基于核心素養的化學概念建構有效途徑探索

成斌斌

摘要：化學概念常常較為抽象，理解難度大。以識記為主的傳統教學方法不利于學生化學思維的培養和學科能力的提升。文章以“溶液”概念的建立為例，分析通過“境脈引領、宏微結合、證據推理”的途徑幫助學生進行概念建構，有助于實現概念的深度教學，挖掘實驗的深層價值，提升學生的思維品質。

關鍵詞：概念教學;情境創設;宏微結合;證據推理

文章編號：1008-0546（2021）06-0026-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.007

化學概念是人類在認識化學變化的過程中建立起來的，是學習者對客觀事實的認知從感性上升到理性，將其共同的本質特征抽象并加以概括后形成的[1]。概念的形成過程是學生自我認知意識的一種表達，也是思維的基本形式之一。隨著認知水平的發展，概念的學習呈現序列性的變化：從簡單關聯到復雜關聯、從低階認知到高階認知。其發展過程如圖1所示：

概念的建構需以學生的自主建構為核心。若失去概念建構的自主性，會導致學生在學習過程中花費大量時間背誦概念，對概念的學習止步于識記和淺層理解[2]。學生知行割裂，掌握了很多理論性的學科概念，卻不知如何進行科學探究，更無法利用概念解決復雜的現實問題。本文從實際案例出發，以“溶液”概念的建立為例，探索核心素養導向下化學概念建構的有效途徑。

一、依托有效情境，“境脈引領”引導概念探索

情境使得思維成為必要和得以可能。傳統教學通過反復訓練強化了學生的概念意識，但對概念的解讀、改變、遷移隨著知識的自動化程度的提高變得越來越困難，不利于核心素養的形成和發展。而核心素養的關鍵特征在于學生面對不確定的情境時能否做出恰當的反應，這種反應恰恰是無法自動化的。因此在概念教學中需要引入復雜的、真實的、靈活多變的情境，設計或明或暗的學習線路，讓學生通過自行假設、探索、實踐、總結，最后將概念內化成學生自己的知識體系[3]。

以“溶液”概念建構過程為例。學生首先需要了解幾種常見的分散體系的宏觀特征，其次需要知道不同分散體系中物質的分散形式，最后還要了解乳化與溶解的區別。傳統無情境教學中以實驗為抓手，以圖形模擬為方法，通過老師的講解幫助學生理解概念。其教學流程如圖2所示：

而“境脈引領”下情境化教學中以復雜生活經驗為情境，以層層遞進的問題為驅動，強調學生主體。其教學流程圖3所示：

圖2中，教師將概念分解成一系列具體的微小知識點，從簡單到復雜，從識記到理解再到應用。學生在學習過程中，先掌握概念，再對概念進行不斷的辨析和應用，直到最后完成復雜任務，實現課堂學習目標。這樣的教學聚焦“概念是什么”，是對概念的基礎性教學。學生在課后通過背誦掌握概念，通過人為創設的、脫離實際情境的各種習題理解和運用概念。學生不能準確理解概念的本質及不同概念間的區別和聯系，其認知能力和思維水平都沒有被引向更深層次的發展。

圖3中，教師創設復雜的、真實的生活情境，在情境發展變化過程中設立有質量的問題引導學習。學生在問題的驅動下，順應情境的發展，進行相應的認知活動，在問題中探究，在活動中思考，在矛盾中思辨。學生在自主構建概念的同時，體驗了概念的生成過程，拓展了概念的實踐價值。這樣的學習既讓學生體會到了化學的生活味，又幫助他們從學科、生活等多角度深入認識了“溶液”概念的本質。

二、依托信息技術，“宏微結合”助力概念生成

“宏微結合”是化學學科的重要方法，在學習中能有效幫助學生構建核心概念。其中“宏”主要指通過觀察宏觀現象掌握物質的性質和變化，“微”主要是指通過電子成像、數據傳輸、曲線繪制、動畫模擬等技術手段感知微觀變化過程。

1.宏微結合區分溶液和濁液

溶液和濁液的宏觀特征區別在于是否“均一、穩定”。傳統教學過程中教師以實驗為抓手，通過觀察“分散后顏色是否均勻”來理解“均一性”，觀察“靜置后是否分層”來理解“穩定性”。學生通過學習后常存有疑問如：生活中豆漿牛奶等物質也均一穩定，不易分層，是否是溶液呢？諸如此類問題的產生既是學生思維發展的體現，也說明學生對均一、穩定的理解未能深入本質。對此，教師可以依托信息技術的發展，將先進的儀器引入課堂，讓肉眼不可見的微小粒子在顯微鏡下顯現出來。課堂實錄如下：

【提出問題】蛋糕原料中各物質在水中的分散現象是否相同？

【分組實驗】面粉、蔗糖、食鹽、植物油在水中的分散

【歸納小結】上述分散體系可分為濁液和溶液，溶液均一穩定，濁液不均一不穩定。

【演示實驗】用電子顯微鏡將溶液、懸濁液、乳濁液的樣品放大1000倍以上進行觀察。

【歸納小結】懸濁液中分散的是固體小顆粒，乳濁液中分散的是小液滴，這些顆粒和液滴大小不一，且分布極不均勻。同時，固體小顆粒由于重力作用，易下沉;小油滴們一旦接觸到對方容易融合在一起形成更大液滴從而上浮。因此濁液不穩定。溶液中的粒子在顯微鏡下不可見，是比顆粒更小的微粒。

借助信息技術的發展，將電子顯微鏡引入到實驗觀察中，讓“不可見”變為“可見”，幫助學生從宏觀特征和微觀本質兩個方面對溶液和濁液進行觀察分析。這樣的學習方式不僅能讓學生對“均一、穩定”的理解更深刻，還能帶領學生體會科技發展給科學研究帶來的助力，體驗探究微觀世界的一般方法。

2.宏微結合區分乳化和溶解

乳化和溶解的相似處在于形成的體系都相對均一穩定，不同處在于溶解后形成的是溶液，而乳化后形成的是乳濁液。傳統教學過程中教師以實驗為抓手，通過觀察“乳化后的混合體系變得更均一穩定了，但仍然渾濁”來理解“以上聯系和區別”，學生難理解，易混淆。對此，教師可以依托信息技術的發展，將宏觀實驗和動畫模擬相結合。課堂實錄如下：

【提出問題】在乳化劑的乳化下，植物油在水中的分散產生了什么變化？

【分組實驗】油和水混合，觀察;向其中加入乳化劑，不振蕩，觀察;振蕩后再觀察。

【動畫模擬】乳化的微觀過程模擬

【歸納小結】乳化時，振蕩使大油滴變成小油滴，乳化劑包裹在小油滴周圍，阻止相互融合。并使其均勻分散到水中，形成相對均一穩定的混合體系。但由于此時植物油仍以液滴的形式進行分散，因此仍然是乳濁液。

借助信息技術的手段，用動畫模擬乳化的微觀過程，并將宏觀實驗與動畫模擬相結合，能幫學生更好地理解乳化的過程和原理，從而對溶解與乳化的本質進行辨析。

三、依托化學實驗，“證據推理”深化概念理解

“證據推理”中，“證據”是前提條件，“推理”是思維過程。在化學學科的發展中，證據推理貫穿于整個科學探究的過程。研究者常常根據一個或一些事實（包括生活現象、實驗現象、實驗數據、調查資料及科學史料等）得出另一個新的假說，再通過實驗或計算進行驗證?；瘜W學習中的證據推理可以理解成“基于證據對物質的組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽，最終建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系”[4]。實驗是化學學習的基礎，具有鮮明的實踐屬性和證據功能，因此依托實驗進行“證據推理”在化學課堂教學中極易開展。教師以真實的探究、可靠的證據和填密的邏輯為起點，設計有效的基于證據的課堂教學活動;學生通過感受、體驗、理解證據推理的思維方式對概念建立的重要作用，獲得高品質的思維方法。教師與學生互相合作，互動發展[5]。

要建立“溶液”概念，就要理解溶解過程。溶解是指物質以分子或離子的形式均勻分散到另一種物質中的過程。傳統教學以動畫對氯化鈉、蔗糖溶解的微觀過程給予結論性模擬，再由學生對其進行表達，屬于結論給予型教學。結論的產生缺乏有力的事實依據進行支撐。對此教師可以依托化學實驗，幫助學生將“證據推理”的意識運用于本知識點的學習。課堂實錄如下：

【提出問題】蔗糖和食鹽是如何以微粒形式分散到水中的？其分散微粒是否相同？

【分組實驗】檢驗水、食鹽溶液和蔗糖溶液的導電性。

【歸納小結】食鹽和蔗糖在水中分散的微粒的電性不同。

【動畫模擬】食鹽、蔗糖在水中溶解的微觀過程。

【歸納小結】食鹽以氯離子、鈉離子的形式在水中分散，蔗糖以蔗糖分子的形式在水中分散，因此溶液導電能力不同。且受電性影響，分散時氯離子與水分子中的氫原子相互吸引，鈉離子與水分子中的氧原子相互吸引。

【演示實驗】利用電導率傳感器測定食鹽溶解過程中電導率變化。注意測定時先不攪拌，一段時間后用磁力攪拌器勻速攪拌，并以曲線形式呈現結果。

【歸納小結】（1）溶解是一個動態的過程;（2）攪拌可以加快溶解的速率;（3）溶液導電性強弱和溶液中離子的濃度有關。

將傳統實驗和數字化實驗相結合，使實驗從定性走向定量，能挖掘實驗的深層價值，提升學生的科學探究能力。而定性實驗與動畫模擬相結合，能更有效地幫助學生搭建宏觀與微觀的橋梁，有利于學科思維的培養。在此過程中，溶液導電能力不同成為事實證據，學生由此對推理出微觀分散微粒不同的結論;電導率變化曲線的呈現成為事實證據，學生由此對溶解的動態過程及溶解速率的影響因素進行推理。這樣的思維過程既增強學生的證據推理意識，又使得學生對溶解概念的理解更加深刻。

四、結語

基于核心素養的化學概念建構從知識基礎上看，需要學生理解概念、應用概念、遷移創新。從學科能力上看，需要學生建立起知識經驗與能力表現的實質性聯系，經過從陳述性概念到程序性分析再到觀念化構建的主動認識，最終實現學科核心素養的發展。因此，在教學過程中教師可以多渠道嘗試，幫助學生尋找概念建立的有效途徑，提高學生的科學素養和學科能力。

參考文獻：

[1]祝錢.例談初中化學概念教學中的變式和遷移策略[J].化學教學，2020（3）：89-92

[2]劉桂秋.有效教學概念新探——綜合有效教學觀之下的有效教學[J].課程·教材·教法，2008（9）：11一15，44

[3]周盼盼，孫美榮.“境脈”引領下的化學課堂——以“金屬的化學性質”為例[J].北學教與學，2019（4）：43-45，85

[4]顧建辛.關于化學核心素養培育的微觀思考——原電池教學中的“證據推理與模型認知”[J].北學教學，2017（11）：34-38

[5]趙曉芳.指向“證據推理”的初中化學教學實踐與探索——以“質量守恒定律”教學為例[J].中學教學參考，2020（26）：70-71