4、基于观念建构的教学设计与实施培正,冯桂明

1、基于观念建构的教学设计与实施以“盐类的水解”为例广州市培正中学冯桂明一、问题的提出2003年教育部颁布普通高中化学课程标准 （实验），在课程目标部分明确提出了 “形 成有关化学科学的基本观念”的培养目标。以提高学生科学素养为宗旨的化学新课程，向以事实为本的课堂教学提出了挑战，也为观念建构为本的教学搭建了展现的舞台。中学化学教学不能再局限于那些纯学术化或专业化的基础知识和基本技能的单向、机械灌输，必须由“知识为本”向“观念建构”转变，必须 从传授事实、掌握知识转变为使用事实、发展观念，全面提高学生的科学素养。化学基本观念的建构不仅有助于基本的化学概念和原理的学习，并且能帮助学生培养和发展科学思维

2、能力与学科基本思想， 为学生树立科学的世界观和方法论奠定基础。这是因为，在离开学校很多年以后，学生也许不记得具体的化学事实性知识是什么，但是存在于学生思想意识层面的东西一一根植于头脑中的化学基本观念是不会消失的。正如宋心琦教授所言，“中学化学教学能够使学生受益的不是化学专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念。学生能牢固地、准确地， 哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教 学的第一目标。”二、前期理论研究1. 化学基本观念观念是在大量的事实、概念、知识的基础上进行加工提炼出来的一种总观性的认识。化学学科中的观念是指通过理解化学学科的基本特征而抽象出的化学学科的基

3、本思想方法和 核心的认识构架。鉴于认识的主体是成长发展中的中学生群体，认识的客体是化学科学的基础部分一一中学化学课程，这里把对“化学观念”的各种表达统一为“化学基本观念”。“基本”二字有两重含义：一是从化学观念的层次来看，是整个化学观念体系中最本质、最基础 的，是在中学化学课程学习的基础上，具有中等文化程度的社会公民对化学科学所形成的基本认识；二是从化学基本观念的作用来看，它具有广泛的适用性和强有力的导向性，指引人们在日常生活中更合理地处理与化学有关的各种事务。化学基本观念是对化学具体知识的超越，学习者概括、提取了化学领域最具有广泛迁移作用和持久价值的化学思想和化学方法并转化为自己的知识素养和

4、情感素养，体现了学习者思维的深刻性与综合性。这是中学生基于自己现有的知识经验、认知水平和心理发展顺序， 对化学科学做出的完整而深刻的理解与掌握，是学习者深层思维活动和独特内心体验的结 辛本春.中学化学基本观念培养的研究 D.山东师范大学硕士学位论文， 2008 果；也是具体化学科学知识经过反复的科学抽象和实践应用后在受教育者身上所积淀下来的 一种内在品质， 这种品质支配和影响着人们在分析、 看待各种化学问题与现象时的价值取向 和行为方式，体现出一个公民化学科学素养水准的高低。2. 基于观念建构的教学设计程序课程与教学的新观念通过教师的整体构想和系统设计来体现。 教师需要通过自己的教学 设计来再

5、规划自己的教学行为， 不断思考自己的教学， 完善自己的教学， 进而提高自己的教 学质量。根据 H.Lynn Erickson 教授的阐述， “观念为本的教学”设计程序和方法的主要内 容如下：（ 1）在确定课程单元后 ,审视课程单元内容，识别一个关键性概念或原理或方法等作为 核心观念，为思维过程指明方向；（2）把核心观念转化成一些基本理解，这是期望学生从学习中逐渐形成的； （3）把基本理解以“基本问题”的形式表达，以问题驱动教学和学习，促进学生的基本 理解；（ 4）根据基本问题设计教学活动、 学习活动和评价活动， 从而使学生参与基本问题讨论 和过程学习，这些活动和过程应有助于学生达到基本理解,最

6、终完成知识建构，形成核心观念。学生化学基本观念的形成经历的是从知识到方法、思想再到观念的递进过程。但基于基 本观念建构的化学教学， 要求教师先于学生进行观念性理解， 然后以化学基本观念为教学目 标，围绕观念选择知识素材，设计教学活动和评价，经历的是从观念目标到知识选择、 活动 设计再到教学实施的过程。 整个过程中， 教师都要反复思考这样的问题： 通过这个课程单元， 我最终希望学生知道什么、理解什么和能够做什么？总之，观念为本的教学设计是一种以基本问题的解决为过程目标，以基本观念的建构为 最终目标的教学设计。3. 基于观念建构的教学设计模型基于基本观念的教学设计正是试图让教师在设计教学的过程中有

7、意识地识别观念性的 理解，从而找到发展学生深层理解力的“工具” ，以此为基础进行教学设计。在观念的聚焦 下，学生对知识的理解不会仅仅局限于对孤立知识点的学习，而是逐渐学会迁移应用。面对以大量的具体知识的联系来组织和呈现的教材， 如何实行观念为本的教学设计， 北 京师范大学张毅强提出了的教学设计模型， 在他的教育硕士学位论文 观念建构为本的化学 教学设计的理论与实验研究 中详细论述这种教学设计的模型。 此教学设计模型包含以观念 为本的教学分析和以观念建构为本的教学策略设计 2 个过程。 第 1 个过程是静态分析， 通 过对教学内容和学生特征的分析来确定合理的教学目标， 即是为了明确 “教什么”

8、而进行的 课前分析。第 2 个过程是动态设计，通过对教学情境、教学问题、学生活动、反思策略的 设计， 确定采取什么样的方式方法进行教学以实现教学目的，即是为了明确 “如何教” 而进行的课前设计。三、课例研究的确定“盐类的水解”这一知识内容，在普通高中化学课程标准（实验）中位于化学反应原理模块第三章“溶液中的离子平衡”，鲁教版教材更是将相对应的章节命名为“物质在水溶液中的行为”。这很好地体现了化学学科的独有特点一一在分子、原子水平上研究物质的 组成、结构、性质和变化规律。“盐类的水解”正是用变化的观点来研究电解质在水溶液中存在的微粒形式、这些微粒之间的相互作用以及这种相互作用发生改变时的规律，是

9、微粒观、变化观的良好载体，是建构这两种观念的典型素材。四、课题研究目的及流程通过对“盐类的水解”这一知识内容的分析，找出统领整个学习内容的化学基本观念，确立教学目标、确定教学重点和难点； 通过对学生的问卷调查和访谈，确定学生的能力起点;从而设置激发学生思维的驱动性问题，并以驱动性问题为主线创设合适的学习情境和探究活动，去实施教学，并通过反思进一步修改教学设计，最终完成一个比较合理的基于观念建构的、并能促进“盐类的水解”概念学习的教学设计。五、基于观念建构的“盐类的水解”教学设计 1.“盐类的水解”内容分析对于化学反应原理而言，本模块研究了化学反应的两个方面一一能量变化和物质变化。第一章对应化学

10、反应的能量变化，阐述了化学能与热能、电能的转换；第二章对应化学反应的物质变化，阐述了化学反应的方向、 限度和速率；第三章则是前两章所学的理论的综 合实践和应用，应该延续之前的研究角度一一从化学反应的能量变化和物质变化来研究盐类 的水解反应。笔者认为在实际教学中应该恰当地融合这两个方面，让学生对“盐类的水解”有个宏观概括、清晰准确的认识。根据普通高中化学课程标准 （实验）的内容标准，“盐类的水解”这部分知识内容分为三 个知识块：（1）盐类水解的原理；（2）影响盐类水解的因素；（3 ）盐类水解的应用。通过对 盐类水解的文献研究，笔者也了解到这样一个事实：对“影响盐类水解的因素”和“盐类水 解的应用

11、”这两个知识块，人们的观点是比较一致的；而争论的焦点在于“盐类的水解反应 是怎样发生的”。也就是说，人们对“盐类水解的原理”存在大量的困惑。因此，笔者将重 点研究“盐类水解的原理”。而“盐类水解的原理”相关文献研究显示，其又可以具体分为 很多方面，比如：盐类水解的概念、规律、方程式书写等等。1.1 “盐类的水解”概念分析在文献研究中发现，人们一般把“盐类的水解”概念，分为“盐类水解的实质、条件、 特征、结果”等很多具体知识，如下:盐类的水解实质条件结果盐电离出的离子与 水电离出的EI十或 0H结合，从而破 坏水的电离平衡可溶性的盐*盐电离出弱酸根 阴离了-或弱减阳 离子；生成弱电解质中和反应的

12、逆反应; 水解程度一般很小; 吸热反应溶液显示一定的酸碱性笔者认为仅仅从概念定义分析其特征,不能很好地反映水解特点,也不能很好地给教学12提供指导。所以笔者结合化学反应原理模块的研究内容和思路，从能量变化和物质变化（包括化学反应方向、限度、速率、机理等）两个角度来对盐类水解的特征进行了分析。认知化孑反应盐炎的水解反应1.2 “盐类的水解”规律分析盐类水解的规律，就是从不同种类的盐发生水解反应的情况之中，总结出盐类水解情况的总体特点。关于盐类水解的规律，人们的认识是比较统一的。一般，文献将盐类水解规律概括为这 样的一个口诀形式：“有弱才水解，无弱不水解；越弱越水解，都弱双水解；谁强显谁性， 同强

13、显中性”。也有比较全面的总结水解反应知识的口诀为：“难溶不水解，都强不水解； 有弱才水解，双弱双水解；越弱越水解，越热越水解，越稀越水解；谁强显谁性，同强显中性。”根据盐溶液水解后所显示的酸碱性不同，将可发生水解的盐分为三类：强酸弱碱盐、强碱弱酸盐和弱酸弱碱盐。而强酸强碱盐则是不发生水解反应的，水溶液呈现中性。1.3 “盐类的水解”方程式的书写对于水解反应方程式的书写要求或者规则，人们的说法还是比较一致的。比如：（1）大多数盐类的水解反应进行的程度很小，生成物浓度也很低。因此，一般盐类水解反应方程式用“.一=”而不用，生成物中也不用“f”或。（2）多元弱酸酸根离子的水解分 步进行，并且以第一步

14、为主，只书写第一步反应方程式即可。（3）多元弱碱阳离子的水解很复杂，中学阶段只写总反应。（4）双水解反应如果能进行到底，要用，气体和沉淀要用“V或“ 标出。也有人对水解方程式书写过程中经常出现的困难，进行了整理，一般有以下几个方面：（1 ）搞不清楚反应物；（2）不理解水解反应的特征，将盐类的水解反应写成“盐+水=酸 +碱”的形式，并用“f” 、标示出产生气体和沉淀 ；（3）无法判断是否发生双水解 （与初中所学习的复分解反应混淆）；（4）双水解反应方程式中的“ 出0”处理不好，不知道该出现在反应物还是生成物中 。 罗华荣，彭晓玲,汪敬德.用矛盾的主次观辨析盐类水解问题.教学月刊中学版，2007（

15、7）:52 邓峰，钱扬义等.基于手持技术环境的化学研究性学习例析一一影响氯化铁水解条件的探究.化学教育,2009（11）:24 王文贵.试谈“盐类水解”的教学.中学化学教学参考，1988:9-10 同上1.4分析支撑观念建构的知识框架2、“盐类的水解”学情分析2.1探查学生已有知识基础结合本人的教学经验以及通过文献综述，结果显示：在“盐类的水解”教学前，学生相 关知识的相异构想（教育理论上把学生由感性认识得出的偏离科学现象本质和科学概念的理解与想法称为相异构想）研究主要集中于以下几个方面：电解质的电离、弱电解质的电离平衡（或平衡移动原理）、离子反应、溶液的酸碱性、可逆反应。相关概念和原理学生的

16、相异构想1弱电解质在溶液中以离子、分子等微粒形式存在，学生有时会只关注离电解质的电离子，忽视分子的存在。2对化学概念不熟悉，将“电离”和“电解”二词混淆。1弱电解质的电离过程是可逆的，电离方程式中用“L ” ,学生有时会弱电解质的电离写成“=”。平衡2能知道弱电解质在水溶液中部分电离，却不能很好地把握各种微粒之间的浓度大小关系。1离子反应发生的条件是有沉淀、气体或者水生成；不符合这些条件的就离子反应不能发生离子反应。2.所有中和反应的离子方程式都可以表示为H + 0H H2O溶液的酸碱性1. “酸溶液显酸性，碱溶液显碱性，盐溶液显中性”，不能联系到溶液显示酸碱性的实质由 c（H）与c（OH ）

17、的相对大小决定。2. 不能理解“任何稀溶液中都存在水的电离平衡”，误认为“酸性溶液中 不存在0H ,碱性溶液中不存在 H + ”、“在中和反应彻底进行的溶液中不 存在H +和0H-”等。可逆反应1. 不能完全建立对可逆反应的认识一一“可逆反应？存在反应限度？达到 平衡状态”。2. 酸碱中和反应是进行到底的，没有逆反应（学生之前所接触的化学反应 大多是反应完全的、不可逆的）。2.2制定前测双向细目表项目电解质的电离弱电解质的电离平衡离子反应溶液的酸碱性可逆反应1V2V3VVV4V5VVVV2.3编写前测问卷水溶液知识测试卷（前测）班级：亲爱的同学：你好！为了更好地了解中学生对水溶液知识的理解，改

18、进化学教学，我们设计了此问卷。本问卷仅作为教学研究的参考资料使用，不会对你的平时成绩有任何影响。希望你能够独立地、认真地、如实地回答。第1题为简答题，请直接作答。第2-5题由两部分构成，请先选择答案，再结合自己所学的知识给出理由。1请写出下列溶液中存在的微粒，并指出这些微粒是如何产生的。氢氧化钠（NaOH）溶液中存在的微粒：这些微粒是如何产生的？ 醋酸（CH3COOH）溶液中存在的微粒： 这些微粒是如何产生的？ 醋酸钠（CHsCOONa）溶液中存在的微粒： 这些微粒是如何产生的？ + 2. HC1O是一种弱酸，它的电离方程式为 HCIO，= H + ClO 。若向HCIO溶液中滴加少量NaOH

19、溶液，则 HCIO的电离平衡移动方向为 A.向左 B.向右 C.不动你的理由是：3氨水（N H3T2O）和盐酸（HCI ）溶液混合，这个反应的离子方程式用H+ OH- = H2O来表示正确吗？ A.正确 B.不正确你的理由是：4在水溶液中，下列离子能否大量共存：Na+、CH3COO-、Cl-、H+ A.能 B.不能你的理由是：5常温常压下，将物质的量浓度相同的醋酸（CH3COOH）溶液和氢氧化钠（NaOH ）溶液等体积混合后，溶液会呈现 A.酸性 B.碱性 C.中性你的理由是：2.4数据统计及分析（略）3. 教学目标 通过从微观视角分析 CH3COONa、NH4CI的水解过程，感受物质的微粒性

20、和微粒之间的相互作用；逐步建立分析电解质溶液问题的思路：“存在哪些微粒？ t微粒之间有怎样的相互作用？ t相互作用的结果如何？” ； 通过宏观（实验现象）一一微观（微粒间相互作用）一一符号（盐类水解方程式）三重表征建立盐类水解概念及盐类水解平衡概念； 通过数据、实验事实使得学生更深刻理解盐类水解的特点，学会正确书写盐类水解的离子方程式； 通过一系列的教学活动，体验水解反应和水解平衡的客观存在，并从反应方向、限度及能量变化角度认识这个化学变化。帮助学生逐步建构化学基本观念。4. 教学重难点：盐类水解概念及盐类水解平衡概念的建立。5. 盐类的水解教学过程设计 环节一：创设情境，引入教学【复习导入】

21、同学们，通过之前对水溶液的学习，请问影响溶液酸碱性的主要原因是什么？【学生】c(H+)、c(OH-)的相对大小。若溶液中 c(H+)c(OH-)呈酸性，若溶液中c(OH-)c(H+) 则呈酸性。【设疑】我们知道酸溶液中c(H+)c(OH-)，所以酸溶液显酸性；碱溶液c(OH-)c(H+),所以碱溶液显碱性，那盐溶液究竟显酸性、碱性还是中性呢？【学生活动】(1)实验：用pH试纸测定不同盐溶液(Na2CO3、CHsCOONa、NaCI、NH4CI、 Al2(SO4)3)的pH值，记录数据。(2)归纳整理：溶液酸碱性与盐类型的关系。盐 0.1mol/LNa2CO3CH3COONaNaCINH4CIA

22、l 2（SO4）3盐类型强碱弱酸盐强碱弱酸盐强酸强碱盐强酸弱碱盐强酸弱碱盐溶液pH值溶液酸碱性实验结果表明，不同盐溶液显示不同的酸碱性。我们知道溶液之所以显示酸性或碱性是 因为c(H+)m c(OH-)，那么到底是什么原因导致盐溶液 c(H+)丰c(OH-)而显示酸性或碱性呢? 环节二：设置问题组，进入观念建构下面我们以NH4CI溶液为例来进行分析。请同学们以六人小组为单位进行小组讨论，随 后请同学来回答问题。【问题组一】1. NH 4CI溶液NH4CI溶液盐溶液中存在哪些微粒？哪些微粒之间可以发生相互作用？相互作用的结果怎样？学生小组讨论后上台讲解:NH3 H2O）【板书1】NHZC1 =

23、Cl 十 NH4+、Cl-、出0、H+、OH-、NH3H2O (第二个问题分析结束后才出现正因为NH4CI电离产生的NH4+和水电离产生的H+结合生成了弱电解质 NH3H20分 子，消耗了溶液中的 OH-，使得水的电离平衡向右移动， c(H+)增大，最终导致溶液中 c(H+) c(OH-)，所以NH4CI溶液显酸性。破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，溶液显酸性。最后请同学们想象一下，这个反应的微观过程，NH4+不断夺走水电离产生的0H-，结合成NH3H2O分子，促进了水的电离平衡向正向移动，使得水中c(H+)增大，所以宏观上溶液表现出了酸性。所以这个反应过程的离子方程式改如何表示：+ -.

24、+NH4 + H2O = NH3 H2O + H【知识迁移】2.同理，请你分析CH3C00Na溶液之所以呈酸性的原因CH3COONa 溶液盐溶液中存在哪些微粒？哪些微粒之间可以发生相互作用？相互作用的结果怎样？学生小组讨论后上台讲解： CH3COO-、Na+、出0、H+、OH-、CH3COOHch3coo+H+11CHjCOOH 【板书2】CHjCOONa =Na+ +H.0 口OH- +正因为 CHsCOONa电离产生的 CH3COO-和水电离产生的 H+结合生成了弱电解质 CH3COOH分子，消耗了溶液中的H + ,使得水的电离平衡向右移动，c(OH-)增大，最终导致溶液中c(OH-) c

25、(H+),所以CH3COONa溶液显碱性。 破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，溶液显碱性。最后请同学们想象一下，这个反应的微观过程，CH3CO 0-不断夺走水电离产生的 H +,结合生成CH3COOH分子，促进了水的电离平衡向正向移动，使得水中c(OH-)增大，所以宏观上溶液表现出了碱性。所以这个反应过程的离子方程式表示为：CH3COO- + H2O = CH3COOH+ 0H -【知识迁移】3请继续分析NaCI溶液之所以呈中性的原因NaCI溶液盐溶液中存在哪些微粒？哪些微粒之间可以发生相互作用？相互作用的结果怎样？盐溶液要想显示酸性或碱性，只要电离出的离子能与水电离出的H+或0H-反应，促

26、进水的电离平衡移动，导致溶液中c(H+)工c(OH-)就行。那么 NaCI溶液情况又是怎样的呢？学生小组讨论后上台讲解：Na、Cl、H2O、H、OH NaCI = Cl - + Na+ -H2O = H + OH 对水的电离平衡没有影响，溶液显中性。【问题组二】1. 像CH3COONa、NH4CI溶液中发生的反应叫做盐类的水解反应，请结合之前对盐溶液的 分析过程，为盐类的水解下个定义。在溶液中，强酸弱碱盐或强碱弱酸盐电离产生的弱根离子与水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的反应，叫做盐类的水解反应，简称盐类的水解。【板书3】盐电离产 弱酸酸根离子+ H 2O (H+) t弱酸+ OH-碱性生的离子弱碱阳离子+ H2O (OH-) t弱碱+ H+酸性2. 【演示实验1】测0.1mol/LCH 3COONa溶液和0.1