帮助学生建构有意义的知识——以必修1“离子方程式”教学为例，本文主要内容关键词为：方程式论文,为例论文,有意义论文,离子论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在人教版高中化学必修1“离子反应”的教学中，“离子方程式”是教学的重要内容之一，也是学生学习的难点。离子方程式该如何教？教材提供了离子方程式的书写步骤[1]，老师们也习惯按照“写（写化学方程式）、拆（将反应物、产物拆成离子）、删（将方程式两边都有的离子、分子删去）、查（检查方程式两边的原子守恒、电荷数守恒）”的步骤进行讲解，然后由学生进行反复练习。例如，某老师首先以硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应为例讲解书写步骤，接着请学生练习书写氯化钡与硫酸、氢氧化钠与盐酸、氢氧化钡与硫酸、盐酸和碳酸钠等溶液、盐酸和碳酸钙等反应的离子方程式，然后就学生练习中出现的问题进行纠正。对于其中的“拆”、“删”等关键问题，教师未能引导学生从本质上去深入分析。如关于“拆”，什么样的物质要拆、为什么要拆、拆成怎样的离子等，教师没有从电离的角度去分析物质在水溶液中的主要存在形式，而只是让学生简单记住“溶于水的强电解质要拆、其他的物质不拆”[2]。这种注重书写步骤的教学，虽说有助于引导学生由熟悉的化学方程式过渡到离子方程式的书写，但由于缺乏或不重视对“水溶液中电解质的微粒及微粒间相互作用的实质”等问题的探究与思考，学生只是肤浅地学习了书写离子方程式的程序，而对其背后蕴含的原理或关键性内容的理解认识不到位，导致学生在分析和解决相关问题时仍然存在不少困难或问题。“离子方程式”仅仅是技能性的化学用语知识吗？在“离子方程式”的教学中，到底应该教给学生什么？学生应该经历怎样的学习过程？如何帮助学生形成分析和解决相关问题的思路与方法？这些无疑是教师在进行教学设计时必须思考的重要问题。
一、聚焦概念本质，认识“离子方程式”承载的多重意义
酸、碱、盐在水溶液中发生的复分解反应，其实质是两种电解质在水溶液中发生的相互交换离子的反应。作为对离子反应的一种本质抽象的符号表达，“离子方程式”不仅是技能性的化学用语，而且是承载了多重意义：第一，离子方程式不仅表示了一个化学反应的变化过程，而且突出显示了反应过程中实际参与反应的离子，能清楚地揭示反应的微观本质。这拓展了学生的认识角度，使学生从宏观的物质（酸、碱或盐）之间反应转向对水溶液中微观的离子之间反应的认识，使学生对先前所学的复分解反应的理解更加深刻。第二，离子方程式不仅可以表示某一具体的化学反应，而且还可以表示同一类型的离子反应。离子方程式是联系宏观事实和微观本质的桥梁，即借助这一桥梁可以帮助学生实现在宏观与微观理解方面的切换，有利于把握水溶液中物质反应的微观本质和规律。第三，离子方程式的书写蕴含着从微观离子角度分析水溶液中电解质反应的思路和方法，即在水中电解质主要以什么微粒存在，其数量关系如何，当溶液中有两种电解质时，哪些微粒间能够反应，反应后溶液中有哪些微粒，其数量关系怎样等。学习离子方程式书写的过程，也是应用离子反应、离子方程式分析和解决问题的过程。在混合物分离、物质鉴定、清除水中污染物等实际问题中，可以将上述思路方法作为分析和解决问题的工具，使之进而转化为学生的化学见识和能力[3]。
二、基于学生认知发展，明确“离子方程式”学习的关键所在
如上所述，“离子方程式”承载了多重意义。这就需要思考在离子方程式的教学中到底要让学生学什么。笔者认为，离子方程式的学习不能局限于对事实的记忆和离子方程式书写技能的训练，而应该指向学科的重要概念（离子反应）和化学观念（微粒观）。由此学习内容应包括三个层面：一是以离子反应实质及发生条件为指导，学习并掌握离子方程式的含义、书写与简单应用。这是学习内容的第一层次，属于具体的事实性知识和技能性知识。二是在学习离子方程式书写与应用中发展对水溶液中微粒及微粒间相互作用的认识，增进对微粒观的理解。这是学习内容的第二层次，属于观念性知识。三是形成认识上述内容的基本思路和方法。这是学习内容的第三层次，属于方法性知识[4]。前者是短期目标，后两者是较远期目标。将上述内容作为显性的教学目标或任务，可以发挥其引领教学的作用。
上述三个层面的学习内容，为教学指引了方向。但需要考虑这样的学习内容与学生的学习情况是否吻合，能否满足学生的认知发展需要。为此必须同时考虑学生与上述学习内容的关系，要了解学生学习的基础与困难，找到其中的关键性内容。基于以往对学生学习过程的观察，发现学生的问题或困难主要有：对“物质在水溶液中主要以什么微粒形式存在”认识不清；对于溶液中多种离子参与的反应，学生往往只注意参加反应的离子种类，容易忽略参加反应的离子间的数量关系；学生习惯从宏观感性的角度分析水溶液中物质间的反应，对于无明显现象的反应，学生往往出现“想不到”的情况[5]。究其原因，主要是两个方面：一是学生缺乏对一些常见物质的溶解性、物质在溶液中是否完全电离等知识的认识；二是学生对离子反应的认识存在一定的偏差，缺乏从微观离子角度分析溶液中物质反应的认识思路，存在一定的思维障碍等。为此，离子方程式的书写只是学生需要掌握的基本技能，教学的关键在于帮助学生形成从微观离子角度认识溶液中物质反应的科学认识，初步建立分析水溶液中微粒及微粒间相互作用的思路与方法。
三、联系生活实际，围绕关键性内容设计学习活动
离子方程式的书写怎么教会更好？之前所述的只关注离子方程式书写技能的教学，学生的学习仅仅是模仿、记忆书写步骤和训练书写技巧，缺乏对“水溶液中物质反应的实质”等问题的探究与思考，这样的技能教学不利于学生思维的发展，不利于培养学生建立从微观角度分析水溶液问题的思路。要改变这种过于关注技能训练的教学现状，教师应该创造机会让学生以有意义和创造性的方式去应用知识、练习技能和发展思维。
为此，在学习活动设计方面，首先需要考虑的问题是要围绕关键性学习内容，创设知识应用的情境，将知识与学生生活实际建立联系。基于这种考虑，笔者在指导“离子反应”单元教学时，将“离子反应”分为2课时。第1课时以离子反应的概念性理解为学习重点，辅以离子方程式的简单认识。第2课时以“离子反应的应用”为主题（教学思路见下页表1）。其中任务1是通过分析几种常见药物治疗“胃酸过多”的反应原理，形成认识离子反应、书写离子方程式的一般思路与方法；任务2是将初步形成的认识思路应用于解决除去水中污染物及物质检验等实际问题中，发展学生对离子反应及其分析思路方法的理解与应用。在这个学习过程中，当学生利用知识分析和解决实际问题，或获得知识拓展、形成分析思路与方法时，学生才有可能体会到知识的意义与价值。
四、将思维过程外显，在对质中引导学生建构知识的意义
将学生置身于知识应用的学习情景中，创设能够让学生产生观点冲突的机会，在问题对质中促进学生思考，从而引发学生产生对问题的深刻理解。上述教学任务1的设计，就是出于这样的考虑。常见的几种抗酸药（氢氧化铝、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸镁等）在水溶液中存在的主要微粒形式、治疗胃酸的微观反应原理等存在差异，这为学生产生观点冲突提供了可能。学生的看法到底是怎样的呢？需要给学生陈述与表达的机会，将其外显出来。于是在课堂教学中，教师采取了让学生写、画、说的方式，调动学生参与学习，让学生用自己的语言或方式解释或表达有关内容（见下页表2）。让学生表达自己的看法，将学生的思维过程外显，有助于教师发现学生学习中的问题或困难所在，能够针对学生的情况给予及时指导。例如，在书写利用氢氧化铝治疗胃酸过多的离子方程式时，学生对氢氧化铝在水中主要以什么形式存在有不同的看法，于是教师演示少量氯化铝溶液滴加适量浓氨水生成白色沉淀的实验，让学生通过实验事实知道氢氧化铝是难溶物，以此引发学生再次思考氢氧化铝在水中的主要存在形式到底是什么。针对学生的疑问，教师接着演示如下对比实验：（1）用镊子取一颗块状
于试管中，加入2mL水，振荡，再加入2mL盐酸；（2）用药匙取半匙
于试管中，加入2mL水，振荡，再加入2mL盐酸。学生观察到两个实验现象的不同：后者整个溶液中都有气泡产生，并且气泡产生速率较快；前者气泡在固体表面产生，气泡产生速率相对较慢。借助上述实验将抽象的知识具体化，帮助学生认识氢氧化铝、碳酸钙、碳酸钠这三种物质在水溶液中的主要存在形式，以此来决定在书写离子方程式时这些物质是写成离子形式，还是写成化学式，这较好地突破了学生学习的难点。需要说明的是，教师演示上述碳酸钠固体粉末与盐酸反应的实验，它的另一个重要作用是为了让学生认识碳酸氢钠在水中主要以什么微粒形式存在所做的必要铺垫，对此不再赘述。
将学生的思维过程外显，更为重要的是能够促进学生学会通过自己主动思考形成自己的看法，从而使学生有能力建构知识的深层意义。在完成任务1中，通过分析几种常见药物治疗“胃酸过多”的反应原理，学生对书写离子方程式的程序有了自己的理解，能够说出要正确书写离子方程式，其中很重要的是需要知道物质在水中主要以什么微粒存在，哪些微粒参与反应等。在教师的指导下，师生共同总结出书写离子方程式的步骤，即“明确水溶液中物质的主要存在形态→找出实际参加反应的微粒→书写离子方程式→检查原子守恒和电荷守恒”。
上述书写离子方程式的步骤较之前所述的“写、拆、删、查”有明显的优势，并且是学生在分析解决实际问题（常见药物治疗“胃酸过多”的反应原理）中通过思考而获得的。在这个过程中，学习不是简单地吸收知识，而是实现了对知识的进一步理解。需要指出的是，若只提出上述书写离子方程式的步骤而不了解其背后蕴含的化学原理，这样的知识还是形式化的。为此，教师还需要以微粒观为引领，引导学生围绕学科的重要概念（电离、离子反应发生的条件等）将分析水溶液中微粒及微粒间相互作用的基本思路与方法外显出来（见图1），实现由具体问题到抽象知识的建构，增加对知识的深层理解。
要使上述分析思路成为学生分析和解决相关问题的认知工具，需要设计包含应用上述分析思路的问题情景，安排解决实际问题的学习活动，使学生在知识的运用过程中加深理解，并将其转化为学生的方法性知识[4]。如在任务2中，针对选用什么试剂可以除去污水中的
这个问题，学生知道在溶液中电离生成
和
，于是不少学生就会按着要除去这两种离子的思路讨论选择什么试剂。根据学生暴露出的问题，教师适时加以引导：这两种离子中什么离子会造成水污染？要除去这种离子需要选择什么试剂？通过问题启发，促使学生在思考中完善相应的认识，即先要明确除去什么离子，再考虑依据什么原理除去某种离子等。由此可见将知识应用于新的情境对于巩固已学知识、发展学生认识的价值。
总之，教学需要兼顾知识的深层理解与学生的思维发展，要帮助学生建构有意义的知识，需要考虑知识的结构与意义、学生的基础与认知发展，知识获得过程的性质等要素[6]。围绕学科的重要概念、方法或观念来组织教学内容，把学习活动设计成知识的应用场景，让学生运用所学知识解决实际问题，旨在将知识的理解和应用转换成对学生来说有意义的经验和感受，在发展学生思维的同时实现对知识的深层理解。
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