问题链引导下的促进概念理解的教学设计

2021-02-18沈莉萍

化学教与学 2021年10期

关键词：问题链概念情境

沈莉萍

摘要：初三化学复习课中的概念复习是学生学习、教师教学的难点。为了突破难点，从概念的唤醒、概念的厘清、概念的深化三方面论述了概念教学中情境问题链的设计，促进概念理解的活动设计，帮助学生突破概念理解的障碍。

关键词：概念；情境；问题链

文章编号：1008-0546（2021）10-0079-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.019

学科概念是学科本质的体现，一个或多个学科概念构成了学科的核心主题，对学科知识起到统领和主导作用。概念的学习需要立足于学生对概念的认知发展过程，把握概念本质，形成结构化的知识体系，进而实现知识与能力的相互转化，提升学生的思维能力和知识价值的判断能力。有关“溶液”的内容是近年来中考的高频考点，尤其是溶解度曲线的应用。体现了中考考纲对学生从定性认识到定量计算，再到应用推理三个层次上对学生能力进行考查，是学生定量化思维的体现，也是化学学科素养形成的重要组成部分。溶解度曲线是溶解度受温度影响情况的一种形象化、直观化的表示，是帮助学生解决许多有关溶解度问题的载体。在新课的学习中，学生学习了有关溶液的相关概念，如溶液与溶解、溶质与溶剂、溶液的状态、溶解度与溶质质量分数、溶解度曲线上点的含义等。从学生的掌握情况来看，学生对溶解度曲线的定性理解相对容易掌握，但是对于定量计算问题，容易出错。一是学生对概念理解不到位，二是学生不会运用溶解度曲线来解决定量计算问题，是概念理解不到位导致的知识迁移和运用出现问题。

所以，我们在教学中要注重概念含义的教学，从概念的生活来源与意义，到概念的学科内涵和本质，最后上升到概念的迁移和运用。下面就以“溶液专题复习”一课为例（如表1），简述复习课中促进概念理解的教学策略。

一、教学主要流程

二、复习课中促进概念理解的教学策略

1.创设情境，唤醒概念

学科概念不是孤立存在的，每一个学科概念都有它现实的来源和含义，这在新课的学习中会涉及。但是学生只有将抽象的概念置于合理的生活应用情境中，才能有助于学生理解它的本质，体现出它的现实意义。这个“合理的情景”首先要来源于实际生产生活，具有思考点和启发点，即真实性；并且要与学生的学习目标相适宜，情境中的学科问题和能力要求要符合课程标准的要求，即科学性；其次学习情境创设要与学情相切合，基于学生的已有经验和学习需求，不脱离学生的实际，不远离学生的基础，即适切性。溶液这一专题学习的实际意义在于物质的分离与提纯，因此可以选择生活中涉及物质分离与提纯的应用作为这节复习课的情景素材，如海水晒盐等。但是，在人教版初中化学教材中，也有关于海水晒盐流程的介绍，教师在新课的授课过程中会有介绍，学生对这个素材相对比较熟悉了，缺乏新鲜感。所以复习课中，再采用海水晒盐的话，就会给学生“炒冷饭”的感觉，没有新鲜感，也不具备思考点和启发点。本节课选择与“海水晒盐”原理相似的“冬捞碱夏晒盐”的生活素材，从熟悉的海水到陌生的湖水，学生知其然但不知其所以然。熟悉的素材让学生有亲近感，但又不太清楚其在化学学科中的学科价值，有利于激起学生的求知欲，从而能够主动、愉悦、迅速地投入学习。在教学中，首先从溶液的角度认识和了解盐碱湖水，唤起学生对于溶液、溶解、溶质和溶剂等概念的回忆。另外，学生学习了海水晒盐后对食盐的提取比较熟悉，可以脱口而出用蒸发结晶的方法，但是对于纯碱的提取不能立马找到合适的方法，从熟悉的“晒盐法”到陌生的“制碱法”，在新的情境中唤起了学生对于溶解度曲线应用的回忆，由此引导学生建立学习模型，用实验室配制的氯化钠溶液和碳酸钠溶液模拟盐碱湖中的氯化钠溶液和碳酸钠溶液。结合溶解度曲线理解温度改变对溶液浓度的影响，并且用点的移动表示浓度的变化，数形结合，加深理解。通过溶解度曲线的变化规律，总结出氯化钠和碳酸钠的结晶方法，并且形成一般规律。

2.提出问题，厘清概念

化学概念很多比较抽象，是学生学习的障碍点和难点，所以在教学中特别要注意阶梯型，尽量循序渐进，不能一蹴而就，使学生对概念由浅入深、由表及里、有感性到理性的达到深刻理解。因此，要在学习情景中创设有关联、有层次、有呼应的连贯问题——即“问题链”，借助问题链将概念和概念之间的内在逻辑关系体现出来，引导学生在层层思考中体会概念的内涵与外延，以及概念之间的本质联系，降低学生对概念的认知难度。情境是问题链的开端，情境中蕴含的学科问题是学习情境和学科知识的桥梁和纽带，是建构结构化知识的关键。

在溶液的复习中，主要有两条情境素材线：一条是对盐碱湖水的认识线，另一条是制碱的方法线，这两条线分别对应的学科问题是对溶液的基本认识以及利用溶解度曲线的规律对物质进行提纯和分离，接着转化成三个包含情境的学科问题：（1）盐碱湖水是不是溶液？（2）如何从盐碱湖水中提取氯化钠和碳酸钠？（3）工业上如何生产碳酸钠？为了解决这三个大问题，学生会自发去思考和探究，提出一些问题串，如为了解决“盐碱湖水是不是溶液”的问题，就必须考虑溶液的基本特征是什么？溶质有哪些？溶质在湖水中以什么形式存在？也就是需要学生从宏观和微观两个角度回顾厘清溶液的基本特征及溶解的本质，同时延伸出对溶液状态、浓度的判断等一系列问题串。从判断溶液的饱和与不饱和状态开始，就进入了关于溶液的定量计算。这种计算是由问题引发的自主式概念激发，是判断溶液状态的需要，学生自觉提出要求该温度下氯化钠和碳酸钠的溶质质量分数，与该温度下的饱和溶液溶质质量分数作对比，才能知道此时溶液的状态，这就涉及到利用溶解度求饱和溶液的溶质质量分数。在求解的过程中，学生对溶解度和溶质质量分数这两个定量化的概念的区别和联系就有切身的体会，而不是停留在记忆层面。在解决“如何从盐碱湖水中提取氯化钠和碳酸钠”这个问题时，根据氯化钠和碳酸钠的不同性质，学生自然而然就会将这个问题分为两个问题去解决，即如何提取氯化鈉和如何提取碳酸钠。氯化钠的提取学生比较熟悉，根据氯化钠的溶解度曲线，比较容易解答；碳酸钠学生比较陌生，但其溶解度曲线与学生学过的硝酸钾比较类似，可以迁移应用在碳酸钠的提纯与分离上，通过“温度降低，溶液浓度如何变化”“溶解度曲线上的点如何移动”等问题的引导，厘清结晶方式的选择与溶解度曲线变化规律之间的关系。通过对工业制碱法的了解，从原理和装置两个角度引发学生疑问：（1）易溶的碳酸氢钠为何在这个反应中是沉淀？这是对溶解度曲线的进一步应用。（2）为何要先通氨气一段时间后再通二氧化碳？为何要用冰水？这是引入气体溶解度这一重要概念，并且让学生理解温度对气体溶解度的影响。

通过在情境中设置适宜的问题链，循序渐进，分散难点，当孤立的概念用问题建立起了联系，在学生脑海中立体化、框架化了（如图1），学生在问题求解中进行主动的学习、探究、判断、评价等高质量思维活动[1]，那么学科思维也就不知不觉建立起来了。

3.科学方法，深化概念

（1）透析“点”的含义，扩展理解宽度

溶液这一专题中难点是溶解度、溶质质量分数的概念理解以及溶解度曲线的应用。学生对于溶解度、溶质质量分数、溶解度曲线的理解主要停留在概念的字面理解上，即能说出什么是溶解度、溶质质量分数，知道溶解度曲线是表示物质溶解度随温度变化的一种曲线，但是一到概念的应用，即将溶解度、溶质质量分数和溶解度曲线结合在一起，就感觉无从下手。溶解度是一个定量化概念，溶解度曲线图中的点也应该有定量化意义，溶解度是指在一定温度下，100克水中，某固体物质达到饱和状态时溶解的溶质的质量。所以溶解度曲线上的点，代表的是相应温度下每100克水中达到饱和状态时溶解的溶质的质量。基于此，我们可以计算此时饱和溶液的溶质质量分数。所以，溶解度曲线上的点，除了表示溶液的饱和状态外，还能表示此时溶液的溶质质量分数；那么，溶解度曲线下方的点，除了能表示溶液的不饱和状态，还能表示每100克水中溶解了多少克溶质，进而计算其溶质质量分数。本节课设置了正向判断和反向计算两方面的学生活动来突破难点：一是从实际的溶液状态、溶质质量分数出发，在溶解度曲线上找对应的点（表1中A点和B点）；二是通过溶解度曲线上的点得出溶液的状态，并且比较溶质质量分数的大小（如图2）。在活动中体会、理解、总结溶解度曲线图中点的这两层含义，扩展对概念理解的宽度。

（2）掌握“点”的移动，挖掘思维深度

溶解度曲线图中的线，代表了某物质的溶解度随温度变化的趋势，这种直观性的知识学生容易掌握，但是一旦和实际溶液的状态及溶质质量分数变化结合起来，就转换不过来。在本节课中，为了解决如何从盐碱湖中获得氯化钠和纯碱的问题，就要了解将氯化钠、碳酸钠的溶解度及溶解度曲线，并且要知道如何应用溶解度曲线解决实际问题。学生基于对溶解度曲线图中点的定性和定量理解，溶解度曲线的变化也可以从定性和定量两个角度去理解，即溶液状态的变化和溶液溶质质量分数的变化（如图3）。对于像碳酸钠这样，在日常温度范围内（0-40℃）溶解度随温度升高而升高的物质来说，当温度升高，物质的溶解度变大，所以溶液不会有固体析出，溶质质量分数大小不变（表1中A与A’重合）；当温度降低，物质的溶解度变小，达到饱和状态后，有固体析出，则溶质质量分数变小（表1中B到B’的变化）。学生在操作中就能体会点移动所代表的两层含义含义：点的平移，代表溶质质量分数不变；点的下移，代表溶质质量分数变小。有了对溶解度曲线图中点移动的定性和定量理解后，回归实际生活，可以顺理成章地解决如何利用季节变化从盐碱湖中获得氯化钠和纯碱的实际问题，有助于达成化学教育理论与化学教学实践的有机统一。

从创设情境到设置问题，学生在解决问题的活动中应用概念，巩固、加深学生对化学概念的理解，切身体悟化学概念的内涵和外延，并且对业已形成的化学知识进行重新梳理和组织，建构内容丰富且层次清晰的化学知识体系，进而解释生活生产中的化学现象与问题，将概念的学习转换成有意义的问题解决，提学生升解决化学问题的能力，促进化学学科核心素养的落实。

三、结语

概念的复习不应是知识点及知识框架的简单重复，将概念问题化，问题情境化，让初中学生在化学情境中思考问题，触发概念的应用，在应用中启迪思维，在思考中掌握概念的本质[2]。概念教学课的模式也应从知识中心转化到以科学方法为中心，从经验逻辑转变到理论逻辑，即从创设情境到运用科学方法建立化学概念，再到升华化学概念的本质，最后借助科学方法应用化学概念。