王新文

摘 要：基于中學(xué)化學(xué)抽象概念提出的特點(diǎn)和化學(xué)三重表征思維的培養(yǎng)要求，針對(duì)國(guó)內(nèi)三大化學(xué)期刊近年所載文章對(duì)電解質(zhì)概念教學(xué)的建議和學(xué)生對(duì)電解質(zhì)的相異構(gòu)想，以如何選擇和組織實(shí)驗(yàn)才能有效形成對(duì)電解質(zhì)概念的意義建構(gòu)為目標(biāo)，立足科學(xué)事實(shí)整理的三層含義，即先將具體實(shí)驗(yàn)整理為宏微符模塊化、再以分立的三維結(jié)構(gòu)化的事實(shí)為據(jù)從宏微符三維度進(jìn)行綜合思維與推理、并適時(shí)提煉整理表達(dá)形成知識(shí)，展示了電解質(zhì)概念教學(xué)的關(guān)鍵，最后對(duì)這種教學(xué)的功能提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)思維特質(zhì)；科學(xué)事實(shí)整理；電解質(zhì)；概念教學(xué)

約翰·D·布蘭思福特等在《人是如何學(xué)習(xí)的》指出：“對(duì)于某些領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)的研究表明專家思考和解決問(wèn)題的能力主要依賴于有關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的大量知識(shí)。但是，這些研究也清晰地表明‘有用的知識(shí)不同于一連串無(wú)聯(lián)系的事實(shí)。專家的知識(shí)是圍繞重要概念而聯(lián)系和組織起來(lái)的。”[1]8那么，有用的化學(xué)知識(shí)有何性質(zhì)，要形成重要概念本身的“有用的知識(shí)”，該組織哪些及如何組織有關(guān)科學(xué)事實(shí)呢。

一、化學(xué)學(xué)科的思維特質(zhì)和抽象概念提出的特點(diǎn)

化學(xué)的思維特質(zhì)可從化學(xué)研究的視角、化學(xué)研究的基本問(wèn)題、化學(xué)的學(xué)科價(jià)值等方面進(jìn)行分析，化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化；化學(xué)以物質(zhì)及物質(zhì)的變化為兩個(gè)基本問(wèn)題；化學(xué)以探究物質(zhì)構(gòu)成和表征及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律（原理）和表征為基本任務(wù)；以認(rèn)識(shí)分子并創(chuàng)造分子，進(jìn)而解決人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中面臨的諸如材料及可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題為核心價(jià)值。故，化學(xué)知識(shí)的建構(gòu)通常是以“宏觀切入—微觀分析—符號(hào)表達(dá)”（微觀預(yù)測(cè)—宏觀驗(yàn)證—符號(hào)表達(dá)）為基本方式，以建立“宏觀—微觀—符號(hào)”外顯的化學(xué)知識(shí)表征方式以及“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征內(nèi)隱的思維方式為目的的。畢華林（2005）指出：“三重表征思維是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特征的思維方式?！盵2]錢楊義（2009）首次提出“曲線表征”的定量分析方法，并構(gòu)建了化學(xué)“四重表征”教學(xué)模式?！扒€表征”要求學(xué)習(xí)者能將曲線的特殊點(diǎn)和線的變化趨勢(shì)及線段與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、微粒變化和反應(yīng)方程式建立聯(lián)結(jié)。[3]電解質(zhì)的導(dǎo)電曲線定量地反映了溶液中離子數(shù)量的變化，能夠有效促進(jìn)宏微符間的關(guān)聯(lián)，但并非電解質(zhì)概念教學(xué)無(wú)法脫離導(dǎo)電率曲線，魯科版教材就以導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)示范了電解質(zhì)概念的建立，畢竟手持實(shí)驗(yàn)尚不普及。張怡納研究指出：“維度的增加對(duì)宏觀表征和微觀表征間、微觀表征和符號(hào)表征間、宏觀表征和符號(hào)表征間的轉(zhuǎn)換而言，影響是不同的。其中，維度增加對(duì)宏觀表征和微觀表征間的轉(zhuǎn)換是顯促進(jìn)作用的；對(duì)微觀表征和符號(hào)表征間及宏觀表征和符號(hào)表征間的轉(zhuǎn)換的作用并不明顯?！盵4]故“三重表征”仍是化學(xué)思維特質(zhì)的核心。電解質(zhì)概念的深度理解應(yīng)體現(xiàn)為宏微符三個(gè)維度間的轉(zhuǎn)化能力。

可見(jiàn)，在高中階段而言，有用的化學(xué)知識(shí)主要是應(yīng)能促進(jìn)三重表征發(fā)展的知識(shí)。如比較NaHCO3溶液中離子濃度的大小，有用的知識(shí)就表現(xiàn)為“看到了”NaHCO3溶液中的粒子及粒子發(fā)生的變化，“想到了”粒子的變化程度，“能寫出”物料、電荷及質(zhì)子守恒表達(dá)式。這種結(jié)構(gòu)化的三重表征能力正是從電解質(zhì)等概念中逐步提取出來(lái)的，若拋開(kāi)其三重表征內(nèi)涵的“嚙合力”，則這些概念就成了一堆不相關(guān)的知識(shí)碎片。所以，電解質(zhì)概念教學(xué)當(dāng)以三重表征的思維意識(shí)、能力及表征能力的確立為目標(biāo)。

吳星指出，中學(xué)化學(xué)課程中所涉及的化學(xué)理論和原理，都是建立在對(duì)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行比較分析、歸納概括的基礎(chǔ)上的，是根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行邏輯推理形成科學(xué)結(jié)論的。[5]電解質(zhì)正是基于“大量”實(shí)驗(yàn)事實(shí)的概念，像魯科版教材中就提供了氯化鈉固體、液體、溶液的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)，是否還需要增減必要的實(shí)驗(yàn)，又如何組織這些實(shí)驗(yàn)才能消除學(xué)生的前概念、相異構(gòu)想而構(gòu)筑起科學(xué)理解呢？

二、基于科學(xué)事實(shí)整理是電解質(zhì)概念教學(xué)的關(guān)鍵

（一）學(xué)生在電解質(zhì)概念學(xué)習(xí)中的問(wèn)題與歸因及教學(xué)改進(jìn)

盧姍姍[6]等（2013）在文獻(xiàn)綜述中細(xì)述了國(guó)內(nèi)外對(duì)學(xué)生理解電解質(zhì)概念的研究結(jié)果，“學(xué)生普遍認(rèn)為電流使電解質(zhì)分解，從而形成陰離子和陽(yáng)離子，大部分學(xué)生不能將溶液的導(dǎo)電性和自由移動(dòng)的離子建立起聯(lián)系、機(jī)械地認(rèn)為能導(dǎo)電的物質(zhì)就是電解質(zhì)”等是學(xué)生暴露出來(lái)的典型錯(cuò)誤。盧姍姍等以改進(jìn)教師的教學(xué)提供建議為目的，經(jīng)調(diào)查研究后指出，學(xué)生電解質(zhì)相異構(gòu)想表現(xiàn)出“基于生活經(jīng)驗(yàn)”、“認(rèn)識(shí)角度單一”、“推理不嚴(yán)密”、“綜合能力差”等類型。并指出電解質(zhì)概念相異構(gòu)想的主要來(lái)源有不恰當(dāng)?shù)念惐群徒處煵磺‘?dāng)?shù)慕虒W(xué)。此研究雖未僅僅針對(duì)電解質(zhì)，還有強(qiáng)弱電解質(zhì)、電離平衡及水解等，但它們都是電解質(zhì)隨不同學(xué)段的主題學(xué)習(xí)而豐富和發(fā)展起來(lái)的概念，其研究結(jié)果頗具借鑒價(jià)值。如基于生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的相異構(gòu)想說(shuō)明教學(xué)未消除學(xué)生的前理解，推理不嚴(yán)密產(chǎn)生的相異構(gòu)想說(shuō)明教學(xué)未抓住邏輯等，教師可基于此進(jìn)行研究和實(shí)踐。陸余平等指出，電解質(zhì)教學(xué)問(wèn)題的原因在于課本概念未能完全揭示電解質(zhì)概念的本質(zhì)、及通過(guò)導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)引入電解質(zhì)概念也值得斟酌等，并指出應(yīng)通過(guò)離子的微觀表征來(lái)強(qiáng)化電解質(zhì)的本質(zhì)特征、及電解質(zhì)概念應(yīng)突出電離的本質(zhì)，而非通過(guò)導(dǎo)電來(lái)闡述。[7]作者對(duì)電解質(zhì)概念的界定提出了異議。溶液導(dǎo)電是宏觀現(xiàn)象，需要其中的離子濃度較大，“導(dǎo)電性”揭示的是溶液有無(wú)導(dǎo)電能力的屬性，可以說(shuō)只要溶液中有離子就具備了這種屬性，因?yàn)榭偪梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整電壓或離子濃度使燈泡發(fā)光，“導(dǎo)電”不過(guò)是對(duì)“導(dǎo)電性”的“婉述”。課本以導(dǎo)電來(lái)界定電解質(zhì)而不用電離，既避免了概念中套概念的抽象，也因其“場(chǎng)景”感而便于學(xué)生感知，還能促使教師加強(qiáng)三重表征教學(xué)。高曉偉[8]等（2015）立足電解質(zhì)概念發(fā)展歷史，采取依據(jù)史實(shí)和運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)驗(yàn)不斷修正理解取得了電解質(zhì)概念教學(xué)的較好效果，表現(xiàn)為能夠讓學(xué)生內(nèi)心對(duì)“電解質(zhì)水溶液中有自動(dòng)解離為離子”產(chǎn)生認(rèn)同。教學(xué)設(shè)計(jì)重視基于實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)推理，沒(méi)有對(duì)課本中電解質(zhì)概念的表述提出異議。

盧姍姍等文中所歸納的學(xué)生錯(cuò)誤情形不僅是過(guò)去的也是現(xiàn)在的，甚至還會(huì)是將來(lái)的。何以至此，乃因錯(cuò)誤的本源實(shí)為三重表征思維能力不足，具體為如何用化學(xué)思維指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)組織及實(shí)驗(yàn)整理尚無(wú)研究案例，而畢華林早就指出三重表征意識(shí)和能力需要教師的引導(dǎo)才能形成。

（二）有效事實(shí)整理需要精心的實(shí)驗(yàn)組織

新學(xué)習(xí)科學(xué)強(qiáng)調(diào)理解性學(xué)習(xí)[1]8，盡管目前理解心理[1]3尚是一個(gè)謎，但理解與否可通過(guò)對(duì)形成理解的過(guò)程的評(píng)價(jià)而判定。對(duì)電解質(zhì)等抽象化學(xué)概念而言，理解的過(guò)程就是一個(gè)推理過(guò)程，表現(xiàn)為能從溶液“導(dǎo)電”的具象經(jīng)過(guò)思維和推理最終和“電離（或自由移動(dòng)離子及表征）”形成果因認(rèn)知。這就得針對(duì)學(xué)生可能含糊的、不完全的、甚至錯(cuò)誤的前理解，基于學(xué)生具備的推理、分析等理解的方式和能力預(yù)設(shè)相應(yīng)的豐富的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生采取整理科學(xué)事實(shí)（課本實(shí)驗(yàn)事實(shí)的本質(zhì)是科學(xué)事實(shí)）的科學(xué)方法，運(yùn)用化學(xué)思維推理得出概念。所以，電解質(zhì)概念產(chǎn)生過(guò)程的教學(xué)組織可表示為圖1（實(shí)線框部分）。

從“選擇”事實(shí)到結(jié)果表達(dá)或相反過(guò)程，就是過(guò)程與方法][情景創(chuàng)設(shè)][呈現(xiàn)事實(shí)][推理論證][結(jié)果表達(dá)][提供“科學(xué)事實(shí)”：設(shè)計(jì)能反映常見(jiàn)酸堿鹽在水溶液中存在形式的實(shí)驗(yàn)][整理“科學(xué)事實(shí)”：基于事實(shí)獲取結(jié)論，矯正前概念并建立原理性認(rèn)識(shí)][建立“概念”和“符號(hào)系統(tǒng)”：形成對(duì)電解質(zhì)概念的三重表征和三重表征思維][根據(jù)事實(shí)或信息，基于三重表征思維提取三重表征結(jié)果，包括根據(jù)表征信息預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的事實(shí)

（此時(shí)推理論證的方式因個(gè)性化而隱性且趨于多元）

反思深化

而建立（或理解）電解質(zhì)概念還需要“反思深化”環(huán)節(jié)（圖1中虛線框所示），反思表現(xiàn)為據(jù)事實(shí)（或信息）得出符號(hào)表征或?qū)?shí)驗(yàn)的預(yù)測(cè)、解釋、控制等多種形式。概念建立與否可通過(guò)“顯現(xiàn)”學(xué)生的推理過(guò)程，反饋評(píng)價(jià)他們對(duì)概念三重表征思維能力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

學(xué)生能否基于事實(shí)的整理而理解電解質(zhì)概念，需學(xué)生主動(dòng)參與到支持理解的精心組織的實(shí)驗(yàn)中。

1.以探究性引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)思維

“電解質(zhì)”上承分散系下啟離子反應(yīng)，溶液和膠體中的溶質(zhì)都看不見(jiàn)，借“丁達(dá)爾效應(yīng)”看到了它們的“尺寸”差異。那么若以蔗糖和氯化鈉溶液溶質(zhì)的存在有何不同、又如何表征為主題，既開(kāi)啟了離子反應(yīng)符號(hào)表征思維的起點(diǎn)，又能讓學(xué)生明確引入導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的本意，關(guān)鍵是能夠激發(fā)學(xué)生帶著初中所學(xué)參與到課堂。初三化學(xué)對(duì)物質(zhì)在水溶液中有的以分子存在有的以離子存在已有介紹，初中物理已學(xué)電路初步知識(shí)，小燈泡發(fā)光表明了此電路閉合，小燈泡不亮的可能原因?qū)W生也可分析得出。把電解質(zhì)概念滲透到情境之中，借助情境和知識(shí)間的靈活關(guān)聯(lián)為學(xué)生提供一種靈活的知識(shí)理解方式?？傊?，學(xué)生只要理解了電流形成的微觀本質(zhì)，就可將兩個(gè)學(xué)科融合起來(lái)主動(dòng)思考，沒(méi)有學(xué)生的主動(dòng)思維過(guò)程，就無(wú)法反饋學(xué)生是否有了三重表征意識(shí)與能力。

2.從不同成分（宏微符）將科學(xué)事實(shí)組合成模塊是科學(xué)事實(shí)整理的關(guān)鍵

電解質(zhì)概念的語(yǔ)義中隱含電離、化合物、導(dǎo)電等諸多要素，又有像氯化鈉固體、液體、溶液的導(dǎo)電等實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與微觀，還有與用語(yǔ)表征的交錯(cuò)等。借用SOLO分類評(píng)價(jià)理論，學(xué)生單點(diǎn)結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的形成正是由于不能把諸多線索、關(guān)系整合而致，契合了“因綜合能力差”而導(dǎo)致相異構(gòu)想的事實(shí)，比如認(rèn)為導(dǎo)電的就是電解質(zhì)、不能透過(guò)符號(hào)看到微觀預(yù)測(cè)宏觀等。為此可以圖2引導(dǎo)學(xué)生以微觀作為宏觀符號(hào)化的樞紐，將任何客觀事實(shí)從不同成分（宏微符）組合成模塊，這樣一個(gè)事實(shí)就構(gòu)成一個(gè)宏微符結(jié)構(gòu)化的單元。此圖表明從化學(xué)視角看待任一事實(shí)應(yīng)包括三個(gè)維度，既有助于學(xué)生習(xí)得三重表征思維，也可助教師析得教學(xué)關(guān)鍵，如“導(dǎo)電”對(duì)應(yīng)的微觀本質(zhì)學(xué)生尚不曾學(xué)習(xí)，教學(xué)就須修齊補(bǔ)足。把眾多事實(shí)一一剖析至三維的過(guò)程有助于學(xué)生自我診斷宏微符轉(zhuǎn)換中“哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題”，當(dāng)這些事實(shí)以三維結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)后就構(gòu)成了分立的思維單位，不同事實(shí)間的關(guān)系就應(yīng)通過(guò)三個(gè)維度系統(tǒng)分析。還便于從微觀、符號(hào)軸看出相關(guān)具象間的邏輯關(guān)系，防止學(xué)生在關(guān)系間胡亂關(guān)聯(lián)。對(duì)教師而言則提供了根據(jù)學(xué)生思維特點(diǎn)設(shè)計(jì)推理線索優(yōu)化實(shí)驗(yàn)組織的抓手，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、安排順序就需以此圖能給學(xué)生的思維線索為依據(jù)，以實(shí)驗(yàn)的連貫性保證思維推理的順暢，以便于能把化學(xué)視野中有價(jià)值、有規(guī)律的發(fā)現(xiàn)適時(shí)地提煉出來(lái)，給以微觀的及符號(hào)（必要）的解釋及表征（必要），并形成知識(shí)。事實(shí)模塊化的整理技能可幫助學(xué)生運(yùn)用化學(xué)思維有效使用事實(shí)信息進(jìn)行推理或獲取規(guī)律性認(rèn)知等。當(dāng)然這對(duì)“新手”來(lái)說(shuō)是比較陌生，但多次引導(dǎo)必然增強(qiáng)他們對(duì)有意義信息的敏感度，進(jìn)而促使學(xué)生質(zhì)性思維達(dá)到抽象拓展結(jié)構(gòu)水平。

將水和離子簡(jiǎn)化為Na+、Cl-][CaCO3][NaCl][宏觀][NaCl晶體

“溶”于水][CaCO3粉末

“溶”于水][分子][分子][NaCl晶體“溶”

于色拉油][微觀][解離][圖2 ]

（三）科學(xué)概念源于科學(xué)事實(shí)的有效整理

從圖1知，電解質(zhì)概念形成的關(guān)鍵在于基于眾多事實(shí)的推理過(guò)程，教學(xué)只要幫助學(xué)生厘清所依之“理”，所推之“理”必順勢(shì)而生，所教之“識(shí)”便依之而得。首先，所依的“理”就是溶液導(dǎo)電的本質(zhì)，學(xué)生知道物質(zhì)可按導(dǎo)電性分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體，但對(duì)金屬導(dǎo)電原理是不知的，更遑論溶液導(dǎo)電實(shí)質(zhì)了，故先要設(shè)計(jì)（選擇）將“理”寄于其中的實(shí)驗(yàn)促使學(xué)生理解，其次，要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)或選擇能把實(shí)施推理所要依仗的“邏輯”隱含其中的實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)組合），并要引導(dǎo)學(xué)生適時(shí)提煉整理獲取結(jié)論。圖3～圖5就是基于這種教學(xué)理解對(duì)電解質(zhì)概念教學(xué)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)處理。

大家目前接觸到的很多反應(yīng)都是在水溶液中發(fā)生的，像NaCl和AgNO3固體間接觸幾乎不發(fā)生反應(yīng)，但在水溶液中非常快。物質(zhì)在水溶液中除了“大小”差別，到底還發(fā)生了些什么變化？比如它們是如何存在的呢？][觀察并記錄將碳酸鈣粉末、氯化鈉晶體和蔗糖晶體“溶”于適量水后的現(xiàn)象。

記錄：碳酸鈣粉末形成了濁液

氯化鈉和蔗糖形成了溶液][前理解][你能根據(jù)記錄現(xiàn)象，結(jié)合你已有的知識(shí)，推測(cè)出三種分散系中分散質(zhì)的存在形式嗎？

認(rèn)識(shí)：濁液中碳酸鈣是以分子形式存在的

NaCl在水中解離成了Na+和Cl-

蔗糖在水中無(wú)法準(zhǔn)確推斷][修齊補(bǔ)足前理解][說(shuō)說(shuō)你對(duì)“解離”的理解，可以是場(chǎng)景描寫，也可以是微觀想象，只要能表達(dá)出你的理解即可。

追問(wèn)：如何證實(shí)氯化鈉在水中解離了？

蔗糖在水中是否解離了？如何判定？][學(xué)科融合][微觀存在要“放大”為宏觀現(xiàn)象，大家能否從下面的資料卡片中獲得靈感呢？

資料卡片：電流是帶電微粒定向移動(dòng)形成的，電流的方向和帶正電的微粒的移動(dòng)方向相同，和帶負(fù)電的微粒的移動(dòng)方向相反。][見(jiàn)著知微][（較濃）氯化鈉溶液能導(dǎo)電，表明氯化鈉溶液接通了電路，而且電路中電流較大

（較濃）蔗糖溶液不能導(dǎo)電，表明蔗糖溶液沒(méi)有接通電路（前理解），也可能電流較小][形成初步認(rèn)知]

在對(duì)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電本質(zhì)建立的微觀“景象”基礎(chǔ)上，依學(xué)生對(duì)電路的初步認(rèn)知，需要借助“燈泡不亮”實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)假設(shè)與嚴(yán)謹(jǐn)論證獲得科學(xué)結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

極稀的氯化鈉溶液不導(dǎo)電

（向200mL蒸餾水中投入幾粒氯化鈉）][ 電學(xué)知識(shí)（物理）][猜想][“斷”路，無(wú)電流

電流過(guò)小，達(dá)不到小燈泡額定電流][采取措施][將小燈泡換做靈敏電流表][發(fā)現(xiàn)][有電流][思考][改變條件能使氯化鈉溶液導(dǎo)電（使小燈泡發(fā)光）嗎，如果可以，提出可行的簡(jiǎn)易辦法。][思考][根據(jù)“電流是帶電微粒（電子、離子等）定向移動(dòng)形成的”，請(qǐng)你對(duì)較濃氯化鈉溶液能導(dǎo)電（極稀氯化鈉溶液不能導(dǎo)電）提出微觀解釋。][認(rèn)知][離子濃度太?。ú粶?zhǔn)確的認(rèn)知）][微觀解釋（初步）][實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

氯化鈉固體不導(dǎo)電][電學(xué)知識(shí)（物理）][猜想][電阻過(guò)大，電流過(guò)小 適當(dāng)增大電壓，將小燈泡改為電流表][“斷”路，電路不通 將小燈泡改為靈敏電流表][“斷”路所致。即氯化鈉固體不導(dǎo)電。][事實(shí)整理][對(duì)比、分析、歸納][氯化鈉溶液導(dǎo)電的本質(zhì)：

1.有自由移動(dòng)的離子（固體NaCl中有離子，但不能自由移動(dòng)，故“斷”路不導(dǎo)電）。

2.自由移動(dòng)的離子濃度影響電流大小，電流太小則燈泡不亮。導(dǎo)電的“潛質(zhì)”存在，可以增大濃度使其導(dǎo)電。]

圖4

在理解“導(dǎo)電性”本質(zhì)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)蔗糖溶液不導(dǎo)電提出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评怼白穯?wèn)”。為聚焦學(xué)習(xí)難點(diǎn)并突破，圖5就是立足科學(xué)事實(shí)整理基于推理論證教學(xué)一定需要學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)思維推理的設(shè)計(jì)。圖6是基于科學(xué)事實(shí)整理的階段性結(jié)論。

剛才（較濃）蔗糖溶液不導(dǎo)電，是其一定不具備導(dǎo)電“潛質(zhì)（沒(méi)產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子）”嗎？][遷移][將小燈泡換做靈敏電流表][發(fā)現(xiàn)][有微弱電流][遷移][適量增加蔗糖，增大蔗糖溶液的濃度，發(fā)現(xiàn)小燈泡還是不亮。][猜想][微弱電流來(lái)自于水產(chǎn)生的自由移動(dòng)的離子。][實(shí)證][將蔗糖溶液換做蒸餾水，記錄并對(duì)比指針偏轉(zhuǎn)的角度。][蔗糖在水溶液中沒(méi)有產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子的潛質(zhì)，應(yīng)該是以分子形式存在的。

水能產(chǎn)生極少的自由移動(dòng)的離子。][解釋解答]

實(shí)驗(yàn)整理至此，水溶液中溶質(zhì)常見(jiàn)的存在形態(tài)已經(jīng)明晰，從NaCl與AgNO3的反應(yīng)可看出溶液中以離子存在的物質(zhì)間的反應(yīng)往往很快，故“電離”作為事實(shí)整理的階段性成果提出來(lái)符合學(xué)習(xí)需要。

有些物質(zhì)在水溶液中是以離子形式存在的，如NaCl。

有些物質(zhì)在水溶液中是以分子形式存在的，如蔗糖。][認(rèn)知小結(jié)][把在水溶液中（或熔融態(tài)）解離成自由移動(dòng)的離子的過(guò)程，稱之為“電離”。][1.以NaCl為例，建立電離的微觀模型認(rèn)知，形象理解水分子的作用（扯斷束縛力）。能破壞此束縛力的不僅僅是物質(zhì)（水），也可能是能量（溫度）。

2.在對(duì)電離建立的從始狀態(tài)到末狀態(tài)的過(guò)程性理解基礎(chǔ)上，用符號(hào)簡(jiǎn)明表征（明確符號(hào)意義，如NaCl表示物質(zhì)）。

3.導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)是電離與否的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法之一，形象地說(shuō)，電是物質(zhì)是否“解離”的證明，故稱之為“電離”。比“解離”更科學(xué)地描述了從物質(zhì)到離子的整個(gè)過(guò)程。]

“NaCl由Na+、Cl-構(gòu)成”和“NaCl=Na++Cl-”中Na+看似無(wú)異，實(shí)有“自由”與否的意蘊(yùn)之別。不從微觀賦予符號(hào)的內(nèi)涵將化學(xué)概念（或知識(shí)）模塊化，學(xué)生必陷入關(guān)系的混沌之中。為突出“NaCl=Na++Cl-”發(fā)生的條件，為讓“條件”意識(shí)成為變化觀念中的基本意識(shí)得以率先確立，從淀粉可以從濁液變?yōu)槟z體已表明改變條件就能打破分散系間的界限，此處鑒于學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和電離之間關(guān)系尚屬“空白”，需借助必要的足夠數(shù)量的深度研究案例讓學(xué)生掌握特定的概念。

觀察氯化鈉晶體投入色拉油的現(xiàn)象。并思考氯化鈉在其中的存在形式。][氯化鈉應(yīng)以分子形式存在，并未發(fā)生電離。][“電離”是講求物質(zhì)間匹配的，或者說(shuō)是有條件的。水是中學(xué)化學(xué)常用的分散劑，故以水界定有積極的意義。][熔融的氯化鈉能夠?qū)щ姷氖聦?shí)（學(xué)生能分析其導(dǎo)電的微觀實(shí)質(zhì)，并進(jìn)行符號(hào)表征）。]

圖7中的“匹配”也可這樣看：“在特定的溶劑水中某物質(zhì)是否電離，是由物質(zhì)自身（結(jié)構(gòu)）決定的”?！斑@是什么樣的物質(zhì)”、“如何認(rèn)識(shí)”、“有何種結(jié)構(gòu)”等都是學(xué)習(xí)“電解質(zhì)”需要解答的問(wèn)題，經(jīng)本結(jié)構(gòu)性探究可知，可把像NaCl這樣在水溶液中發(fā)生電離的這類物質(zhì)稱為電解質(zhì)，而整個(gè)認(rèn)知氯化鈉是電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和NaCl電離模型都成為理解此概念的正例，自然也就有了對(duì)電解質(zhì)的其他科學(xué)合理的見(jiàn)解，如課本概念的表述。像蔗糖則形成了電解質(zhì)的反例，反例深化了對(duì)正例特征的理解與把握。必修教材結(jié)合常見(jiàn)的酸堿鹽對(duì)電解質(zhì)給了初步認(rèn)識(shí)指導(dǎo)，進(jìn)而擴(kuò)充了對(duì)化合物分類認(rèn)知的視角，體現(xiàn)了高中化學(xué)從宏觀到微觀再到理論學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。至于其和結(jié)構(gòu)的關(guān)系則被作為更進(jìn)一步的要求，鑲嵌到了后續(xù)主題學(xué)習(xí)中。如果依圖8對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深度的整理，則才更能體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的匠心。

極稀的氯化鈉水溶液不能使小燈泡發(fā)光，那么氯化鈉屬于電解質(zhì)嗎，為什么？][小結(jié)：][小燈泡發(fā)光][需具備][足夠大的電流

和

閉合回路 ][需滿足][較大電壓

或

較大離子濃度][導(dǎo)電][衡量標(biāo)準(zhǔn)][小燈泡發(fā)光

或

電流計(jì)偏轉(zhuǎn)][只要是][閉合回路][微觀][對(duì)溶液，只要有離子，濃度可調(diào)節(jié)][調(diào)整變量，控制現(xiàn)象

本質(zhì)一致：導(dǎo)電性][化學(xué)思維][宏觀：小燈泡發(fā)光，一定能導(dǎo)電

微觀：能電離，則一定能導(dǎo)電

符號(hào)：有自由移動(dòng)的Na+和Cl-

] [用小燈泡，切合已有物理知識(shí)，現(xiàn)象明顯，便于直觀表明溶液中溶質(zhì)的存在形式

如用電流計(jì)，因溶劑水具有導(dǎo)電性，易致思維混亂，也不利于從宏觀到微觀逐層深入

][為何用小燈泡是否發(fā)光衡量蔗糖溶液和氯化鈉溶液是否導(dǎo)電，而不用電流計(jì)呢？][小結(jié)：資料：升高溫度就能增 大水的電離程度][佐證

信息][水能導(dǎo)電（電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)）][因?yàn)閉[水能電離出H+和OH- ][證明][電解水實(shí)驗(yàn)表明構(gòu)成了閉合回路][對(duì)比認(rèn)知][學(xué)生熟悉]

至此，通過(guò)圖9學(xué)生自然能夠推理得知電解質(zhì)概念中“導(dǎo)電”的含義是指向其微觀本質(zhì)的。

導(dǎo)電（燈泡發(fā)光）][定性：要能導(dǎo)電][定量：離子濃度較大][實(shí)驗(yàn)調(diào)控][揭示了導(dǎo)電的本質(zhì)]

不過(guò)教學(xué)此時(shí)若戛然而止則略顯單薄，若以圖10與研究主題呼應(yīng)并促使學(xué)生從應(yīng)用中提取對(duì)概念特征的穩(wěn)定理解，并能有效地將陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)化為策略性知識(shí)。

[1.（出示澄清石灰水和石灰乳試劑的圖片）請(qǐng)學(xué)生據(jù)圖寫出溶質(zhì)在其中的存在形式。

意圖：照應(yīng)探究主題，鋪墊離子反應(yīng)

2.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明HCl氣體、H2SO4是電解質(zhì)。

意圖：防止學(xué)生根據(jù)物質(zhì)狀態(tài)對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生相異構(gòu)想；考察學(xué)生對(duì)導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的意義理解。

3.經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐泻蠳a+、K+、Cl-、SO42-四種主要的大量離子，則其溶質(zhì)可能是什么？

意圖：通過(guò)逆向思維深度理解電離（物質(zhì)到離子的確定性和離子到物質(zhì)的不確定性）；

監(jiān)測(cè)學(xué)生宏微符有效轉(zhuǎn)換能力。

變式：某溶液中含有Na+、K+、Cl-、SO42-四種主要離子的物質(zhì)的量分別是1mol、2mol、1mol和1mol，則其溶質(zhì)可能是什么？

意圖：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注電離的定量關(guān)系，“量”是思維推理的重要工具。

4.演示Na2CO3粉末和NaHCO3粉末與稀鹽酸反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)（變量相同），推測(cè)二者在水溶液中的電離，并用符號(hào)表征。

意圖：實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知物質(zhì)的客觀態(tài)度。

變式：NaHSO4溶液和鹽酸與Na2CO3粉末反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)（變量相同），推測(cè)NaHSO4在水溶液中的電離，并用符號(hào)表征。

]

三、對(duì)基于科學(xué)事實(shí)整理教學(xué)的功能認(rèn)識(shí)

科學(xué)事實(shí)整理是促成學(xué)生對(duì)化學(xué)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)與理解的科學(xué)方法，其本質(zhì)是學(xué)科思維及邏輯能力培養(yǎng)。教師用書(shū)[9]列出分析、類比、演繹等多種整理手段，不可將其簡(jiǎn)單視作認(rèn)識(shí)廖若星辰的物質(zhì)與反應(yīng)不可或缺的方法，要能將其視作促使化學(xué)思維形成的方法。這些方法用在不同學(xué)科便有不同的“烙印”，即體現(xiàn)著各自學(xué)科的思維方式?；瘜W(xué)學(xué)科“怎么整理”具體實(shí)驗(yàn)事實(shí)的整理示范重在從宏經(jīng)微至符的三重表征思維方式的教授，微觀思維和符號(hào)思維作為高度抽象的思維形式，確實(shí)需要引導(dǎo)學(xué)生以有序化模塊化方式落實(shí)宏微符三重表征思維能力。對(duì)組合實(shí)驗(yàn)的綜合整理重在發(fā)展以宏微符為單元的事實(shí)間的邏輯推理能力，任何兩個(gè)實(shí)驗(yàn)具象差異隱含著宏微符三個(gè)維度的比對(duì)整理，教學(xué)旨在能使學(xué)生根據(jù)宏觀的或微觀的或符號(hào)的任一維度的信息有效推至其余維度。如Na2CO3溶液中“遇”稀鹽酸的實(shí)質(zhì)是Na+、CO32-、H+、Cl-相遇，從它們生成CO2的具象推得實(shí)乃CO32-、H+反應(yīng)了。NaHCO3和稀鹽酸比Na2CO3和稀鹽酸產(chǎn)生CO2快，可推知NaHCO3=Na++HCO3-，具象差異揭示了HCO3-、CO32-與H+微粒間反應(yīng)的快慢。有了這些認(rèn)識(shí)就能初步鑒別或探究NH4HCO3和（NH4）2CO3的性質(zhì)差異，有了這些認(rèn)識(shí)理解并書(shū)寫“離子反應(yīng)方程式”也是順?biāo)浦邸?/p>

整理實(shí)為推理，學(xué)會(huì)的難易在于教法，好的事實(shí)整理教學(xué)需要教師不斷發(fā)展像專家那樣圍繞主題選擇事實(shí)并科學(xué)組織事實(shí)的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與組合是教師對(duì)學(xué)生現(xiàn)有思維能力和要達(dá)到思維能力的分解落實(shí)，如果某實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的預(yù)期學(xué)生達(dá)不到，就要增加一個(gè)過(guò)渡實(shí)驗(yàn)以提供宏微符單元間的銜接等?？傊?，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與運(yùn)用反映的是教師的知識(shí)，即教師對(duì)教材基于學(xué)情的理解與建構(gòu)，自然是也成為成就教師教學(xué)個(gè)性化的途徑。

基于科學(xué)事實(shí)整理教授電解質(zhì)概念，是對(duì)元素化合物中很多抽象概念教學(xué)方法的實(shí)踐探索，因?yàn)椤皩?shí)驗(yàn)、思維推理、總結(jié)表達(dá)”是它們生成的共性。[□][◢]

參考文獻(xiàn)：

[1]約翰·D·布蘭思福特等編著.人是如何學(xué)習(xí)的[M]. 第2版.程可拉，孫亞玲，王旭卿等，譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015.

[2]畢華林. 化學(xué)學(xué)習(xí)中“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的研究[J].化學(xué)教育，2005（05）：51-54 .

[3]林建芬，盛曉晴，錢楊義.化學(xué)“四重表征”的理論建構(gòu)與實(shí)踐研究[J].化學(xué)教育，2015（07）：1.

[4]張怡納.基于MAS問(wèn)題編碼的化學(xué)三重知識(shí)表征研究[EB/OL].https：//max.book118.com/html/2017/0608/112484197.shtm，2017-09

-21.

[5]吳星.對(duì)高中化學(xué)核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)[J].化學(xué)教學(xué)，2017（05）：4.

[6]盧姍姍，畢華林.化學(xué)學(xué)習(xí)中“電解質(zhì)”概念相異構(gòu)想的跨年級(jí)研究[J].化學(xué)教育，2013（12）：36-40.

[7]陸余平，趙拯. 電解質(zhì)概念教學(xué)中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策[J].化學(xué)教育，2014（11）：40-41.

[8]高曉偉，鄭長(zhǎng)龍，徐潔.“電解質(zhì)”的教學(xué)設(shè)計(jì)與反思[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（07）：19-23.

[9]化學(xué)1教師教學(xué)用書(shū)[M].第3版.北京：人民教育出版社，2015：30.