基于实验与追问优化化学概念认知

    徐春芬

    [摘要]化学概念是认识、学习、研究化学的基础，化学概念教学承担着建立与形成正确化学观念的重要任务。在实际教学中，化学概念的教学重知识的传授和技能的训练，而忽视了让学生经历化学概念的建立过程，教学定位存在偏差。实验与追问教学策略的结合能够引发认知冲突，突破化学概念的认知障碍，激活化学概念的认知生成，拓宽化学概念的认知价值，从而培養学生的质疑能力，激发学生的学习动力与探究欲望，继而优化了化学概念教学。

    [关键词]化学概念;实验;追问;认知

    [中图分类号]G633.8[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0067-02

    化学概念是认识、学习、研究化学的基础，化学概念教学承担着建立与形成正确化学观念的重要任务。但在实际的教学实践中，我们一直困惑于同一个概念讲了很多遍，学生还是不理解，然后就主观地认为学生没有理解的原因是题目练习得少，而没有意识到我们的概念教学出了问题。我们把许多化学概念教学课上成了技能训练课。如电离的教学重点定位在电解质与非电解质的判断、电离方程式的书写上;离子反应的教学重点落在离子共存的判断、离子反应方程式的书写上;化学键的教学，我们会用半节课的时间让学生练习电子式的书写;氧化还原反应的教学等同于氧化还原反应的配平;原电池的教学等同于电极反应、总反应方程式的书写;等等。化学概念的教学重知识的传授和技能的训练，而忽视了让学生经历化学概念的建立过程，教学定位存在偏差。化学物质的认识与研究离不开“实验”，而“追问”能够引发认知冲突，引导学生挖掘知识的内在价值，从而培养学生的质疑能力，继而激发学生的学习动力与探究欲望，让化学课堂走向深度学习。笔者近年来不断尝试通过实验与追问的教学来促进学生对化学概念的理解，取得了较好的教学效果。

    一、实验与追问。突破了化学概念的认知障碍

    化学概念的教学需要教师对概念原理有着深刻的理解，能够正确分析学生认知的障碍点，从而选择恰当的切人点，引导学生在头脑中建立概念，将化学概念知识转化为分析解决问题的理论支撑。

    如苏教版化学必修1中的“物质的量浓度和一定物质的量浓度溶液的配制”，以往的教学中，这一部分内容分两课时进行。第1课时是认识“物质的量浓度”，从概念的给出、概念的辨析组织教学;第2课时是一定物质的量浓度溶液的配制实验，从实验的步骤、实验操作、误差的分析等角度组织教学。教学结束后发现，还是有很多学生对物质的量浓度的概念认知模糊，对其单位和公式混淆。备课组教师在研讨中发现，原来问题出在教学角度的定位上，学生对物质的量浓度概念没有建立起来，只是通过习题训练来巩固收效甚微。在教学中笔者进行了大胆的尝试，把一定物质的量浓度溶液的配制实验作为物质的量浓度概念建立的载体。

    设计学生活动：两人一组完成配制100mL氯化钠溶液的实验操作，要求其中含有溶质的物质的量为0.04mol。抛出问题，引导学生思考：要想完成这一任务，首先要如何获得0.04mol的氯化钠固体？其次怎样保证溶液的体积恰好为100mL？带领学生回忆、落实从物质的量到质量的转换。引导分析：100mL是溶液的体积还是溶剂水的体积？如何操作？用烧杯吗？是加100mL水还是加水至100mL？经过一连串的提问，步步推进，学生在不断地肯定、否定中深入思考，经过激烈地分析、辩论，然后引出“容量瓶”这一配制实验的重要“武器”。

    学生开始合作完成配制实验，教师把学生实验过程中出现的一些错误操作记录下来，为后续的误差分析做好铺垫。实验完成后，教师要求学生把配好的溶液装到试剂瓶中，然后贴一个标签表示该溶液的浓度。学生呈现的标签五花八门，有的是“氯化钠溶液：23%”，有的是“氯化钠溶液：0.1L、0.04mol”。对于用质量分数表示的，教师给予提示：实验室一般是量取溶液的体积，而不是质量;对于用“0.1L、0.04mol”表示的，教师引导学生思考：如果将溶液从试剂瓶中取出10mL，那么试剂瓶里剩下的溶液体积与溶质的物质的量还是标签上的数值吗？剩下的溶液的浓度变化了吗？经过讨论和分析，溶液体积与溶质的物质的量被关联了起来，学生惊喜地发现溶质的物质的量和溶液的体积的比值是一个不变的量，可以用来表示溶液的浓度。水到渠成地请出了“物质的量浓度”这一概念，得出c=n/V这一数学表达式，再引导学生根据公式分析刚才配制的溶液的浓度是否准确，并反思自己实验中的一些错误操作可能对浓度产生怎样的影响。

    实验配制和连续的追问，引发了有效的思考、讨论与争议，恰恰突破了学生对于物质的量浓度概念的理解障碍点。学生经历了发现的历程，体会了发现的喜悦，同时完整、深刻地在头脑中建立了“物质的量浓度”这一概念。

    二、实验与追问。激活了化学概念的认知生成

    化学概念的建立需要载体，“看不见”铝表面的氧化膜，怎样理解“钝化”这一概念？怎样理解钝化是化学变化？“看不到”微粒的移动，怎样理解化学反应是可逆的？怎样理解沉淀的溶解存在平衡状态？“海带中提取碘”，萃取后碘如何从四氯化碳中分离出来？蒸馏真的可行吗？而实验与追问就是揭开化学概念神秘面纱的“魔法棒”，能够让学生成为一个“有问题”的人，鼓励学生不断质疑，提出问题，激活思维，让课堂充满变化与灵性。

    如苏教版化学必修1中“铝与酸反应”的教学片段：

    实验1：取两小块用砂纸打磨的铝片，分别放入两支试管中，然后分别加入约1mL的稀盐酸和浓盐酸，观察铝片上的变化。问题1：铝与酸反应，是不是酸越浓反应越剧烈？实验2：取一根用砂纸打磨的铝条插入试管中，然后加入约1mL的浓硫酸，观察铝片上的变化。问题2：铝在浓硫酸中无明显现象，是不是铝与浓硫酸没有发生反应呢？实验3：取出浓硫酸中的铝条，擦拭掉铝条表面的硫酸，把铝条插入一支试管中，然后加入硫酸铜溶液，观察现象。

    实验是解决问题的钥匙，对比实验则是锁孔里的润滑剂。实验1、2、3是环环相扣的三个实验。实验1中用打磨过的铝片分别与稀、浓盐酸反应，探究铝与盐酸能够反应，同时得出浓度大的盐酸与铝反应速率更快;对于问题1，因为有了实验1的实证，大多数学生给出了肯定的答复;“用事实说话”，实验2把打磨过的铝条插入到浓硫酸中，通过观察发现没有气泡产生，对比实验1，学生脑海中否定了“酸越浓反应越剧烈”的认识。紧接着抛出问题2，学生的“胃口”被吊了的起来，此时实验3“登场”，一段时间后没有看到有红色的铜出现，真真切切地让学生“看到”铝片表面有氧化膜，“看到”铝发生了钝化，“看到”了铝的钝化是化学变化。

    三、实验与追问。拓宽了化学概念的认知价值

    学习化学概念是为了应用概念更好地解决化学问题，对此教师要努力开发教学资源，让学生体验化学概念的价值，从而激发他们的学习兴趣。

    如苏教版选修教材《物质的结构与性质》的很多内容是非常抽象的，通常多借助模型让抽象的内容直观化，而很少去挖掘实验在物质结构教学中的运用。在一次“配合物性质与应用”的观摩课中，笔者深切地感受到，在物质结构的学习中实验的强大功能。实验与追问不仅让学生看到了相应的现象，重要的是让学生在实验探究中建构对抽象问题的深刻理解，感受到微观粒子的结合规则，从而理解配合物在生产生活中的应用，如检验金屬离子、分离物质、定量测定物质的组成，以及CO与血红蛋白中的Fc2+生成更稳定的配合物，从而使血红蛋白失去了输送氧气的功能等。

    演示实验：在硫酸铜溶液中逐滴加入氨水，开始时产生了蓝色絮状沉淀，继续滴加，发现生成的沉淀逐渐溶解，最后生成了一种深蓝色的透明溶液。这一现象给学生以宏观的视觉感受，立即激起学生求知的欲望。学生的眼睛里充满了惊奇与疑惑：新生成的物质是什么？结合已有知识让学生讨论，推测这个“新物质”的可能组成。然后引领学生做几组对比实验：向硫酸铜溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，结果得到蓝色沉淀且不溶解;向“新物质”中加入氯化钡溶液充分反应，静置后观察到有白色沉淀生成;向“新物质”中滴加氢氧化钠溶液，没有沉淀生成;加热“新物质”，没有闻到刺激性气味;向氯化铜溶液中逐滴加入氨水，也得到了深蓝色的物质。经过连续的实验和分析，结合氢离子与氨分子形成配位键的原理，从空轨道和孤对电子等微观角度去探析，发现蓝色的物质是铜离子与氨分子形成的牢固的有配位键的物质。通过层层实验的推进，环环相扣的追问，使得“真相”呈现在学生眼前，学生仿佛能够看到溶液中铜离子与氨分子牢牢地拉着手不分离，而硫酸根离子则与它们保持着距离，和平共处。

    化学概念课具有枯燥、抽象、难以理解等显著特点，如果课堂教学仅限于介绍概念、训练以巩固概念，不仅不能让学生深入理解概念，还会让学生倍感课堂乏味。通过实验与追问，引导学生弄清化学概念的来龙去脉是概念教学的关键。总之，恰当的实验教学可以有效地激发学生的学习兴趣，真实的实验现象让学生有种“摸得着、看得见的踏实感”;不断地追问，能提升学生的思维品质，让学生在认知冲突中产生质疑，感受批判性思维对学习方式的改变;实验与追问相结合的教学策略也在潜移默化地对学生的分析与解决实际问题的能力进行培养。当然，优质、高效的实验与追问需要教师在充分分析教材和学生实际的基础上精心设计，要讲究方法、技巧、原则，只有这样，才能留给学生方法、能力与智慧。