李少坤

摘要：初三“溶液”單元化學概念較多，學生難以理解概念的核心要素和概念之間隱含的邏輯聯(lián)系。巧用圖表促進學生厘清飽和溶液與濃溶液之間的關系，理解飽和溶液與不飽和溶液的轉(zhuǎn)化方法以及結晶方法，理解溶解度與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)之間的關系，以及構建本單元概念之間的邏輯聯(lián)系，增強對單元概念的整體認知。

關鍵詞：化學概念；圖表；溶液單元；復習課

文章編號：1005–6629（2017）12–0047–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 研究背景

化學概念是將化學現(xiàn)象和事實經(jīng)過分析、比較、抽象、概括等方法加工整理出來的理性知識，是已經(jīng)剝離了表象的一種高級思維形態(tài)，反映著化學現(xiàn)象及事物的本質(zhì)屬性，是化學學科知識體系的基礎，也是化學教學的核心內(nèi)容[1]。

由于以下幾點原因，初中學生對理解化學概念存在普遍困難[2]。一是學生的思維發(fā)展水平處于由具體形象思維向邏輯抽象思維、從經(jīng)驗型向理論型過渡的時期；二是學生往往采用死記硬背和練習鞏固的方式學習化學概念，沒有從本質(zhì)上理解概念的核心要素；三是部分教師沒有注意概念之間隱含的邏輯聯(lián)系，沒有將概念知識網(wǎng)絡化。因此，化學概念是初中教學的難點之一，采用何種有效的方法或策略突破化學概念教學，成為教師進行概念教學設計時關注的重點問題。

2 “溶液”單元教學策略的確立

2.1 “溶液”單元的概念構成及教學中存在的問題

人教版實驗教科書九年級《化學》第九單元“溶液”涉及較多的概念，內(nèi)容豐富，關聯(lián)復雜，具體的概念[3]及相互關系（如箭頭所示）見圖1。

在平時的教學中，筆者通過課堂觀察和作業(yè)反饋發(fā)現(xiàn)部分學生對本單元的學習存在以下問題：一是沒有厘清飽和溶液和濃溶液之間的關系，認為飽和溶液就是濃溶液；二是對某些概念的核心要素理解不透，導致不能準確理解飽和溶液與不飽和溶液的轉(zhuǎn)化、結晶的方法等；三是不能準確把握溶液單元的概念之間量的變化關系，如將硝酸鉀不飽和溶液轉(zhuǎn)化成飽和溶液至有固體不溶時，溶解度、溶質(zhì)質(zhì)量、溶液質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的變化情況等。

筆者在2016年4月“國培計劃”湖北省級團隊骨干授課活動中，講授了以“溶液”為主題的單元復習課，巧用圖表有效突破了本單元概念教學的難點。

2.2 圖表在“溶液”教學中的作用

幫助學生掌握概念的教學策略有概念關系圖、直角坐標圖和表格對比法等[4，5]。概念關系圖是以知識之間的邏輯聯(lián)系為核心，以發(fā)散思維的方式展開聯(lián)想，幫助學生形成具有一定范疇和層級關系的知識網(wǎng)絡結構圖。直角坐標圖是以“質(zhì)點的運動變化過程”為核心，以數(shù)形結合為載體，幫助學生理解某一變化過程中引起量變情況的本質(zhì)原因。表格對比法是以尋找概念或原理之間的相同點和相異點為基礎，直觀呈現(xiàn)概念的相關要素，通過辨析促進對概念和原理的理解。

在明確學生學習溶液概念時存在的問題，深入分析問題成因和概念教學策略的基礎上，筆者采用直觀的表格信息對比、直角坐標圖中質(zhì)點的運動變化、形象感性的圖形等效變化等教學策略，促進學生理解概念的核心要素以及概念之間的關系，完善學生的認知結構，優(yōu)化認知策略，以此形成對本單元概念的整體認知，最終達到有效建構“溶液”單元概念知識的目的。

3 利用圖表的“溶液”單元教學設計及說明

3.1 促進學生厘清飽和溶液和濃溶液之間的關系

通過對本單元的學習，學生知道濃溶液是在一定質(zhì)量的溶劑中溶解較多質(zhì)量的溶質(zhì)得到的溶液，飽和溶液是在一定條件下不能再溶解該溶質(zhì)的溶液。學生往往在沒有厘清飽和溶液和濃溶液之間的關系的情況下，認為飽和溶液就是濃溶液。為促進學生正確理解這兩個概念之間的關系，筆者設計了如下教學過程。

問題情境：根據(jù)信息將表格填寫完整，見表1（斜體字部分的內(nèi)容為答案）。

引導學生根據(jù)信息分析氫氧化鈣、硝酸鉀充分溶解后，所得溶液是否為飽和溶液，是濃溶液還是稀溶液，并進一步分析飽和溶液與濃、稀溶液之間的關系。對比分析表格中的數(shù)據(jù)，學生得出結論是：飽和溶液、不飽和溶液都可能是濃溶液，也可能是稀溶液，但是在相同溫度下，同種溶質(zhì)的飽和溶液一定比它的不飽和溶液要濃。

接下來展示如下圖形（見圖2）。其中A表示在一定溫度下濃的飽和溶液；B表示在一定溫度下稀的飽和溶液；C表示在一定溫度下稀的不飽和溶液；D表示在一定溫度下濃的不飽和溶液。

顯然，對表格數(shù)據(jù)進行對比分析，能有效促進學生厘清飽和溶液和濃溶液之間的關系，借鑒數(shù)學中的集合圖形來描述有關化學概念之間的邏輯關系，則能更加直觀形象地呈現(xiàn)出相似化學概念之間的區(qū)別與聯(lián)系[6]。

3.2 強化對“溶液”單元概念核心要素的理解

3.2.1 促進學生理解飽和溶液與不飽和溶液的轉(zhuǎn)化方法

為了促進學生理解飽和溶液與不飽和溶液轉(zhuǎn)化方法的本質(zhì)原因，形成科學合理的認知結構，筆者設計了如下教學過程。

首先引導學生回顧制作溶解度曲線的原理和方法，以及溶解度曲線包含的顯性和隱性信息，然后創(chuàng)設問題情境，以數(shù)形結合的方式，分析坐標系中質(zhì)點的運動變化規(guī)律，以及圖形等效變化突破飽和溶液與不飽和溶液的轉(zhuǎn)化方法這個教學難點。

問題情境：這是在一定溫度下，處于A點的不飽和硝酸鉀溶液，可以采用哪些方法使其轉(zhuǎn)化成飽和溶液？轉(zhuǎn)化過程中A點如何移動？（見圖3）endprint

引導學生分析思考：曲線上的點表示飽和狀態(tài)，要使處于A點的不飽和溶液轉(zhuǎn)化成飽和溶液，只需采取一定的操作使A點移動到曲線上即可。通過引導，學生很容易理解在溫度不變的情況下，向溶液中加入硝酸鉀，使溶質(zhì)的質(zhì)量增加，此時溶液的溫度不變，故A點豎直向上運動，直至移動到曲線上的B點，轉(zhuǎn)化成飽和溶液；或者降低溫度，此時溶液中溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量都不變，故A點水平往左向靠近溶解度曲線的方向移動（或A點向減小溶解度的方向移動），直至移動到曲線上的C點，轉(zhuǎn)化成飽和溶液。

對于蒸發(fā)溶劑使硝酸鉀不飽和溶液轉(zhuǎn)化成飽和溶液，無法用上述圖像中的“質(zhì)點移動”來呈現(xiàn)其變化過程。接下來采用圖形等效變化，以另一種直觀圖形來解決此問題，見圖4。

在學生充分理解溶解度曲線含義的基礎上，利用直觀易懂的“圖像中的質(zhì)點移動”和“圖形等效變化”等動態(tài)變化分析法，能有效促進學生理解不飽和溶液與飽和溶液轉(zhuǎn)化方法的本質(zhì)原因，也有助于學生將難以理解的化學概念轉(zhuǎn)化為直觀易懂的視覺信息，并將其轉(zhuǎn)換成有意義的形式后進入自身信息編碼系統(tǒng)[7]，并重新建構原有的知識結構，形成對飽和溶液概念的整體認知，達到有效學習化學概念的目的。

3.2.2 促進學生理解結晶方法

通過新授課學習，學生知道蒸發(fā)結晶和降溫結晶這兩種結晶方法，將氯化鈉或硝酸鉀的飽和溶液蒸發(fā)溶劑或者降低溫度時，都會有晶體析出。教師在授課時大多數(shù)采用直接講授或?qū)嶒炑菔镜姆绞礁嬖V學生結晶方法：氯化鈉應采用蒸發(fā)結晶，硝酸鉀應采用降溫結晶。但由于學生沒有理解結晶方法內(nèi)在的本質(zhì)原因，故在學習過程中產(chǎn)生了迷思現(xiàn)象，做題時只會按教師講授的方法生搬硬套，在結晶方法的選擇問題上，經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，在描述用結晶法提純物質(zhì)的實驗操作過程時，總感覺力不從心。

為了促進學生理解選擇結晶方法的本質(zhì)原因，筆者以計算表格數(shù)據(jù)，對比揭示本質(zhì)原因，根據(jù)圖像總結規(guī)律的方式開展教學，設計的教學過程如下。

問題情境1：氯化鈉和硝酸鉀在不同溫度下的溶解度，見表2?，F(xiàn)有分別用100g水配制成溫度為100℃的氯化鈉飽和溶液與硝酸鉀飽和溶液。以上兩種飽和溶液，可采用哪些方法得到晶體？并說明理由。

引導學生根據(jù)飽和溶液和溶解度的概念，分析從上述兩種溶液中得到晶體的方法，初步理解蒸發(fā)結晶和降溫結晶的原理。

問題情境2：若均采用降溫結晶的方法，分別將上述溶液從100℃降低溫度至20℃，分析兩種溶液中析出晶體的質(zhì)量各是多少？根據(jù)計算結果分析兩種溶液最佳的結晶方法是什么？并將表格填寫完整（斜體字的內(nèi)容為對應的答案），見表3。

通過定量計算和對直觀數(shù)據(jù)進行對比分析，達到了促進學生理解結晶方法的本質(zhì)原因，達到對結晶方法科學認知的目的。

然后在回顧不同物質(zhì)的溶解度隨溫度變化情況的基礎上，尋找不同物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的特征，通過歸納總結特征中的相似性和規(guī)律，采用特征分類的方式，促進學生生成從個別物質(zhì)到一類物質(zhì)結晶方法的新認知圖式——常見的結晶方法有三種，結晶的方法由該物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的情況來決定。即溶解度受溫度變化影響不大，溶解度曲線較平緩的這類物質(zhì)適宜采用蒸發(fā)結晶的方法；溶解度受溫度變化影響較大，溶解度曲線較陡的這類物質(zhì)適宜采用降溫結晶的方法；溶解度受溫度變化影響較大，且溫度越高溶解度越小的這類物質(zhì)適宜采用升溫結晶的方法。具體圖像和規(guī)律見圖5。

通過將固體物質(zhì)的溶解度曲線與適宜的結晶方法有機整合，學生在掌握結晶方法的同時，還能體驗從個別到一般，從個性到規(guī)律，從共性到分類研究概念或物質(zhì)性質(zhì)的方法，體驗基于思維發(fā)展的學習方式，為今后形成有效的學習方法打下良好的心理基礎。

3.2.3 促進學生理解溶解度與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)之間的關系

溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是指在一定質(zhì)量的溶液中溶質(zhì)質(zhì)量所占的分數(shù)，此溶液可以是飽和溶液，也可以是不飽和溶液，學生可以通過溶劑的質(zhì)量和溶解的溶質(zhì)質(zhì)量進行相關計算。溶解度是指在一定溫度下，100g溶劑中，溶液達到飽和狀態(tài)時，溶解的溶質(zhì)質(zhì)量。因此溶解度與溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)之間存在著隱性的邏輯聯(lián)系，若教師采用的教學方式和策略不當，學生便難以理解兩者之間的關系，使之成為本單元的另一個教學難點。如何有效解決此問題是教師在單元設計中必須認真思考的問題。

筆者結合飽和溶液、溶解度和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)概念的組成要素，利用簡潔直觀的圖像表征形式，突破了此教學難點。具體活動過程如下。

問題情境：20℃時，氯化鈉的溶解度為36.0g。在此溫度下，將一定質(zhì)量的氯化鈉分多次加入到100g水中，邊加邊振蕩，所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)如何變化？并用圖像表示此過程中相關量的變化情況。

引導學生展開分析：溶液達到飽和狀態(tài)之前，加入的氯化鈉完全溶于水，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不斷增加；溶液達到飽和狀態(tài)以后，加入的氯化鈉不再溶解，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)達到最大值，即使繼續(xù)加入氯化鈉，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)也不再改變。圖像變化情況見圖6。

在此教學活動過程中，學生自發(fā)調(diào)用已有認知結構中飽和溶液、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和溶解度的概念，結合圖像直觀表征上述動態(tài)變化過程，并將這些概念有機整合，自主生成溶解度與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)之間隱性關系的認知，形成新的認知圖式。endprint

3.3 構建本單元概念之間的邏輯聯(lián)系，增強對單元概念的整體認知

學習概念的過程中，將相互關聯(lián)的知識有機地組織起來構成完整的信息系統(tǒng)，并以此形式對知識進行表征，其內(nèi)在聯(lián)系越緊密，結構化程度就越高，認知圖式就會給予信息更多的關注，進而對信息進行加工，形成新的整體認知圖式，最終達到提升學習效率的目的。為實現(xiàn)此目標，筆者以3.2.1中圖3案例為基礎，設計了如下問題情境。

問題情境：分別采用加溶質(zhì)、降低溫度、恒溫蒸發(fā)溶劑的方法，使處于A點的硝酸鉀不飽和溶液轉(zhuǎn)化成飽和溶液，直至有固體不溶物的過程中，硝酸鉀的溶解度、溶質(zhì)的質(zhì)量、溶劑的質(zhì)量、溶液的質(zhì)量和溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)變化情況如何？具體內(nèi)容見表4（表格中斜體字為對應的答案）。

在解決問題的過程中，學生自主利用本單元所有重要的概念和概念之間的相互聯(lián)系，通過分析、推理和知識應用，建構了對本單元概念的整體認知。在對所有答案進行綜合分析的過程中，學生又形成了新的認知：溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)與溶劑質(zhì)量及溶解的溶質(zhì)質(zhì)量有關；物質(zhì)的溶解度越大，其飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)也越大；溶解度隨溫度降低而減小的物質(zhì)，其飽和溶液降低溫度后，對應的點沿曲線向下運動，溶液中有晶體析出，剩余飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)逐漸降低；飽和溶液恒溫蒸發(fā)溶劑后，有晶體析出，剩余溶液依然是該溫度下的飽和溶液，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不變。

當學生對本單元的概念形成整體認知以后，采用變式練習，對習得的知識和方法進行運用、鞏固和提升。例如向硝酸鉀飽和溶液中加入硝酸鉀、加水或?qū)⑷芤荷邷囟群螅ú豢紤]水蒸發(fā)），其溶解度等相關量又如何變化？

4 展望

綜上所述，運用圖表進行概念教學能降低學生理解概念的難度；能促進學生整體建構概念之間的邏輯關系，使知識網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化；能促進學生有效提取、遷移和應用知識；能優(yōu)化學生的學習方式和學習策略，促進學生建構有效的認知方式，形成新的認知圖示，達到事半功倍的學習效果。

與此同時，我們也應該注意到不同的化學概念有不同的認知圖式，不同的圖表有不同的建構方法和策略，但是在促進學生深刻理解、靈活運用概念這一點上的作用是相同的。在化學概念教學中，如何幫助學生有效厘清化學概念的屬性和相互聯(lián)系，采用何種表征形式更有利于學生理解和掌握化學概念，如何科學創(chuàng)設問題情境有效促使學生養(yǎng)成主動建構化學概念圖式的習慣，并在建構圖式的過程中感悟圖式的特征和作用，以此優(yōu)化學生的認知策略和學習方式等等，需要我們在以后的教學中進行更深入的研究。

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