概念和原理教學也可以讓數據說話

龔源

摘要：針對化學學科中的概念、原理等教學困惑，基于學生的認知發展水平和能力，采取定量研究的精加工教學策略，有效破解了學習難點，掌握了定量化解決問題的方法，形成了定量觀念。

關鍵詞：概念；原理；定量；教學策略

文章編號：1008-0546（2014）09-0012-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004

一、問題提出

蘇教版選修《化學反應原理》模塊[1]中的“溶液中的離子反應”專題的知識點呈現多而散的特點。通過教學觀察、訪談、問卷調查等方式進行評估，結果表明，有近六成學生認為該專題是最難的，他們最常掛在嘴邊的是“概念易混且難識記，原理抽象且難理解?！睂Υ?，筆者認為，模塊安排時機和模塊內容是符合課程標準要求和學生的認知規律的，并沒有超越學生的“最近發展區”。學生之所以感覺學習吃力，關鍵因素就是教師的教學設計缺乏有效的教學認知策略。

事實上，學生的認知過程是一種教師引領下靈活運用認知策略的動態過程，這是一個超越陳述性和程序性認知的高級思維運作。有研究表明，在制約學生認知的諸多因素中，認知策略所占的比重超過了50%。因此，合理的認知策略不僅是當前減負增效，大面積提高學業成績的有效措施，也是培養學生學習能力的重要途徑。

在對“溶液中的離子反應”進行教學設計和教學實施過程中，筆者從教學策略上對教材內容進行了適度地開發，將經典的定性化的核心概念和原理轉化為定量化解決，讓數據說話！以數據來驗證假設，揭示事實，凸顯其客觀性和精確性的特征。實踐結果表明，一個小小策略性的改變卻帶來了十分顯著的教學效益，收到“四兩撥千斤”之效。

二、基于定量維度的教學策略與案例

當代美國著名的教育心理學家和杰出的教學設計理論家加涅曾指出：“為學習而設計教學?！闭蔑@精加工教學策略對學生認知過程和結果的積極影響?！八^精加工就是對正在學習的材料作充實意義的添加、構建或生發?！盵3]筆者在對“溶液中的離子反應”專題進行教學設計時，及時地采納學生的學習反饋意見和建議，對重點和難點內容進行定量化地精加工，既開辟了一條活化“認知脈絡”的新路徑，也使學生的思維品質得到較好的優化。

1.以定量策略發展核心概念

美國課程專家艾里克森在《概念為本的課程與教學》指出：提高學業標準更多的是要求思維能力的提升，而提升思維能力的關鍵在于核心概念體系的構建?！叭芤褐械碾x子反應”專題中有很多核心概念與學生原有知識結構之間呈下位學習關系，是對已有知識的深化和細化并趨向精確化。于容峻認為，“概念在學生的心理表征一直是發展變化的，這是一個動態的平衡移動過程，所以教師需要引導學生探索發展概念的本質，去幫助學生依靠自己已有的知識和經驗主動建構起恰當而嚴格準確的心理表征?！盵2]倪娟認為，“化學概念教學的研究，必須始終圍繞‘認知、教學、發展于一體進行，用認知和發展的觀點去考察教學、審視教學，在教學情境中研究學生的認知和發展的一般規律?！盵3]如弱電解質、電離平衡、水解平衡等，很多教師在講解這些概念時，常傾向于靜態的定性描述策略，把一個個概念貼上“原本就是這樣”的標簽逼迫學生在大腦中進行“復制粘貼”。試想一下，這種無視學生的主體性，忽視概念發展性的教學方式，怎么能夠讓學生順利地把概念納入認知體系又怎么能夠讓學生體驗到學習活動的真正價值呢？

【案例1】水是極弱電解質

有關水的性質介紹可以追溯到初三化學中的電解水實驗，教材中有“為了增強水的導電性，要加入少量硫酸或氫氧化鈉?！钡搅烁咧须A段，在《化學1》必修模塊中，初步認識“水是電解質且是弱電解質”。后來在選修《化學反應原理》模塊中明確“水是一種極弱電解質”。由此可見，這一概念呈現漸趨精細化的特征，模塊之間如此銜接安排完全符合學生由感性上升到理性的認知規律。

在學習過程中，很多學生就十分想知道：水是極弱電解質，到底弱到何種程度？隨著電離度、pH值等定量化概念的引入，從定量角度來進一步印證“水是極弱電解質”的概念已經水到渠成。于是，筆者引導學生從常溫下水的pH值等于7入手，計算出了水的電離度。具體為教學中，筆者和學生一起用親自獲得的實驗數據來剖析原理，不再是以往的只從定性角度進行泛泛而談，學生親身體驗了操作過程，目睹了突變“奇觀”，也就很自然地理解了突躍范圍的內涵，也解決了困擾已久的強酸強堿互相滴定選擇酚酞（變色的pH范圍是8.2-10.0）或甲基橙（變色的pH范圍是3.1-4.4）的實驗依據，感悟到條件控制對實驗結果的重要影響，更生發了量變引起質變的辯證觀念和基于真實數據的定量觀念。

【案例2】越稀越水解

在學習“鹽類水解”知識時，教師常會教給學生“越稀越水解”的水解規律，即對于可水解的鹽溶液來講，定溫條件下，加水稀釋，濃度越小，其水解程度就越大。顯然這是一個基于定性角度給出的結論。確實，學生只需機械記憶和套用就能解決相關問題，但很多學生意猶未盡，想知道結論是如何得到的。即便筆者用很有說服力的測定不同濃度FeCl3溶液的pH值的實驗事實來說明，很多學生仍然窮追不舍。于是筆者就思考設計了一個基于定量研究的推導思路。具體為，對于定溫條件下的一定濃度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假設該平衡體系中Fe3+和H+的平衡濃度分別是c（Fe3+）和c（H+），則該水解反應的平衡常數Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向該體系中加水稀釋3倍，假設加水瞬間平衡不移動，則該反應的濃度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，顯然水解平衡向右移動即稀釋促進了水解。

水解平衡作為化學平衡之一，具有化學平衡的所有特點。同樣，化學平衡的一切推論也完全適用于水解平衡乃至其他更多的平衡體系。本案例中的定量化手段完全是移植了化學平衡中的思想方法，從定性描述到實驗結論再到定量論證，不僅使知識融會貫通，也充分訓練了學生思維的深刻性，更讓學生體驗到了定量化手段解決實際問題的魅力。

三、結語

定量手段的合理使用是概念發展、原理拓展的必然訴求，是培養學生“以量定質”的學習思維，促成定量觀念的重要路徑。但要掌控好適用對象的選擇以及使用時機的把握，力避泛化和固化。在概念教學中，追求變換多樣、孕育發展、包容系統的多彩局面。在原理教學中，充分依據其復雜性特征，追求從感性上升到理性的科學認知規律和理論聯系實際的辯證唯物主義思想的鮮活場景。當然，定量化研究要避免盲目化和簡單化，避免對化學原理的理解因“劍走偏鋒”而失真。

在實際教學中，決不能因過度定量化而忽略定性研究的作用，應掌控好二者的平衡點，避免各執一端，把定性分析與定量分析截然劃分開來，本來定性研究能解決的問題就不要故弄玄虛地進行量化，人為把問題復雜化了。究竟采用何種教學策略，應因材而定、因時而定，把定性研究與定量研究有效契合，相得益彰，最大化地發揮兩手段的作用。

參考文獻

[1] 王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書：化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2006：6

[2] 于容峻. 運用三維螺旋法進行化學概念的建構[J].教學月刊：中學版，2013，（11）

[3] 倪娟.論基于學科觀念的化學概念教學-以離子反應教學設計為案例[J].化學教育，2014，（1）

[4][5]劉知新主編.化學學習論.第1版，南寧：廣西教育出版社，1996：135

[6] 華中師范大學等編.分析化學（上冊）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127endprint

摘要：針對化學學科中的概念、原理等教學困惑，基于學生的認知發展水平和能力，采取定量研究的精加工教學策略，有效破解了學習難點，掌握了定量化解決問題的方法，形成了定量觀念。

關鍵詞：概念；原理；定量；教學策略

文章編號：1008-0546（2014）09-0012-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004

一、問題提出

蘇教版選修《化學反應原理》模塊[1]中的“溶液中的離子反應”專題的知識點呈現多而散的特點。通過教學觀察、訪談、問卷調查等方式進行評估，結果表明，有近六成學生認為該專題是最難的，他們最常掛在嘴邊的是“概念易混且難識記，原理抽象且難理解?！睂Υ?，筆者認為，模塊安排時機和模塊內容是符合課程標準要求和學生的認知規律的，并沒有超越學生的“最近發展區”。學生之所以感覺學習吃力，關鍵因素就是教師的教學設計缺乏有效的教學認知策略。

事實上，學生的認知過程是一種教師引領下靈活運用認知策略的動態過程，這是一個超越陳述性和程序性認知的高級思維運作。有研究表明，在制約學生認知的諸多因素中，認知策略所占的比重超過了50%。因此，合理的認知策略不僅是當前減負增效，大面積提高學業成績的有效措施，也是培養學生學習能力的重要途徑。

在對“溶液中的離子反應”進行教學設計和教學實施過程中，筆者從教學策略上對教材內容進行了適度地開發，將經典的定性化的核心概念和原理轉化為定量化解決，讓數據說話！以數據來驗證假設，揭示事實，凸顯其客觀性和精確性的特征。實踐結果表明，一個小小策略性的改變卻帶來了十分顯著的教學效益，收到“四兩撥千斤”之效。

二、基于定量維度的教學策略與案例

當代美國著名的教育心理學家和杰出的教學設計理論家加涅曾指出：“為學習而設計教學?！闭蔑@精加工教學策略對學生認知過程和結果的積極影響?！八^精加工就是對正在學習的材料作充實意義的添加、構建或生發?！盵3]筆者在對“溶液中的離子反應”專題進行教學設計時，及時地采納學生的學習反饋意見和建議，對重點和難點內容進行定量化地精加工，既開辟了一條活化“認知脈絡”的新路徑，也使學生的思維品質得到較好的優化。

1.以定量策略發展核心概念

美國課程專家艾里克森在《概念為本的課程與教學》指出：提高學業標準更多的是要求思維能力的提升，而提升思維能力的關鍵在于核心概念體系的構建?！叭芤褐械碾x子反應”專題中有很多核心概念與學生原有知識結構之間呈下位學習關系，是對已有知識的深化和細化并趨向精確化。于容峻認為，“概念在學生的心理表征一直是發展變化的，這是一個動態的平衡移動過程，所以教師需要引導學生探索發展概念的本質，去幫助學生依靠自己已有的知識和經驗主動建構起恰當而嚴格準確的心理表征?！盵2]倪娟認為，“化學概念教學的研究，必須始終圍繞‘認知、教學、發展于一體進行，用認知和發展的觀點去考察教學、審視教學，在教學情境中研究學生的認知和發展的一般規律?！盵3]如弱電解質、電離平衡、水解平衡等，很多教師在講解這些概念時，常傾向于靜態的定性描述策略，把一個個概念貼上“原本就是這樣”的標簽逼迫學生在大腦中進行“復制粘貼”。試想一下，這種無視學生的主體性，忽視概念發展性的教學方式，怎么能夠讓學生順利地把概念納入認知體系又怎么能夠讓學生體驗到學習活動的真正價值呢？

【案例1】水是極弱電解質

有關水的性質介紹可以追溯到初三化學中的電解水實驗，教材中有“為了增強水的導電性，要加入少量硫酸或氫氧化鈉?！钡搅烁咧须A段，在《化學1》必修模塊中，初步認識“水是電解質且是弱電解質”。后來在選修《化學反應原理》模塊中明確“水是一種極弱電解質”。由此可見，這一概念呈現漸趨精細化的特征，模塊之間如此銜接安排完全符合學生由感性上升到理性的認知規律。

在學習過程中，很多學生就十分想知道：水是極弱電解質，到底弱到何種程度？隨著電離度、pH值等定量化概念的引入，從定量角度來進一步印證“水是極弱電解質”的概念已經水到渠成。于是，筆者引導學生從常溫下水的pH值等于7入手，計算出了水的電離度。具體為教學中，筆者和學生一起用親自獲得的實驗數據來剖析原理，不再是以往的只從定性角度進行泛泛而談，學生親身體驗了操作過程，目睹了突變“奇觀”，也就很自然地理解了突躍范圍的內涵，也解決了困擾已久的強酸強堿互相滴定選擇酚酞（變色的pH范圍是8.2-10.0）或甲基橙（變色的pH范圍是3.1-4.4）的實驗依據，感悟到條件控制對實驗結果的重要影響，更生發了量變引起質變的辯證觀念和基于真實數據的定量觀念。

【案例2】越稀越水解

在學習“鹽類水解”知識時，教師常會教給學生“越稀越水解”的水解規律，即對于可水解的鹽溶液來講，定溫條件下，加水稀釋，濃度越小，其水解程度就越大。顯然這是一個基于定性角度給出的結論。確實，學生只需機械記憶和套用就能解決相關問題，但很多學生意猶未盡，想知道結論是如何得到的。即便筆者用很有說服力的測定不同濃度FeCl3溶液的pH值的實驗事實來說明，很多學生仍然窮追不舍。于是筆者就思考設計了一個基于定量研究的推導思路。具體為，對于定溫條件下的一定濃度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假設該平衡體系中Fe3+和H+的平衡濃度分別是c（Fe3+）和c（H+），則該水解反應的平衡常數Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向該體系中加水稀釋3倍，假設加水瞬間平衡不移動，則該反應的濃度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，顯然水解平衡向右移動即稀釋促進了水解。

水解平衡作為化學平衡之一，具有化學平衡的所有特點。同樣，化學平衡的一切推論也完全適用于水解平衡乃至其他更多的平衡體系。本案例中的定量化手段完全是移植了化學平衡中的思想方法，從定性描述到實驗結論再到定量論證，不僅使知識融會貫通，也充分訓練了學生思維的深刻性，更讓學生體驗到了定量化手段解決實際問題的魅力。

三、結語

定量手段的合理使用是概念發展、原理拓展的必然訴求，是培養學生“以量定質”的學習思維，促成定量觀念的重要路徑。但要掌控好適用對象的選擇以及使用時機的把握，力避泛化和固化。在概念教學中，追求變換多樣、孕育發展、包容系統的多彩局面。在原理教學中，充分依據其復雜性特征，追求從感性上升到理性的科學認知規律和理論聯系實際的辯證唯物主義思想的鮮活場景。當然，定量化研究要避免盲目化和簡單化，避免對化學原理的理解因“劍走偏鋒”而失真。

在實際教學中，決不能因過度定量化而忽略定性研究的作用，應掌控好二者的平衡點，避免各執一端，把定性分析與定量分析截然劃分開來，本來定性研究能解決的問題就不要故弄玄虛地進行量化，人為把問題復雜化了。究竟采用何種教學策略，應因材而定、因時而定，把定性研究與定量研究有效契合，相得益彰，最大化地發揮兩手段的作用。

參考文獻

[1] 王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書：化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2006：6

[2] 于容峻. 運用三維螺旋法進行化學概念的建構[J].教學月刊：中學版，2013，（11）

[3] 倪娟.論基于學科觀念的化學概念教學-以離子反應教學設計為案例[J].化學教育，2014，（1）

[4][5]劉知新主編.化學學習論.第1版，南寧：廣西教育出版社，1996：135

[6] 華中師范大學等編.分析化學（上冊）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127endprint

摘要：針對化學學科中的概念、原理等教學困惑，基于學生的認知發展水平和能力，采取定量研究的精加工教學策略，有效破解了學習難點，掌握了定量化解決問題的方法，形成了定量觀念。

關鍵詞：概念；原理；定量；教學策略

文章編號：1008-0546（2014）09-0012-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.004

一、問題提出

蘇教版選修《化學反應原理》模塊[1]中的“溶液中的離子反應”專題的知識點呈現多而散的特點。通過教學觀察、訪談、問卷調查等方式進行評估，結果表明，有近六成學生認為該專題是最難的，他們最常掛在嘴邊的是“概念易混且難識記，原理抽象且難理解?！睂Υ?，筆者認為，模塊安排時機和模塊內容是符合課程標準要求和學生的認知規律的，并沒有超越學生的“最近發展區”。學生之所以感覺學習吃力，關鍵因素就是教師的教學設計缺乏有效的教學認知策略。

事實上，學生的認知過程是一種教師引領下靈活運用認知策略的動態過程，這是一個超越陳述性和程序性認知的高級思維運作。有研究表明，在制約學生認知的諸多因素中，認知策略所占的比重超過了50%。因此，合理的認知策略不僅是當前減負增效，大面積提高學業成績的有效措施，也是培養學生學習能力的重要途徑。

在對“溶液中的離子反應”進行教學設計和教學實施過程中，筆者從教學策略上對教材內容進行了適度地開發，將經典的定性化的核心概念和原理轉化為定量化解決，讓數據說話！以數據來驗證假設，揭示事實，凸顯其客觀性和精確性的特征。實踐結果表明，一個小小策略性的改變卻帶來了十分顯著的教學效益，收到“四兩撥千斤”之效。

二、基于定量維度的教學策略與案例

當代美國著名的教育心理學家和杰出的教學設計理論家加涅曾指出：“為學習而設計教學?！闭蔑@精加工教學策略對學生認知過程和結果的積極影響?！八^精加工就是對正在學習的材料作充實意義的添加、構建或生發?！盵3]筆者在對“溶液中的離子反應”專題進行教學設計時，及時地采納學生的學習反饋意見和建議，對重點和難點內容進行定量化地精加工，既開辟了一條活化“認知脈絡”的新路徑，也使學生的思維品質得到較好的優化。

1.以定量策略發展核心概念

美國課程專家艾里克森在《概念為本的課程與教學》指出：提高學業標準更多的是要求思維能力的提升，而提升思維能力的關鍵在于核心概念體系的構建?！叭芤褐械碾x子反應”專題中有很多核心概念與學生原有知識結構之間呈下位學習關系，是對已有知識的深化和細化并趨向精確化。于容峻認為，“概念在學生的心理表征一直是發展變化的，這是一個動態的平衡移動過程，所以教師需要引導學生探索發展概念的本質，去幫助學生依靠自己已有的知識和經驗主動建構起恰當而嚴格準確的心理表征?！盵2]倪娟認為，“化學概念教學的研究，必須始終圍繞‘認知、教學、發展于一體進行，用認知和發展的觀點去考察教學、審視教學，在教學情境中研究學生的認知和發展的一般規律?！盵3]如弱電解質、電離平衡、水解平衡等，很多教師在講解這些概念時，常傾向于靜態的定性描述策略，把一個個概念貼上“原本就是這樣”的標簽逼迫學生在大腦中進行“復制粘貼”。試想一下，這種無視學生的主體性，忽視概念發展性的教學方式，怎么能夠讓學生順利地把概念納入認知體系又怎么能夠讓學生體驗到學習活動的真正價值呢？

【案例1】水是極弱電解質

有關水的性質介紹可以追溯到初三化學中的電解水實驗，教材中有“為了增強水的導電性，要加入少量硫酸或氫氧化鈉?！钡搅烁咧须A段，在《化學1》必修模塊中，初步認識“水是電解質且是弱電解質”。后來在選修《化學反應原理》模塊中明確“水是一種極弱電解質”。由此可見，這一概念呈現漸趨精細化的特征，模塊之間如此銜接安排完全符合學生由感性上升到理性的認知規律。

在學習過程中，很多學生就十分想知道：水是極弱電解質，到底弱到何種程度？隨著電離度、pH值等定量化概念的引入，從定量角度來進一步印證“水是極弱電解質”的概念已經水到渠成。于是，筆者引導學生從常溫下水的pH值等于7入手，計算出了水的電離度。具體為教學中，筆者和學生一起用親自獲得的實驗數據來剖析原理，不再是以往的只從定性角度進行泛泛而談，學生親身體驗了操作過程，目睹了突變“奇觀”，也就很自然地理解了突躍范圍的內涵，也解決了困擾已久的強酸強堿互相滴定選擇酚酞（變色的pH范圍是8.2-10.0）或甲基橙（變色的pH范圍是3.1-4.4）的實驗依據，感悟到條件控制對實驗結果的重要影響，更生發了量變引起質變的辯證觀念和基于真實數據的定量觀念。

【案例2】越稀越水解

在學習“鹽類水解”知識時，教師常會教給學生“越稀越水解”的水解規律，即對于可水解的鹽溶液來講，定溫條件下，加水稀釋，濃度越小，其水解程度就越大。顯然這是一個基于定性角度給出的結論。確實，學生只需機械記憶和套用就能解決相關問題，但很多學生意猶未盡，想知道結論是如何得到的。即便筆者用很有說服力的測定不同濃度FeCl3溶液的pH值的實驗事實來說明，很多學生仍然窮追不舍。于是筆者就思考設計了一個基于定量研究的推導思路。具體為，對于定溫條件下的一定濃度的FeCl3溶液，存在如下水解平衡：Fe3++3H2O[?]Fe（OH）3+3H+，假設該平衡體系中Fe3+和H+的平衡濃度分別是c（Fe3+）和c（H+），則該水解反應的平衡常數Kh= c3（H+）/c（Fe3+），若向該體系中加水稀釋3倍，假設加水瞬間平衡不移動，則該反應的濃度商Qc=[1/3c（H+）]3/[1/3c（Fe3+）]=1/9×c3（H+）/c（Fe3+）=1/9Kh﹤Kh，顯然水解平衡向右移動即稀釋促進了水解。

水解平衡作為化學平衡之一，具有化學平衡的所有特點。同樣，化學平衡的一切推論也完全適用于水解平衡乃至其他更多的平衡體系。本案例中的定量化手段完全是移植了化學平衡中的思想方法，從定性描述到實驗結論再到定量論證，不僅使知識融會貫通，也充分訓練了學生思維的深刻性，更讓學生體驗到了定量化手段解決實際問題的魅力。

三、結語

定量手段的合理使用是概念發展、原理拓展的必然訴求，是培養學生“以量定質”的學習思維，促成定量觀念的重要路徑。但要掌控好適用對象的選擇以及使用時機的把握，力避泛化和固化。在概念教學中，追求變換多樣、孕育發展、包容系統的多彩局面。在原理教學中，充分依據其復雜性特征，追求從感性上升到理性的科學認知規律和理論聯系實際的辯證唯物主義思想的鮮活場景。當然，定量化研究要避免盲目化和簡單化，避免對化學原理的理解因“劍走偏鋒”而失真。

在實際教學中，決不能因過度定量化而忽略定性研究的作用，應掌控好二者的平衡點，避免各執一端，把定性分析與定量分析截然劃分開來，本來定性研究能解決的問題就不要故弄玄虛地進行量化，人為把問題復雜化了。究竟采用何種教學策略，應因材而定、因時而定，把定性研究與定量研究有效契合，相得益彰，最大化地發揮兩手段的作用。

參考文獻

[1] 王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書：化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2006：6

[2] 于容峻. 運用三維螺旋法進行化學概念的建構[J].教學月刊：中學版，2013，（11）

[3] 倪娟.論基于學科觀念的化學概念教學-以離子反應教學設計為案例[J].化學教育，2014，（1）

[4][5]劉知新主編.化學學習論.第1版，南寧：廣西教育出版社，1996：135

[6] 華中師范大學等編.分析化學（上冊）.第3版，北京：高等教育出版社，2001：126-127endprint