化学概念建构模式的探索与实践

2021-06-08吴庆生

化学教学 2021年5期

吴庆生

摘要：结合案例阐释了化学概念的建构模式与实践过程。首先通过创设问题情境，在对宏观现象的抽象提炼中生成概念，然后对概念进行微观探析和符号表征，接着辨析和应用概念，最后将概念纳人已有的知识结构。

关键词：化学概念;概念建构模式;抽象;辨析;归类

文章编号：1005-6629（2021）05-0036-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学概念是在化学科学发展过程中建立起来的，是化学现象和化学事实概括化和抽象化的思维形式，能够反映同类事物的化学运动规律和本质属性。化学概念是化学学科知识体系的骨架，在化学教学中处于基础性和先导性位置。因此，准确地理解化学概念，不仅能够统摄化学知识、完善知识结构，而且还能够厘清化学问题的本质，有助于发展学生思维的严谨性和逻辑性。

在化学概念教学时，教师要实现“知识立意”向“素养立意”、“教授过程”向“学悟过程”的转变。首先创设问题情境，在实例中生成概念，然后通过对概念的微观探析和符号表征，让概念“立”起来，接着对概念进行辨析和应用，以深度理解概念，最后将概念纳入已有的知识结构中。学生在观察、归纳、分析、研讨和应用等活动过程中，水到渠成地生成概念，从而提升化学概念建构的逻辑性和有效性。

1创设典型实例

概念的引入切忌简单地从概念到概念，而应该结合具体实例，宏观、具体的实例容易被学生接受，还能够激发学生的学习兴趣。结合案例进行概念教学，有利于“从实例中来，到实例中去”。为了从实例中有效地抽象提炼概念，创设的实例要具备常见性、全面性、一致性和直观性等特点。

1.1常见性

从学生熟悉的物质、反应或情境来创设问题，学生容易介入与共情，概括抽象概念也相对比较顺畅。如果选取陌生的情境，学生认知和理解情境将比较费时费力，那么再抽象提炼概念就会存在一定的难度。

当然，有时为了增强实验的趣味性和直观性，也可以引入一些前沿的技术或情境，但考虑到学生的知识基础和能力水平，要对预期的难点进行必要的铺垫。比如，用电导率传感器来测量Ba（OH）₂溶液中滴加稀H₂SO₄时溶液导电性的变化，就要先介绍电导率传感器定量测定溶液导电能力的功能，就像借助于灯泡发光来定性测量溶液导电能力一样。

1.2全面性

为了用科学归纳法从实例中概括抽象出概念，选取的实例要尽可能全面，即概念涉及的种类都要列举一个，这样归纳、概括的方法才符合逻辑和科学。比如，盐类水解实验既要列举强酸弱碱盐（如NH₄Cl），也要列举强碱弱酸盐（如Na₂CO₃）等。

1.3一致性

选取相近的物质或反应进行比对时，可以忽略次要因素的影响，有助于抓住问题的本质和关键。比如学习胶体概念时，可以列举饱和FeCl₃溶液、Fe（OH）₃胶体和Fe（OH）₃沉淀三组物质，并对其分别进行振荡和激光笔照射实验，很容易得出胶体与悬浊液的稳定性差异以及胶体与溶液不同的丁達尔效应。再由饱和FeCl₃溶液制备Fe（OH）₃胶体，以及将Fe（OH）₃胶体继续加热发生聚沉得到Fe（OH）₃沉淀，可以实现溶液、胶体和沉淀三种独立的分散系的相互转化。

1.4直观性

形象、直观的实例，更容易抽象提炼出概念。比如，借助于H₂SO₄和Ba（OH），的反应来抽象提炼离子反应的概念：向0.01mol/L Ba（OH）₂溶液滴加3～5滴酚酞试液，然后向Ba（OH）₂溶液中匀速逐滴加人0.2mol/L H₂SO₄溶液。

从曲线可以清晰地看到电导率的变化，直观地显示出溶液中离子浓度的变化情况，在氢氧化钡与硫酸反应过程中，离子浓度不断降低，电导率下降，之后氢氧化钡反应完全，继续滴加硫酸，离子浓度又相对增加，电导率又开始增大。这条电导率变化曲线实现了离子反应的可视化，让学生“看到了”离子反应的微观本质。

2概念的生成

2.1抽象提炼概念

对宏观现象进行概括提炼概念的过程，实质上是直接经验转化为间接经验的过程，也是实现知识内化的关键步骤。归纳概括通常采用“异处求同”的思维方法，通过抽象提炼，实现个体性质到类别通性的飞跃。

比如，通过NaCl、KNO₃、蔗糖、酒精四种化合物分别在固体、水溶液以及熔融状态下导电性对比实验，可以抽象提炼出电解质与非电解质的概念。

2.2定义概念

概念的表述可以分为外延和内涵，概念的外延是指概念所能适用的范围边界，而内涵则是指概念所具有的含义，表示某种事物的特定属性，是概念的本质特征。因此，定义概念需要从外延和内涵两个方面进行界定。比如电解质的定义模型：

所以，电解质可定义为：在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。

向学生介绍了概念的定义模型后，就可以引导学生直接去定义概念，这样既有利于学生理解概念的丰富内涵，又有利于概念的内化与应用。

当然，随着学习内容的深入，概念的内涵也在不断地深化，比如氧化还原反应：

化合价升降（表观特征）

电子转移（本质特征）

3概念的微观探析与符号表征

3.1概念的微观探析

在对宏观现象进行识别后，接着要对产生宏观现象的原因进行微观分析，这样既有利于理解概念的本质，同时又为概念的表征埋下伏笔。

比如，通过比较0.1 mol/L HCl溶液和0.1 mol/LCH₃COOH溶液导电性差异，再微观分析HCl溶液和CH₃COOH溶液中粒子的种类，如图2所示。

由图中可以直接得出HCl完全电离，为强电解质;而CH₃COOH不完全电离，为弱电解质。所以，相同温度、相同浓度的HCl溶液和CH₃COOH溶液相比，HCl溶液中离子浓度大，导电能力强;而CH₃COOH溶液中离子浓度小，导电能力弱。

在化学概念教学中，借助于图像、动画、模型等感性教学素材，可以将原本看不见摸不着的内容生动形象地展现在学生面前，做到“微观过程可视化”，增强了概念教学的趣味性和有效性。比如，引导学生利用粒子结构示意图画出NaCl、HCl的微观形成过程，不仅降低了电子得失与电子偏移的理解难度，而且通过分析电子转移与元素化合价升降的对应关系，还能直接得出氧化还原反应表观特征（化合价升降）与本质特征（电子转移）的相互关系。

3.2概念的符号表征

化学符号表征是沟通宏观识别与微观探析的中介和桥梁，是化学概念学科化的表现形式，是对宏观现象和微观信息的抽象和概括，它以简练的形式表达了宏观现象、微观本质以及物质之间的数量关系。

比如，为了表征强电解质HCl和弱电解质CH₃COOH的电离情况，可用电离方程式表示如下：

HCl完全电离，而CH₃COOH则存在电离平衡，仅部分电离而已。

4概念的辨析

对化学概念进行多层面变式分析，可以排除概念中无关因素的干扰，有利于学生对概念本质的认识，能够让学生不断地矫正、整合和重组相关知识，达到自我构建概念的目的。在概念的变式训练中，通常是围绕着概念的外延和内涵进行设计。比如，采用正误判断对电解质进行变式训练：

①铜丝能导电，所以是电解质;

②NaCl溶液和盐酸都能导电，所以是电解质;

③BaSO₄难溶于水，其水溶液几乎不导电，所以BaSO₄不是电解质;

④NaCl是电解质，所以NaCl固体可以导电;

⑤CO₂、NH₃的水溶液能導电，所以NH₃、CO₂均是电解质。

题组①、②是针对电解质的外延;题组③～⑤则针对电解质的内涵。