡觀解釋難溶電解質(zhì)的平衡移動過程。本節(jié)也是化學(xué)平衡應(yīng)用的最后一個知識內(nèi)容，學(xué)完本節(jié)內(nèi)容之后，學(xué)生要能將電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡視為一個知識體系，將這幾個知識內(nèi)容雜糅在一起，能從微觀角度、化學(xué)平衡角度、動態(tài)平衡角度進(jìn)行分析，全面地建構(gòu)、整合原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)框架。

五、總結(jié)

教學(xué)過程中教師要遵循學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織順序，先提出概括性強的知識，對平衡特點進(jìn)行總體概括，然后將這些概括性高的知識不斷地分化到其他平衡知識模塊中，強化各平衡知識間的聯(lián)系。同時，教師要充分利用平衡的思想學(xué)習(xí)電離模塊、水解模塊及沉淀溶解平衡知識模塊，幫助學(xué)生完成知識間的整合，使學(xué)生獲得的新概念與他們原有知識體系中存在的相關(guān)概念發(fā)生相互作用，促進(jìn)概念間的轉(zhuǎn)化和重組，發(fā)生有意義學(xué)習(xí)，進(jìn)而建立新的平衡。完善平衡知識體系，建立離子平衡的基本觀念，促進(jìn)知識網(wǎng)絡(luò)體系間的融會貫通。