概念轉(zhuǎn)變教學(xué)設(shè)計(jì)論文
一、促進(jìn)“概念轉(zhuǎn)變”的教學(xué)策略
如何有效促進(jìn)學(xué)生從“電離模型”向“水解模型”轉(zhuǎn)變？單純靠老師的講授顯然是不可行的。教學(xué)的首要任務(wù)在于引發(fā)認(rèn)知沖突，從而認(rèn)識(shí)“電離模型”的局限性。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到改變或調(diào)整原有認(rèn)知的必要性。于是，借助一定手段、設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知困惑和沖突的問題情景，并立足于這一困惑和沖突的問題情景，開展深入的探究，從而實(shí)現(xiàn)舊概念的重組、新概念的建構(gòu)成為教學(xué)的關(guān)鍵。問題情景對(duì)學(xué)生造成的認(rèn)知沖突程度越顯著，越有利于激發(fā)學(xué)生解決困惑與沖突的探究興趣。如何設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈認(rèn)知沖突的問題情景？
一方面，要強(qiáng)化學(xué)生原有認(rèn)知，讓學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)頭腦中“電離模型”；另一方面，呈現(xiàn)直觀明顯、沖突強(qiáng)烈的反例，讓學(xué)生對(duì)原有認(rèn)知產(chǎn)生強(qiáng)烈的不適感。當(dāng)對(duì)“反例”產(chǎn)生認(rèn)知沖突時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生立足于從系統(tǒng)的視角去分析溶液中存在的微粒及微粒間的作用，初步建構(gòu)起解釋鹽溶液酸堿性的“水解模型”；在初步建立新模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用此模型去預(yù)測(cè)更多未知鹽溶液的酸堿性，并通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到新認(rèn)知模型的合理性和有效性。最后，對(duì)新、舊認(rèn)知模型進(jìn)行對(duì)比分析，明確適用對(duì)象、本質(zhì)差異等，深化對(duì)新概念模型的認(rèn)識(shí)，從而有效實(shí)現(xiàn)“概念轉(zhuǎn)變”。
二、“鹽類的水解”（第一課時(shí)）的教學(xué)設(shè)計(jì)
概念轉(zhuǎn)變的前提條件是“對(duì)現(xiàn)有概念的不滿”。對(duì)“現(xiàn)有概念的不滿”，不僅與學(xué)習(xí)者面對(duì)的情景有關(guān)，而且與學(xué)習(xí)者對(duì)自身原有認(rèn)知的清晰度有關(guān)。學(xué)習(xí)者對(duì)自身的原有認(rèn)知越清晰，面臨新的問題情境時(shí)，產(chǎn)生的沖突將越強(qiáng)烈。本課教學(xué)時(shí)，先安排下述復(fù)習(xí)回顧活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)（如強(qiáng)弱電解質(zhì)電離、溶液酸堿性等），思考如下問題：
�。�1）純水會(huì)發(fā)生怎樣的電離？常溫下，純水中的c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系如何？
�。�2）對(duì)于水溶液而言，溶液的酸堿性與溶液中c（H＋）、c（OH－）大小有何關(guān)系？
（3）酸（或堿）溶于水后形成的溶液顯酸（或堿）性，為什么？歸納總結(jié)：酸（或堿）溶于水形成的溶液顯酸（或堿）性，是因?yàn)樗幔ɑ驂A）電離出H＋（或OH－），導(dǎo)致溶液中c（H＋）大于（或小于）c（OH－）。
設(shè)置三個(gè)問題供學(xué)生思考，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)水的電離、溶液酸堿性與c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系的認(rèn)識(shí)，并激活“電離模型”。其目的不僅為鹽溶液酸堿性分析奠定基礎(chǔ)，并為后認(rèn)知沖突作鋪墊。在完成上述教學(xué)任務(wù)之后，接著安排如下探究活動(dòng)：提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／LCH3COONa溶液，請(qǐng)分析與預(yù)測(cè)：
�。�1）CH3COONa在水中如何電離？是否產(chǎn)生H＋或OH－？
�。�2）請(qǐng)預(yù)測(cè)：CH3COONa溶液顯酸性、中性還是堿性？為什么？實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：請(qǐng)?jiān)陬A(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，用pH試紙測(cè)定該溶液的pH。要求“分析與預(yù)測(cè)”的目的在于引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“電離模型”解釋未知溶液酸堿性，為認(rèn)知沖突埋下伏筆；“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”的目的，則讓學(xué)生親自獲取感性材料，強(qiáng)烈感知預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異性，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，誘發(fā)學(xué)生對(duì)“電離模型”的不滿。接下來，并不急于分析醋酸鈉溶液為何顯堿性，而是安排學(xué)生反思與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。具體安排如下：提出問題：請(qǐng)反思自己的“分析與預(yù)測(cè)”及“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”，看看是否存在問題。
實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：請(qǐng)重測(cè)CH3COONa溶液的pH，并用同樣方法測(cè)0．1mol／LNH4Cl溶液的pH。將結(jié)果填入表中。反思的目的，在于確認(rèn)自己的分析與pH檢測(cè)無誤；實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的目的，不僅確認(rèn)醋酸鈉溶液pH確實(shí)顯堿性并獲取更多的事實(shí)證據(jù)，同時(shí)得出鹽溶液可呈堿性、也可以呈酸性的.事實(shí)，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到“電離模型”的局限，激發(fā)建構(gòu)新思維的驅(qū)動(dòng)力。前面的教學(xué)活動(dòng)，為“概念轉(zhuǎn)變”提供了前提條件。接下來的教學(xué)，便是要引導(dǎo)學(xué)生探究，以期建立“水解模型”。教學(xué)安排如下：提出問題：
1．請(qǐng)結(jié)合醋酸鈉溶液顯堿性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，思考并討論下述問題：
�。�1）該溶液體系存在哪些電離？是否可逆？電離出哪些微粒？
（2）溶液中H＋、OH－均來自水的電離，對(duì)于純水電離而言，c（H＋）應(yīng)等于c（OH－）。為何該溶液中c（H＋）小于c（OH－）？是不是體系中哪些微粒結(jié)合了水電離產(chǎn)生的H＋？請(qǐng)結(jié)合溶液中的微粒加以分析。
2．按前述醋酸鈉溶液顯堿性的分析思路，探討NH4Cl溶液顯酸性的原因。
3．和同學(xué)交流討論，并用自己話語歸納總結(jié)鹽溶
液顯酸性或堿性的原因。引導(dǎo)學(xué)生從同時(shí)考慮醋酸鈉和水的電離、電離是否可逆、電離產(chǎn)生的微粒出發(fā)，并從系統(tǒng)中微粒相互作用的視角分析醋酸鈉溶液中c（H＋）、c（OH－）變化的原因。之后，遵循這樣的思路，分析討論NH4Cl溶液顯酸性的原因。經(jīng)歷這樣的探究活動(dòng)，學(xué)生將初步建起了鹽溶液酸堿性分析的基本思路，初步形成鹽類水解的概念，初步建立起體系中微粒間的相互作用、水的電離平衡及移動(dòng)、鹽溶液的酸堿性等整體性認(rèn)識(shí)。這樣的學(xué)習(xí)，解決了“新概念的可理解性”、“新概念的合理性”問題，從而有利于概念轉(zhuǎn)變。學(xué)生雖然建立起對(duì)“鹽類的水解”概念及“水解模型”的初步認(rèn)識(shí)，但還需進(jìn)一步檢驗(yàn)。因此，接下來的教學(xué)，要讓學(xué)生從理論與實(shí)踐兩個(gè)層面去論證“水解模型”的合理性。教學(xué)過程如下：?jiǎn)栴}討論：
1．為何鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會(huì)與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合？你將如何證明？
2．根據(jù)你的分析，預(yù)測(cè)Na2CO3及Al2（SO4）
3溶液酸堿性，并從微觀視角加以分析。
實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：
1．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證“鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會(huì)與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)；
2．用pH試紙測(cè)定0．1mol／LNa2CO3、Al2（SO4）3及KNO3溶液的pH，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)相對(duì)比。本階段教學(xué)任務(wù)的功能如下：一是寄希望于學(xué)生能從弱電解質(zhì)電離平衡的角度，認(rèn)識(shí)到溶液體系中若同時(shí)存在弱堿的金屬離子與OH－、弱酸的酸根離子與H＋時(shí)，將結(jié)合為弱電解質(zhì)分子并建立起平衡，再用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)；二是應(yīng)用“水解模型”去預(yù)測(cè)未知鹽溶液的酸堿性，并通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。最終，讓學(xué)生從理論和實(shí)踐層面證實(shí)“水解模型”合理性，同時(shí)體驗(yàn)“新概念的有效性”。到此為止，學(xué)生將體驗(yàn)到“電離模型”不合理性，體驗(yàn)到“水解模型”的可接受性、合理性及有效性，從而較好地達(dá)成“概念轉(zhuǎn)變”———即判斷溶液酸堿性從“電離模型”轉(zhuǎn)向“水解模型”。但是，教學(xué)并不能到此為止，還需繼續(xù)安排相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／L的NaCl、KNO3溶液，請(qǐng)預(yù)測(cè)這兩種溶液的pH，并從微觀視角加以分析。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：請(qǐng)用pH試紙檢測(cè)上述兩種溶液的pH。交流討論：
�。�1）你的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致？
�。�2）若不一致，請(qǐng)分析其可能原因；
�。�3）結(jié)合前面六種鹽溶液酸堿性及微觀視角的分析，總結(jié)分析鹽溶液的思路。本階段活動(dòng)的安排，旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到鹽溶液還可能顯中性。這是其一；第二，通過提供鹽類水解的“反例”（即有些鹽并不水解），進(jìn)一步深化對(duì)“水解模型”的認(rèn)識(shí)（此類鹽不水解，照樣可以用“水解模型”解釋———因?yàn)榇祟慃}電離時(shí)既不產(chǎn)生弱酸根離子，也不產(chǎn)生弱堿的金屬陽離子，將不會(huì)結(jié)合水電離出來的H＋、OH－而不破壞水的電離平衡，故其溶液顯中性）。至此，學(xué)生借助“水解模型”全面解釋了各類鹽（能水解的鹽、不能水解的鹽）溶液的酸堿性，深刻認(rèn)識(shí)到“水解模型”的合理性和有效性，將牢固建立分析溶液酸堿性的新模型。最后，安排如下活動(dòng)，幫助學(xué)生總結(jié)溶液酸堿性判斷兩類模型（“電離模型”和“水解模型”）的適用對(duì)象與分析思路，達(dá)成本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。提出問題：現(xiàn)有稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸鈉溶液、氯化鐵溶液及硅酸鈉溶液。
�。�1）哪些溶液顯酸性？哪些溶液顯中性？哪些溶液顯堿性？
（2）以上述顯酸性溶液為例，從微觀角度分析它們顯酸性的原因。
�。�3）結(jié)合問題（2），總結(jié)可從哪些角度分析溶液的酸堿性？
�。�4）結(jié)合（3）的分析，在分析電解質(zhì)溶液酸堿性時(shí)，哪些溶液只需考慮電解質(zhì)的電離？哪些溶液需要同時(shí)考慮電解質(zhì)和水的電離？建立在學(xué)習(xí)已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行“概念轉(zhuǎn)變”的教學(xué)，從而幫助學(xué)生正確理解并掌握科學(xué)概念，是目前學(xué)習(xí)心理學(xué)研究的一個(gè)重要課題。前面以“鹽類的水解”（第一課時(shí)）為例，闡述如何開展基于“概念轉(zhuǎn)變”的教學(xué)設(shè)計(jì)，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)“鹽類的水解”概念和本質(zhì)的理解與把握，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)教育提升學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)。
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