化学观念统领下的知识学习与思维发展：以“溶液的酸碱性”

“溶液的酸碱性” 的 认 识 主 要 在 于： 一 是 “概 念 性 ２．４ 认识发展过程
知识”的深化，包括从结构的角度认识酸和碱，从
基于上述分析，在不同阶段学生对 “溶液的酸
电离的角度认 识 酸 和 碱， 发 展 了 对 酸 和 碱 的 认 识。 碱性” 认识的差异主要在于 “概念性知识” 以及由
图１ 化学观念统领下的 “溶液的酸碱性” 知识层级关系
物质的性质源于其组成。在化学上，组成有组 离平衡竞争一 种 离 子 （Ｈ＋ 或 ＯＨ－ ） 的 相 互 作 用，
分 （对混 合 物 而 言 ）、 元 素 组 成 （对 纯 净 物 而 言 ） 某些盐溶液的酸碱性 （如弱酸强碱盐呈碱性、强酸
之分。水溶液的酸碱性是针对混合物 （溶液） 而言 弱碱盐呈酸性） 是水的电离平衡和弱电解质的电离
２０１４ 年 第 ９ 期 化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ）
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象与物质内在的组成、结构相结合 ， ［３］ 弄清物 质 性 质的本质和规律。物质性质的本质和规律可以通过
化学观念 （主要 观 点） 和 观 念 性 知 识 （具 体 理 解） 表现出来。
式、微粒间的相互作用及由此形成的离子平衡、微 第二层 面的 概 念 性 知识，从 宏观 组 成 上 了解酸、
粒的数量关系等。从微观结构的角度认识水溶液的 碱、盐、溶液、中性溶液、酸性溶液和碱性溶液
酸碱性，重在帮助学生建立如下认识：水溶液的酸 等；从微观角度只是限于知道常见的酸如盐酸、硝
碱性由溶液中 Ｈ＋ 和 ＯＨ－ 浓度的相对大小所决定， 水溶 液 中 Ｈ＋ 和 ＯＨ－ 浓 度 的 相 对 大 小 受 水 的 电 离
二是 “观念性知识” 的发展，如从微观认识溶剂水 此形成的 “观念性知识”。就 “概念性知识” 而言，
分子对溶质 （常见的酸、碱、盐） 的作用，这种相 包括常见酸、 碱、 盐 的 组 成 与 结 构； 溶 液 的 组 成、
互作用导致常见的酸、碱、盐在水中发生电离生成 溶液中微粒及微粒间相互作用、微粒的数量关系
水溶液中不同溶质电离生成的微粒与溶剂电离生成 性，通过酸碱中和反应改变溶液的酸碱性等。显
的 Ｈ＋ 和 ＯＨ－ 的 相 互 作 用 不 同 而 决 定 的， 水 溶 液 然，初中阶段学生对于 “溶液的酸碱性” 的观念性
的酸碱性是水溶液 中 微 粒 间 多 重 作 用 竞 争 的 结 果。 知识更多侧重的是从溶液组成的角度来认识的 （关
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化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） ２０１４ 年 第 ９ 期
化学观念统领下的知识学习与思维发展
———以 “溶液的酸碱性” 教学为例
何彩霞＊
（北 京 教 育 学 院 １０００４４）
摘要 物质的性质取决于其组成和结构。“溶液的酸碱性” 是由 溶 液 的 组 成、 溶 液 中 的 微 粒 及 微粒间相互作用等所决定的。 有 关 “溶 液 的 酸 碱 性” 内 容 分 布 于 不 同 学 段 和 不 同 主 题 之 中， 承 担 着对物质的性质、组成和结构等学科基本问题的渗透、落实和具体化。以常见酸、碱、盐水溶液 的酸碱性为例，梳理了相关知识的层级关系，并以此为基础分析了学生的认识发展过程，从建构 有联系的知识、建立微观分析思路与方法等角度，探讨了化学观念统领下的知识学习和思维发展 的主要教学策略。
素 （见表 １）。 从 表 １ 可 以 看 出， 初 高 中 阶 段 学 生
２．３ 高 中 选 修 阶 段
在符号和 微 观 水 平 上 的 认 识 差 异， 表 现 出 从 组 成
高中选修 阶 段， 通 过 “水 溶 液 中 的 离 子 平 衡” （宏观） 到微粒 （微观）、从微粒 （静态） 到微粒间
化学学科既从宏观上研究物质的性质，又从微 观上研究物质的组成和结构，以揭示物质性质的本 质和规律。以 “物质性质” 的化学观念为统领梳理 知识层 级 关 系 （见 图 １）， 可 以 理 清 事 实、 概 念 与 化学观念之间的关系，将外在的物质宏观性质、现
＊ 通信联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｎｈｅ２００５＠１２６．ｃｏｍ
关键词 溶液的酸碱性 物质性质 知识层级关系 微观分析思路 化学观念教学
“常见酸、碱、盐水溶液 的 酸 碱 性” （简 称 溶 液的酸碱性）是中学化学教学的重要内容，相关知 识分布于不同学段、不同单元之中，贯穿于整个中 学化学学习过程，如溶液、酸、碱和盐的性质 （初 中），酸、碱、盐 在 水 中 的 电 离 及 离 子 反 应 （高 中 必修１）， 水 溶 液 中 的 离 子 平 衡 （高 中 选 修 ４ 化 学 反应原理）等。尽管不同单元主题中这些内容所承 载的主要 功 能 不 同， 但 从 “溶 液 的 酸 碱 性 ” 角 度 看，它们都能够从根本处承担着对物质的性质、组 成和结构等学科基本问题的渗透、落实和具体化。 对于散在的相关知识，若把教学的着眼点放在关注 具体知识的识记上，而忽视这些具体知识所蕴含的 化学观念与方法，就会造成学生的学习只是低水平 的了解和认知，学生习得的也只是一些孤立零碎的 知识。美国课程专家艾里克森 认 ［１］ 为，提高学 业 标 准更多的是要求思维能力的提升，学习重心应该从 记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和对更为根 本的知识 结 构 进 行 深 层 理 解，培 养 和 发 展 思 维 能 力。为此，本文在整体把握 “溶液的酸碱性” 相关 知识的基础上，从促进学生知识学习和思维发展的 角度，就知识层级关系、学生认识发展过程、主要 教学策略等问题进行探讨。
自由移动的离子。由此从微粒、溶剂分子对溶质微 等。其认识水平可分为宏观、符号和微观３个层
粒作用的角度，发展了学生对酸溶液呈酸性、碱Байду номын сангаас 次。在溶液的微观认识方面，提取微粒、微粒间作
液呈碱性的 认 识。 这 是 对 “物 质 性 质 取 决 于 其 结 用、微粒数量关系作为分析学生认识水平的关键要
构”这一化学观念的初步了解。
酸、硫酸溶液中存在 Ｈ＋ 、常 用 的 碱 如 氢 氧 化 钠 溶 液中存在 ＯＨ－ ，这是 对 酸 溶 液 呈 酸 性、 碱 溶 液 呈
平衡的制约；水溶液的酸碱性因水中加入不同的溶 碱性内在原因的初步了解；第三层面的方法性知
质如酸、或碱、或不同的盐而有所不同，这是由于 识，如利用酸碱指 示 剂、ｐＨ 试 纸 检 测 物 质 的 酸 碱
如某些盐溶液中存在水的电离平衡和弱电解质的电 于水溶液的酸碱性源于其组成的具体理解见上述的
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化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） ２０１４ 年 第 ９ 期
知识分析），由此 促 进 学 生 对 “物 质 的 性 质 源 于 其 组成”这一化学观念的认识。
物质的 性 质 是 由 其 微 观 结 构 决 定 的。 在 化 学 上，结构有不同层次之分，如原子结构、分子结构 等。就纯净物而言，物质的微观结构包括构成物质
学生对 “溶液的酸碱性” 的认识是伴随相关具 体知识的学习而逐渐发展的。
以上述知识分析为基础来进行学生学习分析， 可以理清在不同阶段 （以人教版教科书为例） 学生 学习的内容与水平。
离生 成 的 微 粒 与 溶 剂 电 离 生 成 的 Ｈ＋ 和 ＯＨ－ 的 相 互作用，以及这种相互作用导致的水的电离平衡的
２．２ 高 中 必 修 阶 段 高中必修阶段，通过酸碱盐在水中的电离、离
子反应等知识的学习，学生将获得的认识有：在溶 剂 水 分 子 的 作 用 下 ，ＨＣｌ、ＮａＯＨ、ＮａＣｌ等 物 质 进 入水 中 会 发 生 电 离 产 生 自 由 移 动 的 离 子；酸 如 ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４ 等在水中 发 生 电 离 生 成 的 阳 离子全 部 是 Ｈ＋ ， 碱 如 ＮａＯＨ、Ｂａ（ＯＨ）２ 等 在 水 中发生电离生 成 的 阴 离 子 全 部 是 ＯＨ－ ； 通 过 原 子 结构与元素性质的周期性变化等知识的学习，认识 某些元素如钠、镁、铝或磷、硫、氯等最高价氧化 物对应的水化物氢氧化物的碱性强弱或含氧酸的酸 性强弱等。与初中阶段相比，高中必修阶段学生对
１ “溶液的酸碱性” 知识分析
“溶液 的 酸 碱 性 ” 属 于 物 质 性 质 方 面 的 知 识。 参照季苹教授关于 “任何一个知识点都包括４个层 面的知识”［２］的观点，“溶液的酸碱性” 知识可 分 为 以下 ４ 个 层 面： 一 是 事 实 性 知 识， 是 关 于 “是 什 么” 和 “怎么样” 的 知 识， 包 括 具 体 物 质 （如 水、
氢氧化钠溶液、盐酸、氯化钠溶液、碳酸钠溶液、 氯化铁溶液等） 和一类物质 （如酸、碱溶液） 所呈 现的酸碱性，以及与之相关的生产生活事例和应用 等。二是概念性知识，是关于关系、原因、理由、 条件和 规 律 等 的 概 念 和 原 理 知 识， 包 括 宏 观、 微 观、定性、定量不同层次。涉及酸、碱、盐的组成 与结构；中性溶液、酸性溶液、碱性溶液；电解质 的电离、弱电解质的电离平衡及移动、水的电离平 衡及移动、水的离 子 积 Ｋｗ、 盐 类 的 水 解 平 衡 及 移 动、溶液的 ｐＨ （分 定 性 和 定 量 不 同 层 次） 等。 三 是方法性知识，是关于程序和方法的知识，既包括 溶液酸碱性的测试与调控等实验方法，如利用酸碱 指示剂、试纸或 ｐＨ 计来测试溶液的酸碱性， 通过 中和反应调控溶液的 ｐＨ 等，也包括分析水溶 液 体 系的思路与方法。四是观念性知识，是基于学科知 识、学科的思维方式方法和学科知识的价值等所提 炼出的、超越具体知识的深层次理解，如测试和调 控溶液的 ｐＨ 对工农业生产、日常生活、 医疗保 健 及科学研究具有重要作用；溶液的酸碱性 （宏观性 质）是由溶液的组成、溶液中的微粒及微粒间相互 作用所决定的。前者是有关化学知识价值的观念性 知识，后者是 “物质性质取决于其组成和结构” 这 一化学观念的具体体现。
的微粒及微粒内部结构 （如构成分子的原子及其结 合方式）、 微 粒 间 相 互 作 用、 微 粒 的 排 列 方 式、 微 粒的运动等 。 ［５］ 就水溶液 （混合物） 而言，物 质 的