王占強 (江蘇省蘇州實驗中學(xué) 215163)

在學(xué)習(xí)離子反應(yīng)之前,學(xué)生已經(jīng)觀察過一定數(shù)量的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,也學(xué)習(xí)過一些簡單的反應(yīng)原理和規(guī)律。通過離子反應(yīng)的學(xué)習(xí),學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的認知從個別認識上升到按類別理解原理,從辨識宏觀現(xiàn)象到探析微觀原理,并用規(guī)范的符號語言表達。

關(guān)于“電離”部分,學(xué)生在初中已經(jīng)初步了解了酸堿鹽在水溶液導(dǎo)電的現(xiàn)象,在學(xué)習(xí)“電解質(zhì)”時具有一定的直觀形象和經(jīng)驗支持。該知識點也是學(xué)生進入高中以來接觸到第一個較為抽象的知識點,也是學(xué)生從宏觀的實驗現(xiàn)象深入微觀的離子本質(zhì)的過程,不僅能培養(yǎng)學(xué)生觀察的目的性、系統(tǒng)性,還需要逐漸擺脫直觀形象和具體經(jīng)驗的限制,培養(yǎng)思維的獨立性、批判性和深刻性,發(fā)展理論性邏輯思維。

離子反應(yīng)是基于會區(qū)分電解質(zhì)和非電解質(zhì)的基礎(chǔ)上進一步從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)上來認識物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。關(guān)于“離子反應(yīng)方程式”部分,高中生雖已達到形式運算階段,但抽象思維能力仍在發(fā)展中,對這一較為抽象的內(nèi)容容易產(chǎn)生迷思概念,進而在對其進行符號表征,即書寫離子方程式時出現(xiàn)錯誤。因此,以學(xué)生迷思概念為教學(xué)設(shè)計的重要支撐點。對迷思概念進行歸類、溯源,進而基于概念轉(zhuǎn)變進行教學(xué)設(shè)計,有利于引導(dǎo)學(xué)生進行有意義學(xué)習(xí)。

一、“離子反應(yīng)”前概念探查

1.微粒的存在

微粒包括原子、分子、離子。可溶性酸堿鹽在水溶液中能發(fā)生電離,產(chǎn)生自由移動的離子;離子的存在使得溶液具有導(dǎo)電性。由此延伸出的關(guān)于電離、電離方程式、電解質(zhì)和非電解質(zhì)、強弱電解質(zhì)以及溶液的導(dǎo)電性等概念存在如下錯誤認知:

具體知識點 錯誤概念電離概念電離方程式1.電離要通電,離子是通電后才產(chǎn)生的2.電離是化學(xué)過程,與電解相同3.多元弱酸的電離也是一步的,要把所有的H+都電離出來電解質(zhì)非電解質(zhì)1.溶于水能導(dǎo)電的物質(zhì)是電解質(zhì),認為CO2 是電解質(zhì)2.一種物質(zhì)不是電解質(zhì)就一定是非電解質(zhì)3.能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)就是電解質(zhì),沒有注意電解質(zhì)的前提是化合物4.可溶的物質(zhì)就是電解質(zhì)5.水不是電解質(zhì),因為水不導(dǎo)電強弱電解質(zhì)1.強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力強2.難溶鹽溶液的導(dǎo)電能力弱,是弱電解質(zhì)

2.微粒的運動和變化

酸堿鹽在水溶液中反應(yīng)的實質(zhì)是微粒之間的反應(yīng)。在對離子反應(yīng)的概念、反應(yīng)條件以及離子方程式的書寫中,認為:只有生成水、氣體、沉淀的反應(yīng)才能進行,將離子反應(yīng)與復(fù)分解反應(yīng)對等;書寫離子方程式時,存在頑固拆分或過多拆分和刪除的現(xiàn)象。

3.微粒間的相互作用

水溶液中的離子、分子等微粒存在相互作用。在離子鑒別、離子共存的概念中,電解質(zhì)溶液混合時,陰離子之間不反應(yīng),如與OH-不反應(yīng);忽略氧化還原反應(yīng)離子間不共存;對弱電解質(zhì)的電離平衡認識不夠,認為溶液中存在的H+與CH3COO-等不可反應(yīng)等。

二、前概念形成的原因探究

1.教科書的編排呈現(xiàn)方式

現(xiàn)有蘇教版教材是通過導(dǎo)電性實驗來引入電解質(zhì)概念的,有時引起學(xué)生的迷思概念:“電解質(zhì)能夠?qū)щ娛且驗橥姲l(fā)生了電離”“電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的原因是溶液中有電子”。這樣一來,學(xué)生較難把握概念的內(nèi)涵,甚至錯誤地將電離方程式當作化學(xué)方程式的一種,導(dǎo)致運用概念時產(chǎn)生一些錯誤。

2.教師的教學(xué)理念和教學(xué)行為

有的教師認為,電解質(zhì)的概念較難講清楚,于是讓學(xué)生記住定義,緊接著做練習(xí)。學(xué)生雖記住了定義,但是不能將這些知識與已有的知識建立聯(lián)系,遺忘很快。還有一些教師認為,電解質(zhì)的概念雖然很重要,但對學(xué)生學(xué)習(xí)離子方程式并不重要。即使學(xué)生不明白,仍然可以寫出正確的離子方程式。究其原因,還是一些教師沒有認識到學(xué)生已有概念對學(xué)習(xí)會產(chǎn)生重要影響,一味采用灌輸式教學(xué)。

3.教師的相異構(gòu)想

教師如果對科學(xué)概念沒有形成深刻的理解,就較難引導(dǎo)學(xué)生深入理解概念。研究指出,教師和學(xué)生在科學(xué)概念的理解上并沒有本質(zhì)的區(qū)別,僅是理解水平有差異,在某些概念上教師和學(xué)生可能持有相同的相異構(gòu)想。因此,學(xué)生的某些相異構(gòu)想是課堂教學(xué)中由教師的相異構(gòu)想導(dǎo)致的。

4.學(xué)生的認知能力和學(xué)習(xí)方式

有些學(xué)生很難想象溶液中存在大量離子的真實圖像,更難以想象溶液中的離子只是部分的發(fā)生反應(yīng),微觀表征能力不強,不能在宏觀和微觀之間自如轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)離子反應(yīng)的發(fā)生條件時,學(xué)生容易把復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生條件理解成離子反應(yīng)的發(fā)生條件,不能建立二者的區(qū)別與聯(lián)系。這就要求教師要重視學(xué)生已知,幫助學(xué)生從已有知識生長出新知識,促進學(xué)生對離子反應(yīng)發(fā)生條件的深入理解。

三、離子方程式迷思概念分析的教學(xué)對策

離子方程式是對一類化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)的符號表征,這決定了它并不是單純抽象無意義的符號,而是對客觀事實的一種描述,因此符合客觀存在是第一要義。例如,有學(xué)生將鐵與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式寫成2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑,即是出現(xiàn)了不符合客觀事實的錯誤。首先,學(xué)生在學(xué)習(xí)中不太重視實驗,將化學(xué)反應(yīng)僅作符號編碼,脫離了與宏觀現(xiàn)象的聯(lián)系。若在實驗中觀察到鐵遇稀鹽酸生成淺綠色溶液等現(xiàn)象,則可減少這類迷思概念的發(fā)生。其次,微觀原理儲備較少,如常見元素離子的氧化還原性。這就需要在學(xué)習(xí)中注意各模塊知識的有機聯(lián)系,重視概念原理類知識的相互滲透。

1.化學(xué)式拆寫不正確

化學(xué)式拆寫是書寫離子方程式最關(guān)鍵的一步,而這一步會出現(xiàn)較多迷思概念。如學(xué)生常忽略微溶物在不同存在形式下的拆分方法,無論是在澄清溶液還是濁液中都將微溶物寫成了化學(xué)式。除粗心外,這也反映出學(xué)生對物質(zhì)在水溶液中存在微粒的誤解,難以判斷是以離子形式存在還是以化合物形式存在,難以由宏觀現(xiàn)象想象其微觀狀態(tài)。平時,教師可以有意地運用微觀示意圖,培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。可溶性多元弱酸的酸式酸根也是學(xué)生易于出錯的地方,如將拆成H+和。學(xué)生此時對強酸弱酸的理解不深,不會判斷第一步電離和第二步電離的難易程度,這就需要強化練習(xí)以增強對多元弱酸電離的理解。

2.守恒不正確

檢查離子反應(yīng)方式是否滿足原子守恒、電荷守恒是保證正確性的重要一環(huán)。而學(xué)生經(jīng)常會忽略某種守恒,如寫出Fe3++Cu=Fe+Cu2+這種方程式,認為已經(jīng)滿足了原子守恒,卻沒有檢查電荷是否守恒。守恒觀是化學(xué)學(xué)科的基本觀念之一,學(xué)生關(guān)于化學(xué)守恒的認知貫穿化學(xué)學(xué)習(xí)始終,其重要性不言而喻?！霸邮睾恪薄半姾墒睾恪薄暗檬щ娮邮睾恪钡雀拍钪瘟耸睾阌^的存在,在學(xué)習(xí)離子方程式的過程中,學(xué)生需要厘清各類守恒,深入理解守恒知識并進行自如地綜合應(yīng)用,才能避免離子方程式中守恒不正確的發(fā)生。

3.遺漏反應(yīng)

漏寫離子反應(yīng)也是常見的錯誤之一,如Ba(OH)2溶液與CuSO4溶液反應(yīng),學(xué)生常常只注意到Ba2+與反應(yīng)生成BaSO4沉淀的反應(yīng),而漏掉Cu2+離子和OH-生成Cu(OH)2沉淀的反應(yīng)。究其原因,是學(xué)生對發(fā)生離子反應(yīng)的條件不夠敏感,不能立刻反應(yīng)過來哪些離子之間能生成沉淀、氣體等。這也反映出,學(xué)生沒有親眼所見反應(yīng)現(xiàn)象,故印象不深。教師需要充分發(fā)揮實驗價值,讓學(xué)生動手做并認真觀察,調(diào)動各種感官以加深對反應(yīng)現(xiàn)象的印象和理解。這樣一來,學(xué)生才能敏銳地發(fā)現(xiàn)“藏起來”的離子反應(yīng)。

4.不符合具體情境的要求

離子方程式是對客觀事實的描述,化學(xué)反應(yīng)的客觀事實受制于反應(yīng)的條件,較常見的是反應(yīng)物的過量、少量對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。離子方程式的書寫應(yīng)當符合具體情境的要求,不能一概而論。例如,往碳酸氫鈣溶液中滴加氫氧化鈉溶液,有的學(xué)生不理會問題情境中的條件是滴加過量氫氧化鈉溶液,而想當然地將離子方程式寫成Ca2+++OH-=CaCO3↓+H2O。這是學(xué)生思維還沒有完全從以往經(jīng)驗型思維向理論型思維轉(zhuǎn)變,沒有或難以意識到從定量的角度認識化學(xué)反應(yīng)的重要性。平時,教師應(yīng)當注意引導(dǎo)學(xué)生在定性分析化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上,再定量分析可減少錯誤的發(fā)生;其次是缺少對這類問題的實驗探究,鼓勵學(xué)生思考并設(shè)計實驗,“做中學(xué)”可減少這類迷思概念的發(fā)生。

5.其他

剛開始學(xué)習(xí)書寫離子方程式的學(xué)生,大多是先寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式,再進行化學(xué)式的拆寫,這也是教科書中呈現(xiàn)的方法,方程式中符號的使用一脈相承,如“=”“? ”“↑”“↓”等。有的學(xué)生在書寫離子方程式時,常漏寫沉淀符號、氣體符號,最突出的問題是將可逆符號錯寫為等號。例如,醋酸的電離寫成HAc=H++Ac-。前者因為學(xué)生有在初三階段書寫化學(xué)方程式的豐富經(jīng)驗,一經(jīng)提示就很容易發(fā)現(xiàn)問題所在,是粗心大意不夠細致的表現(xiàn)。對于后者,學(xué)生往往不易察覺問題所在,這是因為其對“弱電解質(zhì)的電離是一種可逆反應(yīng)”的認識不到位,可借助數(shù)字化實驗,幫助學(xué)生形成和發(fā)展微粒觀、平衡觀以減少迷思概念的發(fā)生,也為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)平衡奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

化學(xué)概念是對化學(xué)本質(zhì)特征的高度概括。針對學(xué)生的前概念認知開展教學(xué),不僅能滿足學(xué)生需求,還能增強學(xué)生主動學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。教師通過對學(xué)生錯誤前概念進行有效分析、糾正,使其轉(zhuǎn)化為科學(xué)的概念,使課堂教學(xué)針對性加強,教學(xué)效率提高。通過對學(xué)生已有的迷思概念提供有力證據(jù),揭露事物本質(zhì),使學(xué)生認識到原有概念的不足,實現(xiàn)對科學(xué)概念全面、準確地理解。