成斌斌

摘要：化學(xué)概念常常較為抽象，理解難度大。以識(shí)記為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法不利于學(xué)生化學(xué)思維的培養(yǎng)和學(xué)科能力的提升。文章以“溶液”概念的建立為例，分析通過(guò)“境脈引領(lǐng)、宏微結(jié)合、證據(jù)推理”的途徑幫助學(xué)生進(jìn)行概念建構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)概念的深度教學(xué)，挖掘?qū)嶒?yàn)的深層價(jià)值，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：概念教學(xué);情境創(chuàng)設(shè);宏微結(jié)合;證據(jù)推理

文章編號(hào)：1008-0546（2021）06-0026-03 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.007

化學(xué)概念是人類(lèi)在認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的過(guò)程中建立起來(lái)的，是學(xué)習(xí)者對(duì)客觀事實(shí)的認(rèn)知從感性上升到理性，將其共同的本質(zhì)特征抽象并加以概括后形成的[1]。概念的形成過(guò)程是學(xué)生自我認(rèn)知意識(shí)的一種表達(dá)，也是思維的基本形式之一。隨著認(rèn)知水平的發(fā)展，概念的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)序列性的變化：從簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)到復(fù)雜關(guān)聯(lián)、從低階認(rèn)知到高階認(rèn)知。其發(fā)展過(guò)程如圖1所示：

概念的建構(gòu)需以學(xué)生的自主建構(gòu)為核心。若失去概念建構(gòu)的自主性，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中花費(fèi)大量時(shí)間背誦概念，對(duì)概念的學(xué)習(xí)止步于識(shí)記和淺層理解[2]。學(xué)生知行割裂，掌握了很多理論性的學(xué)科概念，卻不知如何進(jìn)行科學(xué)探究，更無(wú)法利用概念解決復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文從實(shí)際案例出發(fā)，以“溶液”概念的建立為例，探索核心素養(yǎng)導(dǎo)向下化學(xué)概念建構(gòu)的有效途徑。

一、依托有效情境，“境脈引領(lǐng)”引導(dǎo)概念探索

情境使得思維成為必要和得以可能。傳統(tǒng)教學(xué)通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練強(qiáng)化了學(xué)生的概念意識(shí)，但對(duì)概念的解讀、改變、遷移隨著知識(shí)的自動(dòng)化程度的提高變得越來(lái)越困難，不利于核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。而核心素養(yǎng)的關(guān)鍵特征在于學(xué)生面對(duì)不確定的情境時(shí)能否做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，這種反應(yīng)恰恰是無(wú)法自動(dòng)化的。因此在概念教學(xué)中需要引入復(fù)雜的、真實(shí)的、靈活多變的情境，設(shè)計(jì)或明或暗的學(xué)習(xí)線路，讓學(xué)生通過(guò)自行假設(shè)、探索、實(shí)踐、總結(jié)，最后將概念內(nèi)化成學(xué)生自己的知識(shí)體系[3]。

以“溶液”概念建構(gòu)過(guò)程為例。學(xué)生首先需要了解幾種常見(jiàn)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(zhì)的分散形式，最后還要了解乳化與溶解的區(qū)別。傳統(tǒng)無(wú)情境教學(xué)中以實(shí)驗(yàn)為抓手，以圖形模擬為方法，通過(guò)老師的講解幫助學(xué)生理解概念。其教學(xué)流程如圖2所示：

而“境脈引領(lǐng)”下情境化教學(xué)中以復(fù)雜生活經(jīng)驗(yàn)為情境，以層層遞進(jìn)的問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體。其教學(xué)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(shí)點(diǎn)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從識(shí)記到理解再到應(yīng)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，先掌握概念，再對(duì)概念進(jìn)行不斷的辨析和應(yīng)用，直到最后完成復(fù)雜任務(wù)，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)。這樣的教學(xué)聚焦“概念是什么”，是對(duì)概念的基礎(chǔ)性教學(xué)。學(xué)生在課后通過(guò)背誦掌握概念，通過(guò)人為創(chuàng)設(shè)的、脫離實(shí)際情境的各種習(xí)題理解和運(yùn)用概念。學(xué)生不能準(zhǔn)確理解概念的本質(zhì)及不同概念間的區(qū)別和聯(lián)系，其認(rèn)知能力和思維水平都沒(méi)有被引向更深層次的發(fā)展。

圖3中，教師創(chuàng)設(shè)復(fù)雜的、真實(shí)的生活情境，在情境發(fā)展變化過(guò)程中設(shè)立有質(zhì)量的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)習(xí)。學(xué)生在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，順應(yīng)情境的發(fā)展，進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)知活動(dòng)，在問(wèn)題中探究，在活動(dòng)中思考，在矛盾中思辨。學(xué)生在自主構(gòu)建概念的同時(shí)，體驗(yàn)了概念的生成過(guò)程，拓展了概念的實(shí)踐價(jià)值。這樣的學(xué)習(xí)既讓學(xué)生體會(huì)到了化學(xué)的生活味，又幫助他們從學(xué)科、生活等多角度深入認(rèn)識(shí)了“溶液”概念的本質(zhì)。

二、依托信息技術(shù)，“宏微結(jié)合”助力概念生成

“宏微結(jié)合”是化學(xué)學(xué)科的重要方法，在學(xué)習(xí)中能有效幫助學(xué)生構(gòu)建核心概念。其中“宏”主要指通過(guò)觀察宏觀現(xiàn)象掌握物質(zhì)的性質(zhì)和變化，“微”主要是指通過(guò)電子成像、數(shù)據(jù)傳輸、曲線繪制、動(dòng)畫(huà)模擬等技術(shù)手段感知微觀變化過(guò)程。

1.宏微結(jié)合區(qū)分溶液和濁液

溶液和濁液的宏觀特征區(qū)別在于是否“均一、穩(wěn)定”。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中教師以實(shí)驗(yàn)為抓手，通過(guò)觀察“分散后顏色是否均勻”來(lái)理解“均一性”，觀察“靜置后是否分層”來(lái)理解“穩(wěn)定性”。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)后常存有疑問(wèn)如：生活中豆?jié){牛奶等物質(zhì)也均一穩(wěn)定，不易分層，是否是溶液呢？諸如此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生既是學(xué)生思維發(fā)展的體現(xiàn)，也說(shuō)明學(xué)生對(duì)均一、穩(wěn)定的理解未能深入本質(zhì)。對(duì)此，教師可以依托信息技術(shù)的發(fā)展，將先進(jìn)的儀器引入課堂，讓肉眼不可見(jiàn)的微小粒子在顯微鏡下顯現(xiàn)出來(lái)。課堂實(shí)錄如下：

【提出問(wèn)題】蛋糕原料中各物質(zhì)在水中的分散現(xiàn)象是否相同？

【分組實(shí)驗(yàn)】面粉、蔗糖、食鹽、植物油在水中的分散

【歸納小結(jié)】上述分散體系可分為濁液和溶液，溶液均一穩(wěn)定，濁液不均一不穩(wěn)定。

【演示實(shí)驗(yàn)】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(jìn)行觀察。

【歸納小結(jié)】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(shí)，固體小顆粒由于重力作用，易下沉;小油滴們一旦接觸到對(duì)方容易融合在一起形成更大液滴從而上浮。因此濁液不穩(wěn)定。溶液中的粒子在顯微鏡下不可見(jiàn)，是比顆粒更小的微粒。

借助信息技術(shù)的發(fā)展，將電子顯微鏡引入到實(shí)驗(yàn)觀察中，讓“不可見(jiàn)”變?yōu)椤翱梢?jiàn)”，幫助學(xué)生從宏觀特征和微觀本質(zhì)兩個(gè)方面對(duì)溶液和濁液進(jìn)行觀察分析。這樣的學(xué)習(xí)方式不僅能讓學(xué)生對(duì)“均一、穩(wěn)定”的理解更深刻，還能帶領(lǐng)學(xué)生體會(huì)科技發(fā)展給科學(xué)研究帶來(lái)的助力，體驗(yàn)探究微觀世界的一般方法。

2.宏微結(jié)合區(qū)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(duì)均一穩(wěn)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(tǒng)教學(xué)過(guò)程中教師以實(shí)驗(yàn)為抓手，通過(guò)觀察“乳化后的混合體系變得更均一穩(wěn)定了，但仍然渾濁”來(lái)理解“以上聯(lián)系和區(qū)別”，學(xué)生難理解，易混淆。對(duì)此，教師可以依托信息技術(shù)的發(fā)展，將宏觀實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)模擬相結(jié)合。課堂實(shí)錄如下：

【提出問(wèn)題】在乳化劑的乳化下，植物油在水中的分散產(chǎn)生了什么變化？

【分組實(shí)驗(yàn)】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(dòng)畫(huà)模擬】乳化的微觀過(guò)程模擬

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

借助信息技術(shù)的手段，用動(dòng)畫(huà)模擬乳化的微觀過(guò)程，并將宏觀實(shí)驗(yàn)與動(dòng)畫(huà)模擬相結(jié)合，能幫學(xué)生更好地理解乳化的過(guò)程和原理，從而對(duì)溶解與乳化的本質(zhì)進(jìn)行辨析。

三、依托化學(xué)實(shí)驗(yàn)，“證據(jù)推理”深化概念理解

“證據(jù)推理”中，“證據(jù)”是前提條件，“推理”是思維過(guò)程。在化學(xué)學(xué)科的發(fā)展中，證據(jù)推理貫穿于整個(gè)科學(xué)探究的過(guò)程。研究者常常根據(jù)一個(gè)或一些事實(shí)（包括生活現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、調(diào)查資料及科學(xué)史料等）得出另一個(gè)新的假說(shuō)，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)中的證據(jù)推理可以理解成“基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，通過(guò)分析推理加以證實(shí)或證偽，最終建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系”[4]。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，具有鮮明的實(shí)踐屬性和證據(jù)功能，因此依托實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“證據(jù)推理”在化學(xué)課堂教學(xué)中極易開(kāi)展。教師以真實(shí)的探究、可靠的證據(jù)和填密的邏輯為起點(diǎn)，設(shè)計(jì)有效的基于證據(jù)的課堂教學(xué)活動(dòng);學(xué)生通過(guò)感受、體驗(yàn)、理解證據(jù)推理的思維方式對(duì)概念建立的重要作用，獲得高品質(zhì)的思維方法。教師與學(xué)生互相合作，互動(dòng)發(fā)展[5]。

要建立“溶液”概念，就要理解溶解過(guò)程。溶解是指物質(zhì)以分子或離子的形式均勻分散到另一種物質(zhì)中的過(guò)程。傳統(tǒng)教學(xué)以動(dòng)畫(huà)對(duì)氯化鈉、蔗糖溶解的微觀過(guò)程給予結(jié)論性模擬，再由學(xué)生對(duì)其進(jìn)行表達(dá)，屬于結(jié)論給予型教學(xué)。結(jié)論的產(chǎn)生缺乏有力的事實(shí)依據(jù)進(jìn)行支撐。對(duì)此教師可以依托化學(xué)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生將“證據(jù)推理”的意識(shí)運(yùn)用于本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。課堂實(shí)錄如下：

【提出問(wèn)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(shí)驗(yàn)】檢驗(yàn)水、食鹽溶液和蔗糖溶液的導(dǎo)電性。

【歸納小結(jié)】食鹽和蔗糖在水中分散的微粒的電性不同。

【動(dòng)畫(huà)模擬】食鹽、蔗糖在水中溶解的微觀過(guò)程。

【歸納小結(jié)】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(dǎo)電能力不同。且受電性影響，分散時(shí)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(shí)驗(yàn)】利用電導(dǎo)率傳感器測(cè)定食鹽溶解過(guò)程中電導(dǎo)率變化。注意測(cè)定時(shí)先不攪拌，一段時(shí)間后用磁力攪拌器勻速攪拌，并以曲線形式呈現(xiàn)結(jié)果。

【歸納小結(jié)】（1）溶解是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程;（2）攪拌可以加快溶解的速率;（3）溶液導(dǎo)電性強(qiáng)弱和溶液中離子的濃度有關(guān)。

將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)從定性走向定量，能挖掘?qū)嶒?yàn)的深層價(jià)值，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。而定性實(shí)驗(yàn)與動(dòng)畫(huà)模擬相結(jié)合，能更有效地幫助學(xué)生搭建宏觀與微觀的橋梁，有利于學(xué)科思維的培養(yǎng)。在此過(guò)程中，溶液導(dǎo)電能力不同成為事實(shí)證據(jù)，學(xué)生由此對(duì)推理出微觀分散微粒不同的結(jié)論;電導(dǎo)率變化曲線的呈現(xiàn)成為事實(shí)證據(jù)，學(xué)生由此對(duì)溶解的動(dòng)態(tài)過(guò)程及溶解速率的影響因素進(jìn)行推理。這樣的思維過(guò)程既增強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)，又使得學(xué)生對(duì)溶解概念的理解更加深刻。

四、結(jié)語(yǔ)

基于核心素養(yǎng)的化學(xué)概念建構(gòu)從知識(shí)基礎(chǔ)上看，需要學(xué)生理解概念、應(yīng)用概念、遷移創(chuàng)新。從學(xué)科能力上看，需要學(xué)生建立起知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與能力表現(xiàn)的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，經(jīng)過(guò)從陳述性概念到程序性分析再到觀念化構(gòu)建的主動(dòng)認(rèn)識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，在教學(xué)過(guò)程中教師可以多渠道嘗試，幫助學(xué)生尋找概念建立的有效途徑，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)科能力。

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