学生素养发展导向的离子反应复习课设计

2021-11-20韩慧磊孙影刘亚丽

化学教与学 2021年4期

韩慧磊孙影刘亚丽

摘要：离子反应是高中化学核心概念之一，对整个中学化学学习具有重要作用。学生在离子反应概念理解上存在诸多相异构想，阻碍科学概念建构。在已有研究的基础上，设计一组具有针对性的数字化实验，基于POE策略对离子反应专题进行复习课设计，以期实现有效的概念转变，从而为离子反应知识的教学实践及学生素养发展提供参考。

关键词：素养发展;离子反应;POE策略;复习课

文章编号：1008-0546（2021）04-0078-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.020

一、问题的提出

化学学科核心素养是学生经过化学课程学习而逐步形成和发展的正确价值观、關键能力和必备品格[1]。2017年版化学新课标构建了化学学科核心素养内容体系及其发展水平[2]，其中“宏观辨识与微观探析”既是化学学科重要观念，又是化学问题解决的思维视角;“证据推理与模型认知”则是对物质及其变化的认识方式[3，4]。化学学科核心素养在学生的全面发展中发挥着重要作用。

离子反应知识不仅是后续学习的基础、化学基本观念（如微粒观、变化观）的集中载体[5]，还有助于学生“宏观辨识与微观探析”等化学学科核心素养的发展。然而离子反应涉及的概念较多;初中已有的知识经验会对离子反应本质的学习造成一定的干扰;且部分学生缺乏必要的微观想象，导致学生宏微观视角转换存在困难，使得离子方程式意义理解以偏概全，以及无法准确把握多种离子反应的定量关系[6-10]。

对已有离子反应相异构想测查研究进行梳理，得出相异构想主要集中在以下几点：（1）所有的离子都会参加离子反应;（2）离子反应发生时离子浓度一定降低;（3）有关量的离子方程式书写较困难[11-14]。结合多位一线教师访谈，了解到学生在相关知识学习时也存在类似问题，例如：不能建立起微观认识角度;对反应的先后顺序和反应的比例关系（即少量与过量的问题）存在困惑;对本质理解停留在知识记忆、概念背诵阶段。在此背景下，通过分析找出学生存在的相异构想，作为生长点和进阶起点，并进行有针对性的数字化实验设计，为学生概念转变和素养发展提供支架。采用POE教学策略进行“水溶液中的离子行为”专题复习课设计，在分析实验过程中帮助学生建立分析问题的微观视角、增强学生的证据意识，促进学生科学概念构建和素养发展。

二、基于进阶起点的实验开发

为突破上述相异构想，设计相对应的数字化实验，通过微观反应本质曲线可视化，搭建宏微世界的桥梁，促进学生概念转变和视角转变。以“所有的离子都会参加离子反应”这一相异构想为例，采用电导率传感器分别测定0.1000mol/L H2SO4溶液、0.1000mol/L Na2SO4溶液滴定20ml 0.01000mol/L Ba（OH）2溶液（滴有酚酞溶液）导电率变化，观察实验现象及导电率曲线变化。通过对比导电率下降趋势的异同，帮助学生理解“在一些离子反应中，溶液中所有离子都参与反应，而也有一些离子反应，溶液中仅部分离子参与反应”，转变学生“溶液中所有离子都参与反应”的相异构想。为保障实验的科学性和可重复性，本文所有实验均进行多次平行实验。

考虑到数字化实验仪器尚未普及、学生时间紧张等客观因素，将开发的数字化实验制作成实验视频资源，方便教师教学和学生自主学习，促进教育资源供给。该资源既可用于课堂实验案例，也可以作为翻转课堂的课前资料。具体实验分析和实验视频二维码见教学流程部分。

三、基于素养发展的离子反应教学设计

POE策略是预测—观察—解释（Piredict-Obser-ve-Explain）策略英文首字母的缩写。预测是学生根据已有知识，对实验现象或结果进行预测;观察是学生观察实验现象，并与自己的预测结果进行比较;解释是针对实验现象与自己预测的结果之间的不同，学生之间进行讨论，解释其中的原因。POE策略环节的设置，不仅能有效地产生认知冲突[15]，还能通过解释过程，帮助学生建立起证据意识。结合上述相异构想分析、数字化实验设计和具体的POE教学策略，对教学过程进行设计，具体流程示意图见图1，具体过程见表1。

四、基于素养发展的离子反应教学反思

素养的发展不是一蹴而就的，而化学概念的建立也较为困难。本复习课教学设计在已有离子反应相异构想研究的基础上，设计与学生认知发展相联系、螺旋上升的一组数字化实验，通过POE教学策略，让学生在预测-观察-解释的过程中暴露相异构想、产生认知冲突，并通过解释环节促进学生科学概念的形成。与此同时，通过数字化实验生成的曲线，帮助学生建立微观认识事物的视角，并通过四重表征之间的联系和转化，促进学生多角度看待问题、分析问题的能力。而实验曲线这一生成性证据，不仅有助于学生证据意识的发展，还在预测和解释过程中，让学生建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。此外，本研究还结合一线教学实际，建立数字化实验教学资源，在提高学生学习兴趣和信息技术能力的同时，丰富课程和教学资源，促进教育资源供给。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：33-36

[2]郑长龙.2017年版普通高中化学课程标准的重大变化及解析[J].化学教育（中英文），2018，39（9）： 41-47

[3]吴星.对高中化学核心素养的认识[J].化学教学，2017（5）：3-7

[4]吴星.高中化学核心素养的建构视角[J].北学教学，2017（3）：3-7

[5]王保强，袁林.化学观念引领下的专题复习——以“离子反应”专题为例[J].北学教学，2013（11）：40-42

[6][11]何庆辉，麦裕华基于知识空间理论的高一学生离子反应关键学习路径[J].北学教学，2018（7）：12-17

[7][12]乔通.离子反应概念理解的测查研究[D].临汾：山西师范大学，2018

[8]陈菊平.离子反应中几个问题的质疑[J].化学教育，2016，37（5）：73-74

[9]张礼聪.实验使概念不再抽象——以“离子反应”教学为例[J].化学教育，2015（3）：19-22

[10]杨頔，于善亮，靳红旗.从离子反应本质的角度深入认识离子反应发生的条件[J].北学教学，2014（4）：35-37

[13]李旭奎.高中化学“离子反应”学习进阶模型的构建[J].中学化学教学参考，2018（8）：31