韓慧磊 孫影 劉亞麗

摘要：離子反應(yīng)是高中化學(xué)核心概念之一，對整個(gè)中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要作用。學(xué)生在離子反應(yīng)概念理解上存在諸多相異構(gòu)想，阻礙科學(xué)概念建構(gòu)。在已有研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一組具有針對性的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，基于POE策略對離子反應(yīng)專題進(jìn)行復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)，以期實(shí)現(xiàn)有效的概念轉(zhuǎn)變，從而為離子反應(yīng)知識的教學(xué)實(shí)踐及學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：素養(yǎng)發(fā)展;離子反應(yīng);POE策略;復(fù)習(xí)課

文章編號：1008-0546（2021）04-0078-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.020

一、問題的提出

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生經(jīng)過化學(xué)課程學(xué)習(xí)而逐步形成和發(fā)展的正確價(jià)值觀、關(guān)鍵能力和必備品格[1]。2017年版化學(xué)新課標(biāo)構(gòu)建了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)容體系及其發(fā)展水平[2]，其中“宏觀辨識與微觀探析”既是化學(xué)學(xué)科重要觀念，又是化學(xué)問題解決的思維視角;“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”則是對物質(zhì)及其變化的認(rèn)識方式[3，4]。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在學(xué)生的全面發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

離子反應(yīng)知識不僅是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)、化學(xué)基本觀念（如微粒觀、變化觀）的集中載體[5]，還有助于學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。然而離子反應(yīng)涉及的概念較多;初中已有的知識經(jīng)驗(yàn)會對離子反應(yīng)本質(zhì)的學(xué)習(xí)造成一定的干擾;且部分學(xué)生缺乏必要的微觀想象，導(dǎo)致學(xué)生宏微觀視角轉(zhuǎn)換存在困難，使得離子方程式意義理解以偏概全，以及無法準(zhǔn)確把握多種離子反應(yīng)的定量關(guān)系[6-10]。

對已有離子反應(yīng)相異構(gòu)想測查研究進(jìn)行梳理，得出相異構(gòu)想主要集中在以下幾點(diǎn)：（1）所有的離子都會參加離子反應(yīng);（2）離子反應(yīng)發(fā)生時(shí)離子濃度一定降低;（3）有關(guān)量的離子方程式書寫較困難[11-14]。結(jié)合多位一線教師訪談，了解到學(xué)生在相關(guān)知識學(xué)習(xí)時(shí)也存在類似問題，例如：不能建立起微觀認(rèn)識角度;對反應(yīng)的先后順序和反應(yīng)的比例關(guān)系（即少量與過量的問題）存在困惑;對本質(zhì)理解停留在知識記憶、概念背誦階段。在此背景下，通過分析找出學(xué)生存在的相異構(gòu)想，作為生長點(diǎn)和進(jìn)階起點(diǎn)，并進(jìn)行有針對性的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為學(xué)生概念轉(zhuǎn)變和素養(yǎng)發(fā)展提供支架。采用POE教學(xué)策略進(jìn)行“水溶液中的離子行為”專題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)，在分析實(shí)驗(yàn)過程中幫助學(xué)生建立分析問題的微觀視角、增強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)意識，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念構(gòu)建和素養(yǎng)發(fā)展。

二、基于進(jìn)階起點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)

為突破上述相異構(gòu)想，設(shè)計(jì)相對應(yīng)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，通過微觀反應(yīng)本質(zhì)曲線可視化，搭建宏微世界的橋梁，促進(jìn)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變和視角轉(zhuǎn)變。以“所有的離子都會參加離子反應(yīng)”這一相異構(gòu)想為例，采用電導(dǎo)率傳感器分別測定0.1000mol/L H2SO4溶液、0.1000mol/L Na2SO4溶液滴定20ml 0.01000mol/L Ba（OH）2溶液（滴有酚酞溶液）導(dǎo)電率變化，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及導(dǎo)電率曲線變化。通過對比導(dǎo)電率下降趨勢的異同，幫助學(xué)生理解“在一些離子反應(yīng)中，溶液中所有離子都參與反應(yīng)，而也有一些離子反應(yīng)，溶液中僅部分離子參與反應(yīng)”，轉(zhuǎn)變學(xué)生“溶液中所有離子都參與反應(yīng)”的相異構(gòu)想。為保障實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可重復(fù)性，本文所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行多次平行實(shí)驗(yàn)。

考慮到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器尚未普及、學(xué)生時(shí)間緊張等客觀因素，將開發(fā)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)制作成實(shí)驗(yàn)視頻資源，方便教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)教育資源供給。該資源既可用于課堂實(shí)驗(yàn)案例，也可以作為翻轉(zhuǎn)課堂的課前資料。具體實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)驗(yàn)視頻二維碼見教學(xué)流程部分。

三、基于素養(yǎng)發(fā)展的離子反應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)

POE策略是預(yù)測—觀察—解釋（Piredict-Obser-ve-Explain）策略英文首字母的縮寫。預(yù)測是學(xué)生根據(jù)已有知識，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果進(jìn)行預(yù)測;觀察是學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與自己的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較;解釋是針對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與自己預(yù)測的結(jié)果之間的不同，學(xué)生之間進(jìn)行討論，解釋其中的原因。POE策略環(huán)節(jié)的設(shè)置，不僅能有效地產(chǎn)生認(rèn)知沖突[15]，還能通過解釋過程，幫助學(xué)生建立起證據(jù)意識。結(jié)合上述相異構(gòu)想分析、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和具體的POE教學(xué)策略，對教學(xué)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體流程示意圖見圖1，具體過程見表1。

四、基于素養(yǎng)發(fā)展的離子反應(yīng)教學(xué)反思

素養(yǎng)的發(fā)展不是一蹴而就的，而化學(xué)概念的建立也較為困難。本復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)在已有離子反應(yīng)相異構(gòu)想研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展相聯(lián)系、螺旋上升的一組數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，通過POE教學(xué)策略，讓學(xué)生在預(yù)測-觀察-解釋的過程中暴露相異構(gòu)想、產(chǎn)生認(rèn)知沖突，并通過解釋環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念的形成。與此同時(shí)，通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)生成的曲線，幫助學(xué)生建立微觀認(rèn)識事物的視角，并通過四重表征之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)學(xué)生多角度看待問題、分析問題的能力。而實(shí)驗(yàn)曲線這一生成性證據(jù)，不僅有助于學(xué)生證據(jù)意識的發(fā)展，還在預(yù)測和解釋過程中，讓學(xué)生建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。此外，本研究還結(jié)合一線教學(xué)實(shí)際，建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和信息技術(shù)能力的同時(shí)，豐富課程和教學(xué)資源，促進(jìn)教育資源供給。

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*本文系2019年度安徽師范大學(xué)研究生科研創(chuàng)新與實(shí)踐項(xiàng)目（2019kycx034）研究成果。

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