方 軍

(廣州大學(xué)附屬中學(xué)，廣東 廣州 510000)

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基于學(xué)生“弱電解質(zhì)越稀越電離”認(rèn)識(shí)的調(diào)查和分析

方 軍

(廣州大學(xué)附屬中學(xué)，廣東 廣州 510000)

“弱電解質(zhì)的電離平衡”是“水溶液中的離子平衡”中的核心概念，在“弱電解質(zhì)的電離”這節(jié)課的教學(xué)中本人以知識(shí)本位的教學(xué)為主, 通過(guò)多角度詳細(xì)的理論分析和講解來(lái)突破“越稀越電離”的教學(xué)難點(diǎn)，從問(wèn)卷調(diào)查反饋發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果不理想，反思本節(jié)課的教學(xué)存在重結(jié)論輕過(guò)程、重理論輕實(shí)踐的問(wèn)題，本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)該滲透化學(xué)核心觀念：實(shí)驗(yàn)觀、微粒觀和變化觀，幫助學(xué)生更深層次的理解概念.

弱電解質(zhì);越稀越電離;實(shí)驗(yàn)觀;微粒觀;變化觀

美國(guó)新版K-12科學(xué)教育框架認(rèn)為：“核心概念有利于學(xué)生建立新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可以發(fā)展學(xué)生靈活和連貫處理問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)科學(xué)的理解.”新的化學(xué)課程主張實(shí)施觀念教學(xué)，要更加重視學(xué)生對(duì)核心觀念與思想方法的深層理解，而不是孤立地記憶一些具體知識(shí).

一、問(wèn)題的提出

在選修四第三章第一節(jié)《弱電解質(zhì)的電離》教學(xué)完成后，布置的學(xué)生作業(yè)中，其中一道作業(yè)題為：將濃度為0.1mol·L-1HF溶液加水不斷稀釋，下列各量始終保持增大的是？

令筆者意外的是相當(dāng)一批學(xué)生不能正確分析這道題，因?yàn)樵诮虒W(xué)過(guò)程中，筆者自認(rèn)為在教學(xué)過(guò)程中對(duì)于弱電解質(zhì)越稀釋電離程度越大這個(gè)重要的結(jié)論講解得非常清楚，但是學(xué)生理解依然存在較大困難，不能理解，為什么呢？

二、弱電解質(zhì)越稀越電離教學(xué)方法

1.類比法

2.濃度商Qc與電離平衡常數(shù)K比較法

3.計(jì)算轉(zhuǎn)化率法

假設(shè)醋酸的濃度為c，電離度為α，類似化學(xué)反應(yīng)平衡，則用三段法可以表示如下：

起始濃度(mol/L)c0 0

電離濃度(mol/L)cαcαcα

平衡濃度(mol/L)c-cαcαcα

三、問(wèn)卷調(diào)查和分析

盡管在講課過(guò)程中通過(guò)多角度分析和講解，但是學(xué)生似乎對(duì)于弱電解質(zhì)越稀釋電離程度越大這個(gè)知識(shí)點(diǎn)并不是理解的很好，因此，筆者設(shè)計(jì)一份“弱電解質(zhì)越稀越電離”知識(shí)水平測(cè)試卷，內(nèi)容包括：預(yù)測(cè)冰醋酸稀釋過(guò)程中燈泡的亮度怎么變化，觀看冰醋酸稀釋過(guò)程中電導(dǎo)率(導(dǎo)電能力)變化視頻并且作出導(dǎo)電能力變化曲線圖，作出冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液內(nèi)微粒的變化圖，作出冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液內(nèi)n(H+)、c(H+)和醋酸的電離程度(α)變化取線圖.

調(diào)查對(duì)象為筆者任教班高二(1)班，共39人，調(diào)查時(shí)間是自習(xí)課的時(shí)間30分鐘，實(shí)發(fā)問(wèn)卷39份，收回問(wèn)卷39份，調(diào)查全程本人在教室操作，信度較高.

1.冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性變化預(yù)測(cè)調(diào)查結(jié)果和分析(見(jiàn)表1)

表1 冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性變化預(yù)測(cè)調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果令人驚訝，25.6%的學(xué)生不知道冰醋酸幾乎不導(dǎo)電，而是認(rèn)為開(kāi)始稀釋的時(shí)候?qū)щ娔芰κ亲顝?qiáng)的；15.4%的學(xué)生掌握了冰醋酸在稀釋過(guò)程中，加水稀釋，平衡向右移動(dòng)，越稀釋電離程度越大，但是卻忽略了水的增多對(duì)于離子濃度，對(duì)于導(dǎo)電能力也是有影響的，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論.合計(jì)有約40%的學(xué)生對(duì)于冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性變化的宏觀現(xiàn)象缺乏正確的認(rèn)識(shí).

2.觀看冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電能力變化視頻并且作出導(dǎo)電能力變化曲線圖調(diào)查結(jié)果和分析

在學(xué)生對(duì)冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性變化預(yù)測(cè)答卷完成后，播放冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電能力變化視頻，讓學(xué)生觀看并且做出導(dǎo)電能力變化曲線圖.

從答卷情況分析，絕大多數(shù)學(xué)生在觀看視頻以后，對(duì)冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性變化有了感性認(rèn)識(shí)，能正確作出導(dǎo)電能力變化曲線圖.

3.作出冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液中微粒的變化圖

在學(xué)生已經(jīng)明確冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液的導(dǎo)電能力變化后，設(shè)計(jì)的問(wèn)題是讓他們作圖定性的表示出溶液導(dǎo)電能力先增強(qiáng)后減弱過(guò)程中溶液中微觀粒子的變化.

設(shè)計(jì)的問(wèn)題是：如果用“○○”表示CH3COOH，用“○”表示CH3COO—，用“○”表示H+，請(qǐng)用5幅圖定性的表示出這三種微粒在冰醋酸稀釋過(guò)程中導(dǎo)電性的變化規(guī)律(提示：以下方框視為溶液的體積相同).

從學(xué)生作圖反饋可以看出，絕大多數(shù)的學(xué)生對(duì)冰醋酸加水越稀釋電離程度越大有較好的認(rèn)識(shí)，有9(23%)個(gè)學(xué)生作圖完全正確，如圖1所示.

有6(15.4%)個(gè)學(xué)生作圖時(shí)完全沒(méi)有考慮加水稀釋醋酸分子和醋酸根離子的濃度之和應(yīng)該變小，如圖所示2所示.

有20(51.3%)個(gè)學(xué)生作圖時(shí)當(dāng)導(dǎo)電能力減弱也即離子濃度減小時(shí)能考慮到水的體積對(duì)微粒濃度變化的影響，但是當(dāng)導(dǎo)電能力增強(qiáng)時(shí)，只考慮電離程度增大，而漏考慮水的體積對(duì)醋酸分子和醋酸根離子的濃度之和的影響，如圖3所示.

從學(xué)生對(duì)冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液中微粒的變化圖的分析來(lái)看，盡管學(xué)生對(duì)于稀釋過(guò)程中的宏觀現(xiàn)象有了感性的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)稀釋過(guò)程中的微觀粒子的變化并沒(méi)有很好的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有建立正確的微粒觀和變化觀，這實(shí)際上也正是學(xué)生對(duì)于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知的盲區(qū).而且從問(wèn)卷結(jié)果來(lái)看，能夠完全分析正確的學(xué)生正是班里對(duì)弱電解質(zhì)的電離掌握情況最好，理解最透徹的學(xué)生.

4.分別作出冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液中n(H+)、c(H+)、電離程度(α)的變化圖

問(wèn)卷設(shè)計(jì)是讓學(xué)生分別作出冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液中n(H+)、c(H+)、電離程度(α)的變化圖，從學(xué)生作圖情況來(lái)看，n(H+)、c(H+)的變化曲線，學(xué)生基本上能正確的作圖.

在電離程度(α)的電離程度的變化曲線作圖中，較多學(xué)生作圖正確，也出現(xiàn)兩種錯(cuò)誤情況，錯(cuò)誤①認(rèn)為電離度的增大速率越來(lái)越快；錯(cuò)誤②認(rèn)為電離度的增大速率先快后慢.

產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是學(xué)生只關(guān)注到電離度越來(lái)越大，但是沒(méi)有意識(shí)到電離度實(shí)際上只是電離的百分?jǐn)?shù)，它的極限是100%，并不是無(wú)限的增大，另外沒(méi)有認(rèn)識(shí)到隨著醋酸的電離平衡不斷的向右移動(dòng)，電離度的增大只能越來(lái)越慢，不可能會(huì)出現(xiàn)稀釋過(guò)程中電離度增大的速率加快的可能.

四、反思與總結(jié)

1.弱電解質(zhì)越稀越電離概念教學(xué)采用知識(shí)本位的教學(xué)策略

采用知識(shí)本位的教學(xué)策略,存在重結(jié)論輕過(guò)程、重理論輕實(shí)踐的問(wèn)題，多數(shù)學(xué)生不能深層次的理解冰醋酸(弱電解質(zhì))越稀越電離的本質(zhì)，不能正確分析冰醋酸(弱電解質(zhì))稀釋過(guò)程中溶液中微觀粒子的變化，甚至不清晰冰醋酸(弱電解質(zhì))加水稀釋過(guò)程中的宏觀現(xiàn)象.

2.弱電解質(zhì)越稀越電離概念的教學(xué)應(yīng)該滲透化學(xué)核心觀念

(1)實(shí)驗(yàn)觀.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以觀察到冰醋酸稀釋過(guò)程的宏觀現(xiàn)象，這是學(xué)生對(duì)越稀釋越電離的本質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解的知識(shí)前提，也是學(xué)生對(duì)深層次概念理解的最直接最感性的知識(shí)支撐.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象去進(jìn)行合理的解釋和分析.

(2)微粒觀.調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不清楚用冰醋酸做電導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)不能導(dǎo)電，根本的問(wèn)題是學(xué)生不清楚溶液的導(dǎo)電需要自由移動(dòng)的離子，而冰醋酸中只有微粒CH3COOH分子，沒(méi)有CH3COO—和H+.當(dāng)往冰醋酸中加入水后，溶液中則有CH3COOH的電離平衡和H2O的電離平衡，溶液中則有自由移動(dòng)的離子CH3COO—、H+和極少量的OH-，也正因?yàn)槿绱巳芤洪_(kāi)始導(dǎo)電.

(3)變化觀.知道冰醋酸的加水稀釋的宏觀現(xiàn)象，但是學(xué)生依然難以分析稀釋過(guò)程微觀粒子的變化，在教學(xué)中有必要讓學(xué)生從宏觀與微觀相結(jié)合的角度來(lái)描述和解釋(醋酸)弱電解質(zhì)的電離平衡，引導(dǎo)學(xué)生分析溶液的體積變化，各種微粒的物質(zhì)的量發(fā)生的變化，微粒物質(zhì)的量濃度發(fā)生的變化，最終分析出冰醋酸在稀釋過(guò)程的電離程度的變化.

總之，知識(shí)本位教學(xué)在強(qiáng)調(diào)知識(shí)價(jià)值的同時(shí)，忽視了學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程，忽視了學(xué)生興趣和能力的培養(yǎng).化學(xué)概念的教學(xué)要重視運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供豐富的感性認(rèn)識(shí)，圍繞核心概念的理解和應(yīng)用設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的形成、應(yīng)用和反思過(guò)程，發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)核心觀念的認(rèn)識(shí)，從而幫助學(xué)生逐漸對(duì)化學(xué)核心觀念的基本理解.

[1] 王福成．發(fā)展水溶液核心概念理解的研究[J]．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016(6)：39-41.

[2] 何彩霞．以化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)具體知識(shí)的教學(xué)[J] ．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2012(6)：3-5.

[3] 戴光宏．基于化學(xué)核心觀念教育的教學(xué)內(nèi)容分析和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)[J]．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2007(10)：11-13.

[4] 畢華林，杜明成．基于化學(xué)基本觀念構(gòu)建的教科書設(shè)計(jì)[J]．化學(xué)教育， 2007(10)：11-13.

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]

2017-05-01

方軍(1981.11-)，男，江西崇仁，廣州大學(xué)附屬中學(xué)，中學(xué)一級(jí)教師，大學(xué)本科，從事高中化學(xué)教學(xué).

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