變異理論視域下的初中化學(xué)專題復(fù)習(xí)教學(xué)研究
——以“反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分”為例

2021-09-07 09:35:12李潔張建策

安徽化工 2021年5期

李潔，張建策

（湖南理工學(xué)院化工學(xué)院，湖南岳陽414006）

變異理論起源于二十世紀(jì)中后期，由馬飛龍的研究團(tuán)隊創(chuàng)立并發(fā)展至今。在幾十年的教學(xué)實踐中，不少學(xué)者都將其運用于教學(xué)中，取得了比較大的進(jìn)展，對教師的實際教學(xué)產(chǎn)生了較大的影響。變異理論的核心在于關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容并教會學(xué)生審辯關(guān)鍵特征，在一定程度上引導(dǎo)學(xué)生掌握思維方法，從而對學(xué)生的思維能力產(chǎn)生潛移默化的影響。

對于初中化學(xué)復(fù)習(xí)課而言，應(yīng)該注重學(xué)生知識遷移能力的形成。復(fù)習(xí)課不是簡單地將知識重現(xiàn)在學(xué)生面前，而是要將獨立、零散的知識梳理整合出來，將各部分知識體系的縱向聯(lián)系和橫向聯(lián)系理清晰。基于變異理論的化學(xué)課堂可以結(jié)合分離、類合、對比、融合四種思維策略幫助學(xué)生快速靈活地找到知識的關(guān)鍵特征，從整體知識出發(fā)培養(yǎng)邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生綜合探究的能力，從而實現(xiàn)知識的遷移。

1 變異理論的四種思維策略

通過變異理論的核心可以帶出對照的效果，能將學(xué)生的注意聚焦于關(guān)鍵特征上，也能引出“分離”的相關(guān)概念。分離是指從整體中區(qū)分出關(guān)鍵特征，重點關(guān)注某一個變異維度，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。分離策略與控制變量的思想在本質(zhì)上很相似，都是控制某個量不變，通過觀察某個因變量實現(xiàn)對整體關(guān)鍵特征的審辯。

在學(xué)習(xí)過程中，不能僅僅處在審辯階段，否則就與傳統(tǒng)的教學(xué)無異，學(xué)生很難脫離只靠背誦來學(xué)習(xí)的模式。要引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)高級思維，學(xué)生需要自己推理或者總結(jié)定理、規(guī)律，并將其應(yīng)用于更廣闊的范圍。與分離策略相反，類合的關(guān)鍵是要著眼于事物不變的地方，類似于“萬變不離其宗”的道理，通過類合，可以引導(dǎo)學(xué)生從變化中審辯出不變的特征。

對比策略是指在審辯的過程中，要突出其不同或者變化的特征，引導(dǎo)學(xué)生意識到變化的特征是什么。對比可以促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。

除了審辯到學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵特征外，學(xué)生還需要審辯關(guān)鍵特征與整體的關(guān)系，融合有助于增加對學(xué)習(xí)內(nèi)容的整體認(rèn)識。

2 變易理論視域下的“反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分”專題復(fù)習(xí)教學(xué)

2.1 “反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分”知識特征和學(xué)生認(rèn)知特點分析

本節(jié)課是在學(xué)完教材內(nèi)容之后進(jìn)行的專題復(fù)習(xí)課。學(xué)生對常見的酸堿鹽、中和反應(yīng)、酸堿鹽的化學(xué)性質(zhì)有了一定的了解，但對解決反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分的相關(guān)問題還沒有形成一定的思路和方法，存在著對問題理解不透、表述不清等一系列問題，因此需要專題復(fù)習(xí)。近幾年的中考對于學(xué)生的實驗?zāi)芰?、信息獲取能力以及信息加工處理能力有較高要求，而計算題中求溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也需以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。本專題復(fù)習(xí)在初中化學(xué)中有著非常重要的地位，對于高中化學(xué)的解題思路也有一定的影響，其目的是：一要明確反應(yīng)后溶液的溶質(zhì)成分的一般思路和方法；二要鞏固酸堿鹽的化學(xué)性質(zhì)，從離子的角度思考物質(zhì)鑒別的方法。

2.2 “反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分”教學(xué)策略設(shè)計

在進(jìn)行此專題復(fù)習(xí)時，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了相關(guān)的知識，有了一定的知識體系，但是此專題的知識綜合性很強，在進(jìn)行教學(xué)時根據(jù)此專題涉及的知識由淺入深、由易到難地設(shè)計了三個基于變異理論的教學(xué)活動，希望以此探究反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分的解題思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的思維方式，將學(xué)生的認(rèn)知推向更高的水平，推動學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.2.1 活動一：基礎(chǔ)探究（酸和堿的性質(zhì)）

教師提出問題：小劉同學(xué)在進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)的實驗探究時，向盛有氫氧化鈉溶液中滴加稀鹽酸一會兒后，發(fā)現(xiàn)忘記滴加指示劑，請問，燒杯中溶液的溶質(zhì)是什么呢？請先寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后做出猜想。

化學(xué)方程式：NaOH+HCl＝NaCl+HO

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三假設(shè)條件恰好完全反應(yīng)時酸過量時堿過量時燒杯中溶液的溶質(zhì)NaCl NaCl和HCl NaCl和NaOH

教師提出問題：觀察上表中“燒杯中溶液的溶質(zhì)”，找出相同點和不同點，說出如果加入指示劑紫色石蕊溶液，需要考慮的溶質(zhì)有哪些，不需考慮的溶質(zhì)有哪些？

分析：從學(xué)生的已有經(jīng)驗出發(fā)，設(shè)置基礎(chǔ)的實驗探究問題，幫助學(xué)生分析在利用指示劑判斷溶液中的溶質(zhì)時需要審辯的關(guān)鍵特征是什么，即當(dāng)溶液中都含有相同離子時，證明物質(zhì)的存在只需要證明該物質(zhì)獨有離子的存在，掌握思路輕松找出解題關(guān)鍵點。本活動的變異圖示如表1。

表1 活動一的變異圖示Tab.1 Figure of variation in activity 1

2.2.2 活動二：鞏固探究（酸的性質(zhì)）

教師提出問題：某化學(xué)興趣小組在做完制取二氧化碳的實驗后（用石灰石和稀鹽酸制?。瑢Ψ磻?yīng)后反應(yīng)器中剩余溶液的溶質(zhì)成分產(chǎn)生了興趣。反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)是否含有HCl？請先寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后做出猜想。

化學(xué)方程式：CaCO+2HCl＝CaCl+HO+CO↑

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三猜想四實驗步驟取樣，滴加幾滴石蕊試液取樣，加入金屬鋅取樣，加入CaCO3固體取樣，加入生銹的鐵釘結(jié)論若觀察到溶液變紅，則所取溶液呈酸性，溶質(zhì)含有HCl若金屬鋅溶解，則所取溶液呈酸性，溶質(zhì)含有HCl若觀察到CaCO3固體溶解，則所取溶液呈酸性，溶質(zhì)含有HCl；若無明顯現(xiàn)象，則呈中性，溶質(zhì)不含若觀察到有氣泡產(chǎn)生，溶液變黃，鐵銹消失，則所取溶液呈酸性溶質(zhì)，含有HCl；若無明顯現(xiàn)象，則呈

分析：此題的思維實際上是由結(jié)論來推過程，采用的是類合策略，即分離的逆向思維。從問題“反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)是否含有HCl”反推出如果溶液的溶質(zhì)含有HCl，加入石蕊、金屬鋅、CaCO固體、生銹的鐵釘?shù)葧惺裁船F(xiàn)象產(chǎn)生。本活動的變異圖示如表2。

表2 活動二的變異圖示Tab.2 Figure of variation in activity 2

2.2.3 活動三：拓展探究（鹽的性質(zhì)）

教師提出問題：向裝有NaCO溶液的試管中加入Ca（OH）溶液，出現(xiàn)白色沉淀，過濾。濾液中的溶質(zhì)是什么物質(zhì)？請先寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后做出猜想。

分析討論：猜想___肯定是不合理的，理由是______

實驗設(shè)計：請選擇一個猜想，設(shè)計一個簡單的實驗來驗證猜想是正確的。

總結(jié)：實驗探究的一般思路（提出問題—猜想或假設(shè)—設(shè)計—現(xiàn)象—討論與結(jié)論）

分析：基于活動一、活動二的思維方式繼續(xù)設(shè)計稍加難度的問題，增加了固體干擾項（CaCO沉淀），加深學(xué)生對酸堿鹽性質(zhì)的理解。此活動中需要學(xué)生以小組合作的方式，分別證明某一猜想的正確性，關(guān)注猜想中變化的關(guān)鍵特征，通過討論交流，以沉淀、氣體、溶液變色等方式驗證猜想中的特殊離子存在。在本活動中，將活動一、活動二的解題思維進(jìn)行對比與融合，得出解決實驗探究的一般思路。本活動的變異圖示如表3。

變學(xué)生自己設(shè)計實驗，驗證不同的猜想不變進(jìn)行實驗探究的思路審辯的關(guān)鍵特征各猜想中的特殊離子以及題中所給的固體干擾項策略對比融合

3 總結(jié)與反思

在進(jìn)行初中化學(xué)專題復(fù)習(xí)時，要著重系統(tǒng)整理知識技能，加強知識技能間的綜合聯(lián)系，注重總結(jié)規(guī)律性知識，加深對基礎(chǔ)知識的理解。教育最本質(zhì)是教給學(xué)生思維方法，是賦于學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。在進(jìn)行典型例題復(fù)習(xí)講解時，幫助學(xué)生總結(jié)題型和解題規(guī)律，研究解題思路，掌握解題方法和解題路徑十分重要。