| 标题 | 概念和原理教学也可以让数据说话 |
| 范文 | 龚源 摘要：针对化学学科中的概念、原理等教学困惑，基于学生的认知发展水平和能力，采取定量研究的精加工教学策略，有效破解了学习难点，掌握了定量化解决问题的方法，形成了定量观念。 关键词：概念；原理；定量；教学策略 文章编号：1008-0546（2014）09-0012-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004 一、问题提出 苏教版选修《化学反应原理》模块[1]中的“溶液中的离子反应”专题的知识点呈现多而散的特点。通过教学观察、访谈、问卷调查等方式进行评估，结果表明，有近六成学生认为该专题是最难的，他们最常挂在嘴边的是“概念易混且难识记，原理抽象且难理解。”对此，笔者认为，模块安排时机和模块内容是符合课程标准要求和学生的认知规律的，并没有超越学生的“最近发展区”。学生之所以感觉学习吃力，关键因素就是教师的教学设计缺乏有效的教学认知策略。 事实上，学生的认知过程是一种教师引领下灵活运用认知策略的动态过程，这是一个超越陈述性和程序性认知的高级思维运作。有研究表明，在制约学生认知的诸多因素中，认知策略所占的比重超过了50%。因此，合理的认知策略不仅是当前减负增效，大面积提高学业成绩的有效措施，也是培养学生学习能力的重要途径。 在对“溶液中的离子反应”进行教学设计和教学实施过程中，笔者从教学策略上对教材内容进行了适度地开发，将经典的定性化的核心概念和原理转化为定量化解决，让数据说话！以数据来验证假设，揭示事实，凸显其客观性和精确性的特征。实践结果表明，一个小小策略性的改变却带来了十分显著的教学效益，收到“四两拨千斤”之效。 二、基于定量维度的教学策略与案例 当代美国著名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅曾指出：“为学习而设计教学。”彰显精加工教学策略对学生认知过程和结果的积极影响。“所谓精加工就是对正在学习的材料作充实意义的添加、构建或生发。”[3]笔者在对“溶液中的离子反应”专题进行教学设计时，及时地采纳学生的学习反馈意见和建议，对重点和难点内容进行定量化地精加工，既开辟了一条活化“认知脉络”的新路径，也使学生的思维品质得到较好的优化。 1.以定量策略发展核心概念 美国课程专家艾里克森在《概念为本的课程与教学》指出：提高学业标准更多的是要求思维能力的提升，而提升思维能力的关键在于核心概念体系的构建。“溶液中的离子反应”专题中有很多核心概念与学生原有知识结构之间呈下位学习关系，是对已有知识的深化和细化并趋向精确化。于容峻认为，“概念在学生的心理表征一直是发展变化的，这是一个动态的平衡移动过程，所以教师需要引导学生探索发展概念的本质，去帮助学生依靠自己已有的知识和经验主动建构起恰当而严格准确的心理表征。”[2]倪娟认为，“化学概念教学的研究，必须始终围绕‘认知、教学、发展于一体进行，用认知和发展的观点去考察教学、审视教学，在教学情境中研究学生的认知和发展的一般规律。”[3]如弱电解质、电离平衡、水解平衡等，很多教师在讲解这些概念时，常倾向于静态的定性描述策略，把一个个概念贴上“原本就是这样”的标签逼迫学生在大脑中进行“复制粘贴”。试想一下，这种无视学生的主体性，忽视概念发展性的教学方式，怎么能够让学生顺利地把概念纳入认知体系又怎么能够让学生体验到学习活动的真正价值呢？ 【案例1】水是极弱电解质 有关水的性质介绍可以追溯到初三化学中的电解水实验，教材中有“为了增强水的导电性，要加入少量硫酸或氢氧化钠。”到了高中阶段，在《化学1》必修模块中，初步认识“水是电解质且是弱电解质”。后来在选修《化学反应原理》模块中明确“水是一种极弱电解质”。由此可见，这一概念呈现渐趋精细化的特征，模块之间如此衔接安排完全符合学生由感性上升到理性的认知规律。 在学习过程中，很多学生就十分想知道：水是极弱电解质，到底弱到何种程度？随着电离度、pH值等定量化概念的引入，从定量角度来进一步印证“水是极弱电解质”的概念已经水到渠成。于是，笔者引导学生从常温下水的pH值等于7入手，计算出了水的电离度。具体为教学中，笔者和学生一起用亲自获得的实验数据来剖析原理，不再是以往的只从定性角度进行泛泛而谈，学生亲身体验了操作过程，目睹了突变“奇观”，也就很自然地理解了突跃范围的内涵，也解决了困扰已久的强酸强碱互相滴定选择酚酞（变色的pH范围是8.2-10.0）或甲基橙（变色的pH范围是3.1-4.4）的实验依据，感悟到条件控制对实验结果的重要影响，更生发了量变引起质变的辩证观念和基于真实数据的定量观念。 【案例2】越稀越水解 在学习“盐类水解”知识时，教师常会教给学生“越稀越水解”的水解规律，即对于可水解的盐溶液来讲，定温条件下，加水稀释，浓度越小，其水解程度就越大。显然这是一个基于定性角度给出的结论。确实，学生只需机械记忆和套用就能解决相关问题，但很多学生意犹未尽，想知道结论是如何得到的。即便笔者用很有说服力的测定不同浓度FeCl3溶液的pH值的实验事实来说明，很多学生仍然穷追不舍。于是笔者就思考设计了一个基于定量研究的推导思路。具体为，对于定温条件下的一定浓度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假设该平衡体系中Fe3+和H+的平衡浓度分别是c（Fe3+）和c（H+），则该水解反应的平衡常数Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向该体系中加水稀释3倍，假设加水瞬间平衡不移动，则该反应的浓度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，显然水解平衡向右移动即稀释促进了水解。 水解平衡作为化学平衡之一，具有化学平衡的所有特点。同样，化学平衡的一切推论也完全适用于水解平衡乃至其他更多的平衡体系。本案例中的定量化手段完全是移植了化学平衡中的思想方法，从定性描述到实验结论再到定量论证，不仅使知识融会贯通，也充分训练了学生思维的深刻性，更让学生体验到了定量化手段解决实际问题的魅力。 三、结语 定量手段的合理使用是概念发展、原理拓展的必然诉求，是培养学生“以量定质”的学习思维，促成定量观念的重要路径。但要掌控好适用对象的选择以及使用时机的把握，力避泛化和固化。在概念教学中，追求变换多样、孕育发展、包容系统的多彩局面。在原理教学中，充分依据其复杂性特征，追求从感性上升到理性的科学认知规律和理论联系实际的辩证唯物主义思想的鲜活场景。当然，定量化研究要避免盲目化和简单化，避免对化学原理的理解因“剑走偏锋”而失真。 在实际教学中，决不能因过度定量化而忽略定性研究的作用，应掌控好二者的平衡点，避免各执一端，把定性分析与定量分析截然划分开来，本来定性研究能解决的问题就不要故弄玄虚地进行量化，人为把问题复杂化了。究竟采用何种教学策略，应因材而定、因时而定，把定性研究与定量研究有效契合，相得益彰，最大化地发挥两手段的作用。 参考文献 [1] 王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理[M].南京：江苏教育出版社，2006：6 [2] 于容峻. 运用三维螺旋法进行化学概念的建构[J].教学月刊：中学版，2013，（11） [3] 倪娟.论基于学科观念的化学概念教学-以离子反应教学设计为案例[J].化学教育，2014，（1） [4][5]刘知新主编.化学学习论.第1版，南宁：广西教育出版社，1996：135 [6] 华中师范大学等编.分析化学（上册）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127 摘要：针对化学学科中的概念、原理等教学困惑，基于学生的认知发展水平和能力，采取定量研究的精加工教学策略，有效破解了学习难点，掌握了定量化解决问题的方法，形成了定量观念。 关键词：概念；原理；定量；教学策略 文章编号：1008-0546（2014）09-0012-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004 一、问题提出 苏教版选修《化学反应原理》模块[1]中的“溶液中的离子反应”专题的知识点呈现多而散的特点。通过教学观察、访谈、问卷调查等方式进行评估，结果表明，有近六成学生认为该专题是最难的，他们最常挂在嘴边的是“概念易混且难识记，原理抽象且难理解。”对此，笔者认为，模块安排时机和模块内容是符合课程标准要求和学生的认知规律的，并没有超越学生的“最近发展区”。学生之所以感觉学习吃力，关键因素就是教师的教学设计缺乏有效的教学认知策略。 事实上，学生的认知过程是一种教师引领下灵活运用认知策略的动态过程，这是一个超越陈述性和程序性认知的高级思维运作。有研究表明，在制约学生认知的诸多因素中，认知策略所占的比重超过了50%。因此，合理的认知策略不仅是当前减负增效，大面积提高学业成绩的有效措施，也是培养学生学习能力的重要途径。 在对“溶液中的离子反应”进行教学设计和教学实施过程中，笔者从教学策略上对教材内容进行了适度地开发，将经典的定性化的核心概念和原理转化为定量化解决，让数据说话！以数据来验证假设，揭示事实，凸显其客观性和精确性的特征。实践结果表明，一个小小策略性的改变却带来了十分显著的教学效益，收到“四两拨千斤”之效。 二、基于定量维度的教学策略与案例 当代美国著名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅曾指出：“为学习而设计教学。”彰显精加工教学策略对学生认知过程和结果的积极影响。“所谓精加工就是对正在学习的材料作充实意义的添加、构建或生发。”[3]笔者在对“溶液中的离子反应”专题进行教学设计时，及时地采纳学生的学习反馈意见和建议，对重点和难点内容进行定量化地精加工，既开辟了一条活化“认知脉络”的新路径，也使学生的思维品质得到较好的优化。 1.以定量策略发展核心概念 美国课程专家艾里克森在《概念为本的课程与教学》指出：提高学业标准更多的是要求思维能力的提升，而提升思维能力的关键在于核心概念体系的构建。“溶液中的离子反应”专题中有很多核心概念与学生原有知识结构之间呈下位学习关系，是对已有知识的深化和细化并趋向精确化。于容峻认为，“概念在学生的心理表征一直是发展变化的，这是一个动态的平衡移动过程，所以教师需要引导学生探索发展概念的本质，去帮助学生依靠自己已有的知识和经验主动建构起恰当而严格准确的心理表征。”[2]倪娟认为，“化学概念教学的研究，必须始终围绕‘认知、教学、发展于一体进行，用认知和发展的观点去考察教学、审视教学，在教学情境中研究学生的认知和发展的一般规律。”[3]如弱电解质、电离平衡、水解平衡等，很多教师在讲解这些概念时，常倾向于静态的定性描述策略，把一个个概念贴上“原本就是这样”的标签逼迫学生在大脑中进行“复制粘贴”。试想一下，这种无视学生的主体性，忽视概念发展性的教学方式，怎么能够让学生顺利地把概念纳入认知体系又怎么能够让学生体验到学习活动的真正价值呢？ 【案例1】水是极弱电解质 有关水的性质介绍可以追溯到初三化学中的电解水实验，教材中有“为了增强水的导电性，要加入少量硫酸或氢氧化钠。”到了高中阶段，在《化学1》必修模块中，初步认识“水是电解质且是弱电解质”。后来在选修《化学反应原理》模块中明确“水是一种极弱电解质”。由此可见，这一概念呈现渐趋精细化的特征，模块之间如此衔接安排完全符合学生由感性上升到理性的认知规律。 在学习过程中，很多学生就十分想知道：水是极弱电解质，到底弱到何种程度？随着电离度、pH值等定量化概念的引入，从定量角度来进一步印证“水是极弱电解质”的概念已经水到渠成。于是，笔者引导学生从常温下水的pH值等于7入手，计算出了水的电离度。具体为教学中，笔者和学生一起用亲自获得的实验数据来剖析原理，不再是以往的只从定性角度进行泛泛而谈，学生亲身体验了操作过程，目睹了突变“奇观”，也就很自然地理解了突跃范围的内涵，也解决了困扰已久的强酸强碱互相滴定选择酚酞（变色的pH范围是8.2-10.0）或甲基橙（变色的pH范围是3.1-4.4）的实验依据，感悟到条件控制对实验结果的重要影响，更生发了量变引起质变的辩证观念和基于真实数据的定量观念。 【案例2】越稀越水解 在学习“盐类水解”知识时，教师常会教给学生“越稀越水解”的水解规律，即对于可水解的盐溶液来讲，定温条件下，加水稀释，浓度越小，其水解程度就越大。显然这是一个基于定性角度给出的结论。确实，学生只需机械记忆和套用就能解决相关问题，但很多学生意犹未尽，想知道结论是如何得到的。即便笔者用很有说服力的测定不同浓度FeCl3溶液的pH值的实验事实来说明，很多学生仍然穷追不舍。于是笔者就思考设计了一个基于定量研究的推导思路。具体为，对于定温条件下的一定浓度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假设该平衡体系中Fe3+和H+的平衡浓度分别是c（Fe3+）和c（H+），则该水解反应的平衡常数Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向该体系中加水稀释3倍，假设加水瞬间平衡不移动，则该反应的浓度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，显然水解平衡向右移动即稀释促进了水解。 水解平衡作为化学平衡之一，具有化学平衡的所有特点。同样，化学平衡的一切推论也完全适用于水解平衡乃至其他更多的平衡体系。本案例中的定量化手段完全是移植了化学平衡中的思想方法，从定性描述到实验结论再到定量论证，不仅使知识融会贯通，也充分训练了学生思维的深刻性，更让学生体验到了定量化手段解决实际问题的魅力。 三、结语 定量手段的合理使用是概念发展、原理拓展的必然诉求，是培养学生“以量定质”的学习思维，促成定量观念的重要路径。但要掌控好适用对象的选择以及使用时机的把握，力避泛化和固化。在概念教学中，追求变换多样、孕育发展、包容系统的多彩局面。在原理教学中，充分依据其复杂性特征，追求从感性上升到理性的科学认知规律和理论联系实际的辩证唯物主义思想的鲜活场景。当然，定量化研究要避免盲目化和简单化，避免对化学原理的理解因“剑走偏锋”而失真。 在实际教学中，决不能因过度定量化而忽略定性研究的作用，应掌控好二者的平衡点，避免各执一端，把定性分析与定量分析截然划分开来，本来定性研究能解决的问题就不要故弄玄虚地进行量化，人为把问题复杂化了。究竟采用何种教学策略，应因材而定、因时而定，把定性研究与定量研究有效契合，相得益彰，最大化地发挥两手段的作用。 参考文献 [1] 王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理[M].南京：江苏教育出版社，2006：6 [2] 于容峻. 运用三维螺旋法进行化学概念的建构[J].教学月刊：中学版，2013，（11） [3] 倪娟.论基于学科观念的化学概念教学-以离子反应教学设计为案例[J].化学教育，2014，（1） [4][5]刘知新主编.化学学习论.第1版，南宁：广西教育出版社，1996：135 [6] 华中师范大学等编.分析化学（上册）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127 摘要：针对化学学科中的概念、原理等教学困惑，基于学生的认知发展水平和能力，采取定量研究的精加工教学策略，有效破解了学习难点，掌握了定量化解决问题的方法，形成了定量观念。 关键词：概念；原理；定量；教学策略 文章编号：1008-0546（2014）09-0012-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004 一、问题提出 苏教版选修《化学反应原理》模块[1]中的“溶液中的离子反应”专题的知识点呈现多而散的特点。通过教学观察、访谈、问卷调查等方式进行评估，结果表明，有近六成学生认为该专题是最难的，他们最常挂在嘴边的是“概念易混且难识记，原理抽象且难理解。”对此，笔者认为，模块安排时机和模块内容是符合课程标准要求和学生的认知规律的，并没有超越学生的“最近发展区”。学生之所以感觉学习吃力，关键因素就是教师的教学设计缺乏有效的教学认知策略。 事实上，学生的认知过程是一种教师引领下灵活运用认知策略的动态过程，这是一个超越陈述性和程序性认知的高级思维运作。有研究表明，在制约学生认知的诸多因素中，认知策略所占的比重超过了50%。因此，合理的认知策略不仅是当前减负增效，大面积提高学业成绩的有效措施，也是培养学生学习能力的重要途径。 在对“溶液中的离子反应”进行教学设计和教学实施过程中，笔者从教学策略上对教材内容进行了适度地开发，将经典的定性化的核心概念和原理转化为定量化解决，让数据说话！以数据来验证假设，揭示事实，凸显其客观性和精确性的特征。实践结果表明，一个小小策略性的改变却带来了十分显著的教学效益，收到“四两拨千斤”之效。 二、基于定量维度的教学策略与案例 当代美国著名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅曾指出：“为学习而设计教学。”彰显精加工教学策略对学生认知过程和结果的积极影响。“所谓精加工就是对正在学习的材料作充实意义的添加、构建或生发。”[3]笔者在对“溶液中的离子反应”专题进行教学设计时，及时地采纳学生的学习反馈意见和建议，对重点和难点内容进行定量化地精加工，既开辟了一条活化“认知脉络”的新路径，也使学生的思维品质得到较好的优化。 1.以定量策略发展核心概念 美国课程专家艾里克森在《概念为本的课程与教学》指出：提高学业标准更多的是要求思维能力的提升，而提升思维能力的关键在于核心概念体系的构建。“溶液中的离子反应”专题中有很多核心概念与学生原有知识结构之间呈下位学习关系，是对已有知识的深化和细化并趋向精确化。于容峻认为，“概念在学生的心理表征一直是发展变化的，这是一个动态的平衡移动过程，所以教师需要引导学生探索发展概念的本质，去帮助学生依靠自己已有的知识和经验主动建构起恰当而严格准确的心理表征。”[2]倪娟认为，“化学概念教学的研究，必须始终围绕‘认知、教学、发展于一体进行，用认知和发展的观点去考察教学、审视教学，在教学情境中研究学生的认知和发展的一般规律。”[3]如弱电解质、电离平衡、水解平衡等，很多教师在讲解这些概念时，常倾向于静态的定性描述策略，把一个个概念贴上“原本就是这样”的标签逼迫学生在大脑中进行“复制粘贴”。试想一下，这种无视学生的主体性，忽视概念发展性的教学方式，怎么能够让学生顺利地把概念纳入认知体系又怎么能够让学生体验到学习活动的真正价值呢？ 【案例1】水是极弱电解质 有关水的性质介绍可以追溯到初三化学中的电解水实验，教材中有“为了增强水的导电性，要加入少量硫酸或氢氧化钠。”到了高中阶段，在《化学1》必修模块中，初步认识“水是电解质且是弱电解质”。后来在选修《化学反应原理》模块中明确“水是一种极弱电解质”。由此可见，这一概念呈现渐趋精细化的特征，模块之间如此衔接安排完全符合学生由感性上升到理性的认知规律。 在学习过程中，很多学生就十分想知道：水是极弱电解质，到底弱到何种程度？随着电离度、pH值等定量化概念的引入，从定量角度来进一步印证“水是极弱电解质”的概念已经水到渠成。于是，笔者引导学生从常温下水的pH值等于7入手，计算出了水的电离度。具体为教学中，笔者和学生一起用亲自获得的实验数据来剖析原理，不再是以往的只从定性角度进行泛泛而谈，学生亲身体验了操作过程，目睹了突变“奇观”，也就很自然地理解了突跃范围的内涵，也解决了困扰已久的强酸强碱互相滴定选择酚酞（变色的pH范围是8.2-10.0）或甲基橙（变色的pH范围是3.1-4.4）的实验依据，感悟到条件控制对实验结果的重要影响，更生发了量变引起质变的辩证观念和基于真实数据的定量观念。 【案例2】越稀越水解 在学习“盐类水解”知识时，教师常会教给学生“越稀越水解”的水解规律，即对于可水解的盐溶液来讲，定温条件下，加水稀释，浓度越小，其水解程度就越大。显然这是一个基于定性角度给出的结论。确实，学生只需机械记忆和套用就能解决相关问题，但很多学生意犹未尽，想知道结论是如何得到的。即便笔者用很有说服力的测定不同浓度FeCl3溶液的pH值的实验事实来说明，很多学生仍然穷追不舍。于是笔者就思考设计了一个基于定量研究的推导思路。具体为，对于定温条件下的一定浓度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假设该平衡体系中Fe3+和H+的平衡浓度分别是c（Fe3+）和c（H+），则该水解反应的平衡常数Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向该体系中加水稀释3倍，假设加水瞬间平衡不移动，则该反应的浓度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，显然水解平衡向右移动即稀释促进了水解。 水解平衡作为化学平衡之一，具有化学平衡的所有特点。同样，化学平衡的一切推论也完全适用于水解平衡乃至其他更多的平衡体系。本案例中的定量化手段完全是移植了化学平衡中的思想方法，从定性描述到实验结论再到定量论证，不仅使知识融会贯通，也充分训练了学生思维的深刻性，更让学生体验到了定量化手段解决实际问题的魅力。 三、结语 定量手段的合理使用是概念发展、原理拓展的必然诉求，是培养学生“以量定质”的学习思维，促成定量观念的重要路径。但要掌控好适用对象的选择以及使用时机的把握，力避泛化和固化。在概念教学中，追求变换多样、孕育发展、包容系统的多彩局面。在原理教学中，充分依据其复杂性特征，追求从感性上升到理性的科学认知规律和理论联系实际的辩证唯物主义思想的鲜活场景。当然，定量化研究要避免盲目化和简单化，避免对化学原理的理解因“剑走偏锋”而失真。 在实际教学中，决不能因过度定量化而忽略定性研究的作用，应掌控好二者的平衡点，避免各执一端，把定性分析与定量分析截然划分开来，本来定性研究能解决的问题就不要故弄玄虚地进行量化，人为把问题复杂化了。究竟采用何种教学策略，应因材而定、因时而定，把定性研究与定量研究有效契合，相得益彰，最大化地发挥两手段的作用。 参考文献 [1] 王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理[M].南京：江苏教育出版社，2006：6 [2] 于容峻. 运用三维螺旋法进行化学概念的建构[J].教学月刊：中学版，2013，（11） [3] 倪娟.论基于学科观念的化学概念教学-以离子反应教学设计为案例[J].化学教育，2014，（1） [4][5]刘知新主编.化学学习论.第1版，南宁：广西教育出版社，1996：135 [6] 华中师范大学等编.分析化学（上册）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127 |
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