概念轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計論文
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如何有效促進學(xué)生從“電離模型”向“水解模型”轉(zhuǎn)變？單純靠老師的講授顯然是不可行的。教學(xué)的首要任務(wù)在于引發(fā)認知沖突，從而認識“電離模型”的局限性。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生認識到改變或調(diào)整原有認知的必要性。于是，借助一定手段、設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生認知困惑和沖突的問題情景，并立足于這一困惑和沖突的問題情景，開展深入的探究，從而實現(xiàn)舊概念的重組、新概念的建構(gòu)成為教學(xué)的關(guān)鍵。問題情景對學(xué)生造成的認知沖突程度越顯著，越有利于激發(fā)學(xué)生解決困惑與沖突的探究興趣。如何設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生強烈認知沖突的問題情景？一方面，要強化學(xué)生原有認知，讓學(xué)生清晰認識頭腦中“電離模型”；另一方面，呈現(xiàn)直觀明顯、沖突強烈的反例，讓學(xué)生對原有認知產(chǎn)生強烈的不適感。當(dāng)對“反例”產(chǎn)生認知沖突時，引導(dǎo)學(xué)生立足于從系統(tǒng)的視角去分析溶液中存在的微粒及微粒間的作用，初步建構(gòu)起解釋鹽溶液酸堿性的“水解模型”；在初步建立新模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用此模型去預(yù)測更多未知鹽溶液的酸堿性，并通過實驗加以驗證，從而讓學(xué)生認識到新認知模型的合理性和有效性。最后，對新、舊認知模型進行對比分析，明確適用對象、本質(zhì)差異等，深化對新概念模型的認識，從而有效實現(xiàn)“概念轉(zhuǎn)變”。
二、“鹽類的水解”（第一課時）的教學(xué)設(shè)計
概念轉(zhuǎn)變的前提條件是“對現(xiàn)有概念的不滿”。對“現(xiàn)有概念的不滿”，不僅與學(xué)習(xí)者面對的情景有關(guān)，而且與學(xué)習(xí)者對自身原有認知的清晰度有關(guān)。學(xué)習(xí)者對自身的原有認知越清晰，面臨新的問題情境時，產(chǎn)生的沖突將越強烈。本課教學(xué)時，先安排下述復(fù)習(xí)回顧活動：請同學(xué)們結(jié)合已有經(jīng)驗與知識（如強弱電解質(zhì)電離、溶液酸堿性等），思考如下問題：
（1）純水會發(fā)生怎樣的電離？常溫下，純水中的c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系如何？
（2）對于水溶液而言，溶液的酸堿性與溶液中c（H＋）、c（OH－）大小有何關(guān)系？
（3）酸（或堿）溶于水后形成的溶液顯酸（或堿）性，為什么？歸納總結(jié)：酸（或堿）溶于水形成的溶液顯酸（或堿）性，是因為酸（或堿）電離出H＋（或OH－），導(dǎo)致溶液中c（H＋）大于（或小于）c（OH－）。
設(shè)置三個問題供學(xué)生思考，強化學(xué)生對水的電離、溶液酸堿性與c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系的認識，并激活“電離模型”。其目的不僅為鹽溶液酸堿性分析奠定基礎(chǔ)，并為后認知沖突作鋪墊。在完成上述教學(xué)任務(wù)之后，接著安排如下探究活動：提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／LCH3COONa溶液，請分析與預(yù)測：
（1）CH3COONa在水中如何電離？是否產(chǎn)生H＋或OH－？
（2）請預(yù)測：CH3COONa溶液顯酸性、中性還是堿性？為什么？實驗活動：請在預(yù)測基礎(chǔ)上，用pH試紙測定該溶液的pH。要求“分析與預(yù)測”的目的在于引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“電離模型”解釋未知溶液酸堿性，為認知沖突埋下伏筆；“實驗活動”的目的，則讓學(xué)生親自獲取感性材料，強烈感知預(yù)測和實驗結(jié)果差異性，從而產(chǎn)生強烈的認知沖突，誘發(fā)學(xué)生對“電離模型”的不滿。接下來，并不急于分析醋酸鈉溶液為何顯堿性，而是安排學(xué)生反思與動手實驗。具體安排如下：提出問題：請反思自己的“分析與預(yù)測”及“實驗活動”，看看是否存在問題。實驗活動：請重測CH3COONa溶液的pH，并用同樣方法測0．1mol／LNH4Cl溶液的pH。將結(jié)果填入表中。反思的目的，在于確認自己的分析與pH檢測無誤；實驗活動的目的，不僅確認醋酸鈉溶液pH確實顯堿性并獲取更多的事實證據(jù)，同時得出鹽溶液可呈堿性、也可以呈酸性的事實，從而進一步認識到“電離模型”的局限，激發(fā)建構(gòu)新思維的驅(qū)動力。前面的教學(xué)活動，為“概念轉(zhuǎn)變”提供了前提條件。接下來的教學(xué)，便是要引導(dǎo)學(xué)生探究，以期建立“水解模型”。教學(xué)安排如下：提出問題：
1．請結(jié)合醋酸鈉溶液顯堿性的實驗事實，思考并討論下述問題：
（1）該溶液體系存在哪些電離？是否可逆？電離出哪些微粒？
（2）溶液中H＋、OH－均來自水的電離，對于純水電離而言，c（H＋）應(yīng)等于c（OH－）。為何該溶液中c（H＋）小于c（OH－）？是不是體系中哪些微粒結(jié)合了水電離產(chǎn)生的H＋？請結(jié)合溶液中的微粒加以分析。
2．按前述醋酸鈉溶液顯堿性的分析思路，探討NH4Cl溶液顯酸性的原因。
3．和同學(xué)交流討論，并用自己話語歸納總結(jié)鹽溶
液顯酸性或堿性的原因。引導(dǎo)學(xué)生從同時考慮醋酸鈉和水的電離、電離是否可逆、電離產(chǎn)生的微粒出發(fā)，并從系統(tǒng)中微粒相互作用的視角分析醋酸鈉溶液中c（H＋）、c（OH－）變化的原因。之后，遵循這樣的思路，分析討論NH4Cl溶液顯酸性的原因。經(jīng)歷這樣的探究活動，學(xué)生將初步建起了鹽溶液酸堿性分析的基本思路，初步形成鹽類水解的概念，初步建立起體系中微粒間的相互作用、水的電離平衡及移動、鹽溶液的酸堿性等整體性認識。這樣的學(xué)習(xí)，解決了“新概念的可理解性”、“新概念的合理性”問題，從而有利于概念轉(zhuǎn)變。學(xué)生雖然建立起對“鹽類的水解”概念及“水解模型”的初步認識，但還需進一步檢驗。因此，接下來的教學(xué)，要讓學(xué)生從理論與實踐兩個層面去論證“水解模型”的合理性。教學(xué)過程如下：問題討論：
1．為何鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合？你將如何證明？
2．根據(jù)你的分析，預(yù)測Na2CO3及Al2（SO4）
3溶液酸堿性，并從微觀視角加以分析。實驗活動：
1．設(shè)計實驗并驗證“鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)；
2．用pH試紙測定0．1mol／LNa2CO3、Al2（SO4）3及KNO3溶液的pH，并將實驗結(jié)果與預(yù)測相對比。本階段教學(xué)任務(wù)的功能如下：一是寄希望于學(xué)生能從弱電解質(zhì)電離平衡的角度，認識到溶液體系中若同時存在弱堿的金屬離子與OH－、弱酸的酸根離子與H＋時，將結(jié)合為弱電解質(zhì)分子并建立起平衡，再用實驗來證實；二是應(yīng)用“水解模型”去預(yù)測未知鹽溶液的酸堿性，并通過實驗來證實。最終，讓學(xué)生從理論和實踐層面證實“水解模型”合理性，同時體驗“新概念的有效性”。到此為止，學(xué)生將體驗到“電離模型”不合理性，體驗到“水解模型”的可接受性、合理性及有效性，從而較好地達成“概念轉(zhuǎn)變”———即判斷溶液酸堿性從“電離模型”轉(zhuǎn)向“水解模型”。但是，教學(xué)并不能到此為止，還需繼續(xù)安排相關(guān)的學(xué)習(xí)活動。提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／L的NaCl、KNO3溶液，請預(yù)測這兩種溶液的pH，并從微觀視角加以分析。實驗活動：請用pH試紙檢測上述兩種溶液的pH。交流討論：
（1）你的預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果是否一致？
（2）若不一致，請分析其可能原因；
（3）結(jié)合前面六種鹽溶液酸堿性及微觀視角的分析，總結(jié)分析鹽溶液的思路。本階段活動的安排，旨在讓學(xué)生認識到鹽溶液還可能顯中性。這是其一；第二，通過提供鹽類水解的“反例”（即有些鹽并不水解），進一步深化對“水解模型”的認識（此類鹽不水解，照樣可以用“水解模型”解釋———因為此類鹽電離時既不產(chǎn)生弱酸根離子，也不產(chǎn)生弱堿的金屬陽離子，將不會結(jié)合水電離出來的H＋、OH－而不破壞水的電離平衡，故其溶液顯中性）。至此，學(xué)生借助“水解模型”全面解釋了各類鹽（能水解的鹽、不能水解的鹽）溶液的酸堿性，深刻認識到“水解模型”的合理性和有效性，將牢固建立分析溶液酸堿性的新模型。最后，安排如下活動，幫助學(xué)生總結(jié)溶液酸堿性判斷兩類模型（“電離模型”和“水解模型”）的適用對象與分析思路，達成本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。提出問題：現(xiàn)有稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸鈉溶液、氯化鐵溶液及硅酸鈉溶液。
（1）哪些溶液顯酸性？哪些溶液顯中性？哪些溶液顯堿性？
（2）以上述顯酸性溶液為例，從微觀角度分析它們顯酸性的原因。
（3）結(jié)合問題（2），總結(jié)可從哪些角度分析溶液的酸堿性？
（4）結(jié)合（3）的分析，在分析電解質(zhì)溶液酸堿性時，哪些溶液只需考慮電解質(zhì)的電離？哪些溶液需要同時考慮電解質(zhì)和水的電離？建立在學(xué)習(xí)已有經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行“概念轉(zhuǎn)變”的教學(xué)，從而幫助學(xué)生正確理解并掌握科學(xué)概念，是目前學(xué)習(xí)心理學(xué)研究的一個重要課題。前面以“鹽類的水解”（第一課時）為例，闡述如何開展基于“概念轉(zhuǎn)變”的教學(xué)設(shè)計，以期促進學(xué)生對“鹽類的水解”概念和本質(zhì)的理解與把握，從而實現(xiàn)化學(xué)教育提升學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)。
作者：楊啟寧 楊梓生 單位：連城縣第三中學(xué) 龍巖市普通教育教學(xué)研究室