变异理论视域下的初中化学专题复习教学研究——以“反应后溶液中溶质的成分”为例

李洁，张建策

（湖南理工学院化工学院，湖南 岳阳414006）

变异理论起源于二十世纪中后期，由马飞龙的研究团队创立并发展至今。在几十年的教学实践中，不少学者都将其运用于教学中，取得了比较大的进展，对教师的实际教学产生了较大的影响。变异理论的核心在于关注学生的学习内容并教会学生审辩关键特征，在一定程度上引导学生掌握思维方法，从而对学生的思维能力产生潜移默化的影响。

对于初中化学复习课而言，应该注重学生知识迁移能力的形成。复习课不是简单地将知识重现在学生面前，而是要将独立、零散的知识梳理整合出来，将各部分知识体系的纵向联系和横向联系理清晰。基于变异理论的化学课堂可以结合分离、类合、对比、融合四种思维策略帮助学生快速灵活地找到知识的关键特征，从整体知识出发培养逻辑思维，培养学生综合探究的能力，从而实现知识的迁移。

1 变异理论的四种思维策略

通过变异理论的核心可以带出对照的效果，能将学生的注意聚焦于关键特征上，也能引出“分离”的相关概念。分离是指从整体中区分出关键特征，重点关注某一个变异维度，从而达到学习的目的。分离策略与控制变量的思想在本质上很相似，都是控制某个量不变，通过观察某个因变量实现对整体关键特征的审辩。

在学习过程中，不能仅仅处在审辩阶段，否则就与传统的教学无异，学生很难脱离只靠背诵来学习的模式。要引导学生培养高级思维，学生需要自己推理或者总结定理、规律，并将其应用于更广阔的范围。与分离策略相反，类合的关键是要着眼于事物不变的地方，类似于“万变不离其宗”的道理，通过类合，可以引导学生从变化中审辩出不变的特征。

对比策略是指在审辩的过程中，要突出其不同或者变化的特征，引导学生意识到变化的特征是什么。对比可以促进学生高阶思维的发展。

除了审辩到学习内容的关键特征外，学生还需要审辩关键特征与整体的关系，融合有助于增加对学习内容的整体认识。

2 变易理论视域下的“反应后溶液中溶质的成分”专题复习教学

2.1 “反应后溶液中溶质的成分”知识特征和学生认知特点分析

本节课是在学完教材内容之后进行的专题复习课。学生对常见的酸碱盐、中和反应、酸碱盐的化学性质有了一定的了解，但对解决反应后溶液中溶质的成分的相关问题还没有形成一定的思路和方法，存在着对问题理解不透、表述不清等一系列问题，因此需要专题复习。近几年的中考对于学生的实验能力、信息获取能力以及信息加工处理能力有较高要求，而计算题中求溶液中溶质的质量分数也需以此为基础进行分析。本专题复习在初中化学中有着非常重要的地位，对于高中化学的解题思路也有一定的影响，其目的是：一要明确反应后溶液的溶质成分的一般思路和方法；二要巩固酸碱盐的化学性质，从离子的角度思考物质鉴别的方法。

2.2 “反应后溶液中溶质的成分”教学策略设计

在进行此专题复习时，学生已经学习了相关的知识，有了一定的知识体系，但是此专题的知识综合性很强，在进行教学时根据此专题涉及的知识由浅入深、由易到难地设计了三个基于变异理论的教学活动，希望以此探究反应后溶液中溶质的成分的解题思路和方法，培养学生的思维方式，将学生的认知推向更高的水平，推动学生核心素养的发展。

2.2.1 活动一：基础探究（酸和碱的性质）

教师提出问题：小刘同学在进行酸碱中和反应的实验探究时，向盛有氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸一会儿后，发现忘记滴加指示剂，请问，烧杯中溶液的溶质是什么呢？请先写出发生反应的化学方程式，然后做出猜想。

化学方程式：NaOH+HCl＝NaCl+HO

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三假设条件恰好完全反应时酸过量时碱过量时烧杯中溶液的溶质NaCl NaCl和HCl NaCl和NaOH

教师提出问题：观察上表中“烧杯中溶液的溶质”，找出相同点和不同点，说出如果加入指示剂紫色石蕊溶液，需要考虑的溶质有哪些，不需考虑的溶质有哪些？

分析：从学生的已有经验出发，设置基础的实验探究问题，帮助学生分析在利用指示剂判断溶液中的溶质时需要审辩的关键特征是什么，即当溶液中都含有相同离子时，证明物质的存在只需要证明该物质独有离子的存在，掌握思路轻松找出解题关键点。本活动的变异图示如表1。

表1 活动一的变异图示Tab.1 Figure of variation in activity 1

2.2.2 活动二：巩固探究（酸的性质）

教师提出问题：某化学兴趣小组在做完制取二氧化碳的实验后（用石灰石和稀盐酸制取），对反应后反应器中剩余溶液的溶质成分产生了兴趣。反应后溶液中溶质是否含有HCl？请先写出发生反应的化学方程式，然后做出猜想。

化学方程式：CaCO+2HCl＝CaCl+HO+CO↑

做出猜想：

猜想一猜想二猜想三猜想四实验步骤取样，滴加几滴石蕊试液取样，加入金属锌取样，加入CaCO3固体取样，加入生锈的铁钉结论若观察到溶液变红，则所取溶液呈酸性，溶质含有HCl若金属锌溶解，则所取溶液呈酸性，溶质含有HCl若观察到CaCO3固体溶解，则所取溶液呈酸性，溶质含有HCl；若无明显现象，则呈中性，溶质不含若观察到有气泡产生，溶液变黄，铁锈消失，则所取溶液呈酸性溶质，含有HCl；若无明显现象，则呈

分析：此题的思维实际上是由结论来推过程，采用的是类合策略，即分离的逆向思维。从问题“反应后溶液中溶质是否含有HCl”反推出如果溶液的溶质含有HCl，加入石蕊、金属锌、CaCO固体、生锈的铁钉等会有什么现象产生。本活动的变异图示如表2。

表2 活动二的变异图示Tab.2 Figure of variation in activity 2

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2.2.3 活动三：拓展探究（盐的性质）

教师提出问题：向装有NaCO溶液的试管中加入Ca（OH）溶液，出现白色沉淀，过滤。滤液中的溶质是什么物质？请先写出发生反应的化学方程式，然后做出猜想。

分析讨论：猜想___肯定是不合理的，理由是______

实验设计：请选择一个猜想，设计一个简单的实验来验证猜想是正确的。

总结：实验探究的一般思路（提出问题—猜想或假设—设计—现象—讨论与结论）

分析：基于活动一、活动二的思维方式继续设计稍加难度的问题，增加了固体干扰项（CaCO沉淀），加深学生对酸碱盐性质的理解。此活动中需要学生以小组合作的方式，分别证明某一猜想的正确性，关注猜想中变化的关键特征，通过讨论交流，以沉淀、气体、溶液变色等方式验证猜想中的特殊离子存在。在本活动中，将活动一、活动二的解题思维进行对比与融合，得出解决实验探究的一般思路。本活动的变异图示如表3。

变学生自己设计实验，验证不同的猜想不变进行实验探究的思路审辩的关键特征各猜想中的特殊离子以及题中所给的固体干扰项策略对比融合

3 总结与反思

在进行初中化学专题复习时，要着重系统整理知识技能，加强知识技能间的综合联系，注重总结规律性知识，加深对基础知识的理解。教育最本质是教给学生思维方法，是赋于学生终身学习的能力。在进行典型例题复习讲解时，帮助学生总结题型和解题规律，研究解题思路，掌握解题方法和解题路径十分重要。

在复习中，基于变异理论将抽象的化学概念和理论具体化、习题化，并有机地融入实验探究内容，从而引导学生自主发现化学作为一门实验学科的魅力和特点，学会对知识的迁移应用，从定性到定量逐步分析，形成化学学科思维，抓住关键特征构建科学合理的知识体系，从而推动学生化学学科核心素养的发展。