基于核心素养的化学概念建构有效途径探索

成斌斌

摘要：化学概念常常较为抽象，理解难度大。以识记为主的传统教学方法不利于学生化学思维的培养和学科能力的提升。文章以“溶液”概念的建立为例，分析通过“境脉引领、宏微结合、证据推理”的途径帮助学生进行概念建构，有助于实现概念的深度教学，挖掘实验的深层价值，提升学生的思维品质。

关键词：概念教学;情境创设;宏微结合;证据推理

文章编号：1008-0546（2021）06-0026-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.007

化学概念是人类在认识化学变化的过程中建立起来的，是学习者对客观事实的认知从感性上升到理性，将其共同的本质特征抽象并加以概括后形成的[1]。概念的形成过程是学生自我认知意识的一种表达，也是思维的基本形式之一。随着认知水平的发展，概念的学习呈现序列性的变化：从简单关联到复杂关联、从低阶认知到高阶认知。其发展过程如图1所示：

概念的建构需以学生的自主建构为核心。若失去概念建构的自主性，会导致学生在学习过程中花费大量时间背诵概念，对概念的学习止步于识记和浅层理解[2]。学生知行割裂，掌握了很多理论性的学科概念，却不知如何进行科学探究，更无法利用概念解决复杂的现实问题。本文从实际案例出发，以“溶液”概念的建立为例，探索核心素养导向下化学概念建构的有效途径。

一、依托有效情境，“境脉引领”引导概念探索

情境使得思维成为必要和得以可能。传统教学通过反复训练强化了学生的概念意识，但对概念的解读、改变、迁移随着知识的自动化程度的提高变得越来越困难，不利于核心素养的形成和发展。而核心素养的关键特征在于学生面对不确定的情境时能否做出恰当的反应，这种反应恰恰是无法自动化的。因此在概念教学中需要引入复杂的、真实的、灵活多变的情境，设计或明或暗的学习线路，让学生通过自行假设、探索、实践、总结，最后将概念内化成学生自己的知识体系[3]。

以“溶液”概念建构过程为例。学生首先需要了解几种常见的分散体系的宏观特征，其次需要知道不同分散体系中物质的分散形式，最后还要了解乳化与溶解的区别。传统无情境教学中以实验为抓手，以图形模拟为方法，通过老师的讲解帮助学生理解概念。其教学流程如图2所示：

而“境脉引领”下情境化教学中以复杂生活经验为情境，以层层递进的问题为驱动，强调学生主体。其教学流程图3所示：

图2中，教师将概念分解成一系列具体的微小知识点，从简单到复杂，从识记到理解再到应用。学生在学习过程中，先掌握概念，再对概念进行不断的辨析和应用，直到最后完成复杂任务，实现课堂学习目标。这样的教学聚焦“概念是什么”，是对概念的基础性教学。学生在课后通过背诵掌握概念，通过人为创设的、脱离实际情境的各种习题理解和运用概念。学生不能准确理解概念的本质及不同概念间的区别和联系，其认知能力和思维水平都没有被引向更深层次的发展。

图3中，教师创设复杂的、真实的生活情境，在情境发展变化过程中设立有质量的问题引导学习。学生在问题的驱动下，顺应情境的发展，进行相应的认知活动，在问题中探究，在活动中思考，在矛盾中思辨。学生在自主构建概念的同时，体验了概念的生成过程，拓展了概念的实践价值。这样的学习既让学生体会到了化学的生活味，又帮助他们从学科、生活等多角度深入认识了“溶液”概念的本質。

二、依托信息技术，“宏微结合”助力概念生成

“宏微结合”是化学学科的重要方法，在学习中能有效帮助学生构建核心概念。其中“宏”主要指通过观察宏观现象掌握物质的性质和变化，“微”主要是指通过电子成像、数据传输、曲线绘制、动画模拟等技术手段感知微观变化过程。

1.宏微结合区分溶液和浊液

溶液和浊液的宏观特征区别在于是否“均一、稳定”。传统教学过程中教师以实验为抓手，通过观察“分散后颜色是否均匀”来理解“均一性”，观察“静置后是否分层”来理解“稳定性”。学生通过学习后常存有疑问如：生活中豆浆牛奶等物质也均一稳定，不易分层，是否是溶液呢？诸如此类问题的产生既是学生思维发展的体现，也说明学生对均一、稳定的理解未能深入本质。对此，教师可以依托信息技术的发展，将先进的仪器引入课堂，让肉眼不可见的微小粒子在显微镜下显现出来。课堂实录如下：

【提出问题】蛋糕原料中各物质在水中的分散现象是否相同？

【分组实验】面粉、蔗糖、食盐、植物油在水中的分散

【归纳小结】上述分散体系可分为浊液和溶液，溶液均一稳定，浊液不均一不稳定。

【演示实验】用电子显微镜将溶液、悬浊液、乳浊液的样品放大1000倍以上进行观察。

【归纳小结】悬浊液中分散的是固体小颗粒，乳浊液中分散的是小液滴，这些颗粒和液滴大小不一，且分布极不均匀。同时，固体小颗粒由于重力作用，易下沉;小油滴们一旦接触到对方容易融合在一起形成更大液滴从而上浮。因此浊液不稳定。溶液中的粒子在显微镜下不可见，是比颗粒更小的微粒。

借助信息技术的发展，将电子显微镜引入到实验观察中，让“不可见”变为“可见”，帮助学生从宏观特征和微观本质两个方面对溶液和浊液进行观察分析。这样的学习方式不仅能让学生对“均一、稳定”的理解更深刻，还能带领学生体会科技发展给科学研究带来的助力，体验探究微观世界的一般方法。

2.宏微结合区分乳化和溶解

乳化和溶解的相似处在于形成的体系都相对均一稳定，不同处在于溶解后形成的是溶液，而乳化后形成的是乳浊液。传统教学过程中教师以实验为抓手，通过观察“乳化后的混合体系变得更均一稳定了，但仍然浑浊”来理解“以上联系和区别”，学生难理解，易混淆。对此，教师可以依托信息技术的发展，将宏观实验和动画模拟相结合。课堂实录如下：

【提出问题】在乳化剂的乳化下，植物油在水中的分散产生了什么变化？

【分组实验】油和水混合，观察;向其中加入乳化剂，不振荡，观察;振荡后再观察。

【动画模拟】乳化的微观过程模拟

【归纳小结】乳化时，振荡使大油滴变成小油滴，乳化剂包裹在小油滴周围，阻止相互融合。并使其均匀分散到水中，形成相对均一稳定的混合体系。但由于此时植物油仍以液滴的形式进行分散，因此仍然是乳浊液。

借助信息技术的手段，用动画模拟乳化的微观过程，并将宏观实验与动画模拟相结合，能帮学生更好地理解乳化的过程和原理，从而对溶解与乳化的本质进行辨析。

三、依托化学实验，“证据推理”深化概念理解

“证据推理”中，“证据”是前提条件，“推理”是思维过程。在化学学科的发展中，证据推理贯穿于整个科学探究的过程。研究者常常根据一个或一些事实（包括生活现象、实验现象、实验数据、调查资料及科学史料等）得出另一个新的假说，再通过实验或计算进行验证。化学学习中的证据推理可以理解成“基于证据对物质的组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪，最终建立观点、结论和证据之间的逻辑关系”[4]。实验是化学学习的基础，具有鲜明的实践属性和证据功能，因此依托实验进行“证据推理”在化学课堂教学中极易开展。教师以真实的探究、可靠的证据和填密的逻辑为起点，设计有效的基于证据的课堂教学活动;学生通过感受、体验、理解证据推理的思维方式对概念建立的重要作用，获得高品质的思维方法。教师与学生互相合作，互动发展[5]。

要建立“溶液”概念，就要理解溶解过程。溶解是指物质以分子或离子的形式均匀分散到另一种物质中的过程。传统教学以动画对氯化钠、蔗糖溶解的微观过程给予结论性模拟，再由学生对其进行表达，属于结论给予型教学。结论的产生缺乏有力的事实依据进行支撑。对此教师可以依托化学实验，帮助学生将“证据推理”的意识运用于本知识点的学习。课堂实录如下：

【提出问题】蔗糖和食盐是如何以微粒形式分散到水中的？其分散微粒是否相同？

【分组实验】检验水、食盐溶液和蔗糖溶液的导电性。

【归纳小结】食盐和蔗糖在水中分散的微粒的电性不同。

【动画模拟】食盐、蔗糖在水中溶解的微观过程。

【归纳小结】食盐以氯离子、钠离子的形式在水中分散，蔗糖以蔗糖分子的形式在水中分散，因此溶液导电能力不同。且受电性影响，分散时氯离子与水分子中的氢原子相互吸引，钠离子与水分子中的氧原子相互吸引。

【演示实验】利用电导率传感器测定食盐溶解过程中电导率变化。注意测定时先不搅拌，一段时间后用磁力搅拌器匀速搅拌，并以曲线形式呈现结果。

【归纳小结】（1）溶解是一个动态的过程;（2）搅拌可以加快溶解的速率;（3）溶液导电性强弱和溶液中离子的浓度有关。

将传统实验和数字化实验相结合，使实验从定性走向定量，能挖掘实验的深层价值，提升学生的科学探究能力。而定性实验与动画模拟相结合，能更有效地帮助学生搭建宏观与微观的桥梁，有利于学科思维的培养。在此过程中，溶液导电能力不同成为事实证据，学生由此对推理出微观分散微粒不同的结论;电导率变化曲线的呈现成为事实证据，学生由此对溶解的动态过程及溶解速率的影响因素进行推理。这样的思维过程既增强学生的证据推理意识，又使得学生对溶解概念的理解更加深刻。

四、结语

基于核心素养的化学概念建构从知识基础上看，需要学生理解概念、应用概念、迁移创新。从学科能力上看，需要学生建立起知识经验与能力表现的实质性联系，经过从陈述性概念到程序性分析再到观念化构建的主动认识，最终实现学科核心素养的发展。因此，在教学过程中教师可以多渠道尝试，帮助学生寻找概念建立的有效途径，提高学生的科学素养和学科能力。

参考文献：

[1]祝钱.例谈初中化学概念教学中的变式和迁移策略[J].化学教学，2020（3）：89-92

[2]刘桂秋.有效教学概念新探——综合有效教学观之下的有效教学[J].课程·教材·教法，2008（9）：11一15，44

[3]周盼盼，孙美荣.“境脉”引领下的化学课堂——以“金属的化学性质”为例[J].北学教与学，2019（4）：43-45，85

[4]顾建辛.关于化学核心素养培育的微观思考——原电池教学中的“证據推理与模型认知”[J].北学教学，2017（11）：34-38

[5]赵晓芳.指向“证据推理”的初中化学教学实践与探索——以“质量守恒定律”教学为例[J].中学教学参考，2020（26）：70-71