电极反应式书写的知识分析及其教学策略，本文主要内容关键词为：反应式论文,电极论文,教学策略论文,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。
普通高中化学课程标准中明确提出：“体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式”[1]。电极反应式书写已成为电化学重要的知识点，为提高学生反应式的书写技能，许多一线教师十分注重学生书写能力的培养，就不同类型的电池总结了很多方法[2-3]，并针对书写混乱分析了原因，提出了相应对策[4]，但遗憾的是这些方法和原因都没有从知识理论的角度审视本质，还有部分教师因为受到题海战术的影响，就题论题，盲目追求学生做题的数量，过分简单而又机械的重复训练，轻视了化学知识的教学，忽略了对化学知识记忆方法的引导，忽视了对学生解题思路、书写步骤形成的研究和引导，从而导致学生虽然做了大量的练习，却收效甚微，终致学生宝贵的化学学习兴趣难以持续。可喜的是，陈键、胡志刚关注到了这一教学倾向，以利用框架法书写电极反应式的教学实践[5][6]为例，来具体诠释化学知识在书写中的重要性。本文进一步分析电极反应式书写中的化学知识及教学策略。 一、知识分析 1.化学知识的分类 根据现代教育心理学的现代知识观，将知识分为陈述性知识与程序性知识。陈述性知识主要是指言语信息方面的知识，用于回答“是什么”的问题，是对事实、定义、规则和原理等的描述。程序性知识则是关于“怎么办”的知识，是关于在练习的基础上形成的按某种规则或程序顺利完成某种智慧任务或身体协调能力的知识[7]112。值得注意的是，陈述性知识和程序性知识既有区别又有联系，一方面，程序性知识的形成以掌握陈述性知识为必要条件，陈述性知识掌握得越牢固，越有助于程序性知识的形成，另一方面，程序性知识一经形成又会促进新的陈述性知识的掌握。 王克勤所编《化学教学论》中将化学知识分为事实性知识、理论性知识、技能性知识。化学事实性知识是指元素化合物的物理性质、化学性质的宏观水平的描述，元素化合物的制法、存在和用途等知识以及化学与社会生产、生活实际相联系的知识；理论性知识是指反应物质及其变化的本质属性和内在规律的化学基本概念和基本原理；技能性知识是指与事实性知识和理论性知识相关的化学用语、化学实验技能、化学计算技能等形成和发展的知识[8]。事实性知识、理论性知识可属于陈述性知识，技能性知识应归类于程序性知识的范畴。 2.电极反应式书写的知识分析 知识是能力的基础，电极反应式书写要运用到哪些化学知识呢？它们又是怎样影响到反应式书写问题的呢？为了方便回答这些问题，就用教学中的书写步骤[6]为例来具体地分析，如下页表1“电极反应式书写步骤及相关知识应用”。 （1）陈述性知识分析 从表1中看出，每一步书写步骤中都要用到相应的陈述性知识，可见陈述性知识对于反应式书写的重要性。如：电解池、原电池电极名称，电极与电子转移的对应关系、氧化还原反应理论、可溶性强电解质判定、离子共存、两极反应物或产物形态判断、阴（阳）极离子放电顺序的判定，同时也涉及物理学科中的电子（电流）流向问题等。 这些陈述性知识对电极反应式书写具有非常重要的价值，甚至是缺一不可的。例如，如不能识记电池的类别、电极名称、得失电子的对应关系及阴、阳极离子的放电顺序，都会直接导致书写错误，而在书写步骤A.3中电极反应最终的产物形态还涉及了生成物与介质间的化学反应、盐类水解、离子共存等问题，看来，只要对以上过程中某一知识点的理解、记忆不到位，就会影响书写的进度，甚至会书写失败[5]。从实际教学来看，陈述性知识的缺乏直接表现为学生书写的2个难点：（1）步骤A.3生成物呈现形态的确定，如燃料电池一般在正极上发生还原反应的物质是
，随着电解质（介质）的不同，其电极反应产物会因为：①酸性电解质溶液；②碱性电解质溶液；③固体电解质（高温下传导
）环境；④熔融含氧酸盐（如：熔融
）环境4种情况而呈现不同的具体形态。再如，用铝作阳极、石墨作阴极，
溶液作电解液进行电解时，因Al作阳极失去电子会生成
，而
能与介质中
反应：
，故而确定铝阳极上的最终生成物为
，电极反应式为：
，而不是仅仅写成：
。（2）在进行到步骤B.2“配平电荷守恒”时，若碰到需要自己添加“
”“
”或其他介质离子配平的题目时，学生往往较难掌握，甚至束手无策。难点（1）产生的原因主要是学生对电极反应的实质（离子反应）及有关概念掌握不到位，忽视了介质的作用，不能判断出产物在介质中的具体表现形态，这在初期学习中表现尤为突出；难点（2）的原因在于学生对配平规则的掌握还缺乏技巧，而这些规则（规律）仅靠学生自己去探索是很难掌握且非常耗时，解决之道是由教师提供一套完整的规则，因为记住问题解决规则是短时间内解决问题的最好方式，这样，学生就不至于迷茫和书写混乱，也会快速提升本内容的学习质量。下页表2就是其中配平规则之一。 （2）程序性知识分析 在上述书写步骤中，依次而下的书写过程，属于一种程序性知识，是本文重点分析的程序性知识。它是用于具体电极反应式书写的一套操作步骤，解决的是“怎么做”的问题，是从不会做到会做，到熟能生巧的过程。从认知心理学家有关智慧技能的角度来看，这是将以陈述性的直觉模式、概念、规则运用于实际情境，顺利完成解题的能力。
教学中发现，最初仿照教材例题以离子方程式形式自主书写其他电极反应式时，学生一般要花较长的时间去思考、寻找、试写，有时甚至毫无头绪，这是学生自主学习初期面临的难点。而一旦在教师示范指导下应用表1书写步骤后，学生便能以较快的速度完成这类题的解答，大部分学生能较快地当场掌握；当能对教材中出现的所有电极反应式轻松书写时，他们会表现出极高的学习热情和成就感，再经课后练习题训练后，几乎达到自动化的程度，而且很容易将其迁移到相似的问题情境中。这符合皮连生等人采用加涅的层级论和信息加工心理学的产生式理论提出的程序性知识学习的3个阶段：相关知识新意义的建构阶段、规则形式向程序性形式的转化阶段、规则的相对自动化阶段[7]160。陈键、胡志刚的实践研究也证明了这一点。
虽然过去的书写经验可以对未来的书写实践提供有意的参考，但学生并不能完全照搬，每一次的书写经历应该说都是一次在新的环境下一对一的全新过程，不过这些程序性的运作步骤基本是相同的。然而过一段时间后，发现部分学生在期末（或阶段）复习中提取这一解题步骤时仍会遇到一些障碍。例如，给出电解池的示意图（阳极为惰性金属，电解液为
溶液），让学生写出相应的电极反应式。有些学生分析出电极的阴、阳极后就不知所措，不知该如何继续下去。此时如适当提示学生：“按框架法完成书写，标明电极名称、得失电子，确定物质，三守恒配平”，学生便又能按照表1所示的书写步骤自发恢复进行解题，最终将问题解决。这符合程序性知识意识控制程度低、激活速度快的特点[7]164。可见，解题步骤这类模块化知识与其他知识一样，也存在遗忘的现象，需要不断地巩固强化，这也是该程序性知识的后期难点所在。 而且，将上述解题步骤灵活应用，它也可用来解决其他如氧化还原反应型离子方程式的配平，可见这种程序性知识可以正迁移到相关习题的问题解答中。 二、教学策略 无论是程序性知识还是陈述性知识，对于书写成功都是必不可少的，只要其中有某一点知识掌握不到位，就会导致书写的低效或失败。如果学生已经具备一定数量的知识，但由于各个知识太分散，就像计算机系统没有网络化信息资源不能共享一样，形不成一定的知识结构，这就更需要利用学习策略将其指示为操作的步骤和顺序。当学习者掌握了这种顺序时，就可以减少许多因程序的不明或混乱而造成时间浪费和产生消极情绪。因此，教学时教师应当注重对知识理解和记忆的教学及其训练科学化，形成知识的有序性和连续性，引导学生科学地建构书写步骤，这才是问题解决的正确途径。 1.陈述性知识教学的建构化 现代认知心理学认为，陈述性知识主要是以命题及其网络或图式等方式在头脑中进行表征，体现的是知识点与知识点的联系，皮连生将其学习过程分为习得阶段、巩固和转化阶段以及提取与应用阶段。奥苏贝尔也认为，学生对于知识的学习，并不是被动地机械地接受，而是用自己已有的经验与知识去同化新知识、建构新的知识结构的过程。因此，化学教师在教学中可以引导学生主动地去发现新旧知识间的联系，合理运用正例和反例，利用变式组织感性经验，突出事物的本质特征，通过科学地比较来拓展新旧知识间联系的种类与数量。促进知识记忆联想的方法有许多，教师应该多运用自己的智慧去寻找记忆良策。例如，在记忆电极及有关电子转移分析时，可让学生理解和记忆“得电子的物质是氧化剂，失电子的物质作负极，与负极相连的为阴极”，这样一句话就可以解决氧化还原反应、原电池、电解池的实质（电极名称、电子转移及方向），再如，在记忆教材中的阴离子放电顺序时，可不完全归纳出这样的一条优先规律：单原子离子＞双原子离子＞多原子离子。 此外，对于陈述形式的步骤性知识的2处难点，教师可以利用学生说题的形式，充分暴露学生的思维过程，这既调动了学生学习的积极性和主动性，又使教师轻松、及时地把握学生学习过程中的弱点、难点，排除学生思维无序、不严密的障碍；另外，教师可把学生易错的电化学知识，设计成有解题样例的多媒体课件，这样可利用动画效果把电路中的电子（电流）流向问题、电极的判断、电极反应式的书写及离子的移动等联系起来；教师还可以把网上有关电化学知识的热点问题、最新发明等的相关文本、视频资料收集起来，使新的问题情境及时与相关的概念、原理构建联系，既丰富学生视野，又拓展学生的知识应用能力。 2.程序性知识训练的系统化 陈述性知识只能储存在人脑的记忆中，无法实现程序化，更无法达到自动化地熟练运用。程序性知识的学习要从陈述性阶段过渡到程序性阶段，需经过大量的练习，练习是促使陈述性知识向智慧技能转化的必要阶段[7]167。教师通过注重“框架法”模式的训练，培养学生解决此类问题思维方式的习惯，突破学生初期面临的难点；教学时既要做到精讲多练，又要注重练习和变式，注意举一反三。例如，书写步骤B.2，学生常常将“配平电荷守恒”这一步骤忽略，直接进入到“配平原子守恒”或先“配平原子守恒”后“配平电荷守恒”这一程序，从而无法书写出相对较难的电极反应式。之所以会出现这种情况，是因为学生在之前的学习中，较少进行离子方程式配平的练习，更多的是进行化学方程式的配平，而在化学方程式的配平中是没有“配平电荷守恒”这一步骤的。进而导致学生将化学方程式的配平步骤负迁移到电极反应式的配平中来。所以这些程序性知识只有在不同的情境中多次迁移、练习才能达到熟练的地步。 任何脱离具体的化学知识和化学背景，进行单纯的技能训练，都会失去技能性知识学习的意义，成为学生的学习负担。所以，练习要讲究方法，讲究系统、科学。如刚开始练习时宜选用情境相近的习题，并运用可视化策略，可以将这些程序化知识显化成书写步骤图。这些解题步骤要尽可能细化，尽量还原成完整的、单独的认知操作，教学中深切感受到，细化的这些操作程序非常有利于初学者模仿和掌握，这对突破学生初期的学习障碍相当重要，当然，最好能通过教师引导，学生主动归纳出该图，当学生将这些解题程序操作足够多次后，自会将表中细化的步骤合并、重组，形成一个相对粗略、简约的解题程序，如上述表1步骤可简化为：析清池→列电极→标电子→定产物→建框架→三守恒，这有助于学生形成清晰的书写思路，提高其书写能力，也有利于强化学生的解题步骤，达到程序性知识运用的自动化（固化步骤）；而后应逐渐选用具有陌生、新奇情境的练习，注重利用模拟题或高考题进行变式训练，从而使学生能够灵活使用程序性知识（拓展步骤）。此外，练习后应及时反馈，不仅要反馈给学生练习结果的正误，纠正学生错误的解题思路，也要引导其进行练习反思，反思成功的经验和失败的原因，反思能否有更好的解题思路、解题策略等（反思优化步骤），这有利于学生创造性思维的发展，既符合学生由易到难的认知规律，又符合普雷斯利等认知策略的基本原则[7]168。
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