小步子原则在高中化学特定知识教学中的应用与研究

00
？S+NaOH
△
-2
+4
Na2S+Na2S O3+H2O
失（4e×1）
步骤 3 造成单质硫系数的混乱：硫单质前的
系数 是 乘“1”，还 是 乘“2”？初 学 氧化 还 原 反 应 配平的高一学生会困惑。此时，采用“拆、合”法 [7]
并据“小步子”原则可解决这个难题。步骤如下：
步骤 1：写出氧化还原反应 S+NaOH △ Na2S+Na2SO3+H2O
步骤 1：写出氧化还原反应 S+NaOH △ Na2S+Na2SO3+H2O
* 上海市金山区 2014 年教育科学研究规划课题“程序教学在高中化学特定策略性知识教学中的应用与实践”（立项编号：CZ13027）阶段性研究成果。
高考试题中“STS”试题的走向及启示 [ J]. 化学教育，2000， （12）：16~17.
综上所述，正确选项应该为 C。 上述解析，呈现清晰的思维过程，让思维过程 “小步子”化，把思维难度大的问题逐步分解成思 维难度小的“小步子”，利于教师的教学，利于学 生的学习及学生思维能力的提升。 2.3 “小步子”原则在“单一盐溶液体系微粒
浓度大小比较”中的应用
例：比较一定物质的量浓度的 NH4Cl 溶液中 各微粒浓度的相对大小
参考文献：
[1] 张铁明 . 教育学理论发展的第六次历史性突破及其展 望 [ J]. 华南师范大学学报，1990，（4）：47.
[2] 谢伟，易旦 . 新行为主义视域下的教学探究——斯金 纳程序教学 [ J]. 比较教育研究，2005，（3）：58.
[3] 陈宁，王怡菲 . 斯金纳程序教学在现代教育中的作用 [ J]. 九江学院学报，2006，（4）：136.
化 学 教 学 2015 年第 12 期
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课改前沿
·探索实践·
T1 ＜ T2，据此排除选项 A 和 B。 步骤 4：弄清纵坐标参数与转折点的关系 图中，从温度 T1 变为 T2，是降温过程，再 次
达到平衡时，据平衡移动原理：“降温，平衡向放 热方向移动”；分析纵坐标知，温度从 T1 降温到 T2 时，产物 HI 的物质的量从 n1 上升到 n2，知平衡向 正反应方向移动。据规律判断与事实相符的原则 知：正反应是放热反应。据此，排除 D 选项。
2 “小步子”原则在高中化学特定知识教学 中的应用研究
2.1 “小步子”原则在“岐化反应配平”中的应 用
“歧化 反 应”中，氧化 和 还 原 发 生在同 一 分 子中的同一氧化态元素上，使该元素的原子（或离 子）一部分被氧化、另一部分被还原的氧化还原反 应。即：同一种元素在发生氧化还原反应时既是氧 化剂，又是还原剂。如反应：3S+6NaOH → 2Na2S+ Na2SO3+3H2O；单质硫 是氧化 剂，又是 还 原 剂。若 根据上教版高一化学教材方法 [6] 配平，并据“小 步子”原则，配平步骤如下：
单一盐溶液体系中微粒浓度大小比较的题目， 基础、典型，常见于各化学教学辅导用书。对此内 容的教学过程中发现：部分学生能快速、清晰、准 确地阐释各微粒浓度的相对大小，部分学生可相 对正确地比较出部分离子浓度的相对大小，但会 少 考虑一 些离子项，部 分 学生 对这 类 题目不知道 如何分析。此题看似简单，但蕴涵着重要的教学价 值，表现为教师可借此题的分析向学生提供一种 富有逻辑、简明、清晰的解题思路以及重复性好、 操作性强的解题范式。这种方法是思维过程“小 步子”化的具体体现。要比较 NH4Cl 溶液中各微 粒浓度的相对大小，需分析该溶液体系中有哪些 微粒？要知道体系中存在哪些微粒，就必须知道体 系中存在哪些平衡？且要根据学过的关于各种平 衡的知识来判断离子浓度的大小。据前述思维过 程的“小步子”原则，解析如下。
还 原 配平 转 化 为 难 度低、思 维 度小的系列“小步
子”是配平这类氧化还原反应的有效方法。实践发
现：学生只要在脑海里建立起配平这类自身氧化
还原反应的思维程式，就能顺利地迁移到这类反
应的配平，且正确性高。
2.2 “小步子”原则在“化学平衡图像分析” 中的应用
化学平衡是高中化学重要的教学内容，化学 平衡中的图像分析涉及化学反应速率理论、化学平 衡原理、化学平衡移动规律，思考点多、思维度大、 综合性强，若无教师对典型例题进行详细解析， 学生往往不知从何处思考。教师在教授这部分内 容时，应选择典型的例题和恰当的教学方式，让学 生深 刻 理 解 相关 原 理，通 过 教 师 仔细的 讲解，让 学生领悟这部分内容的思维过程，提炼出解题技 巧，及时强化练习，是破解这一抽象教学内容难题 的关键。在教授这部分内容时，运用前述思维过程 的“小步子”原则是合适的，能帮助学生迅速建立 完善的思维程式而得出正确的结论。举例如下：
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“小步子”原则在高中化学特定知识教学中的应用与研究 *
罗 兵 1，刘晓东 2，王正平 2
(1.上海金山中学，上海金山 201599；2.上师大二附中，上海金山 200540)
摘要：以“岐化反应的配平”、“化学平衡中的图像分析”、“水溶液体系离子浓度大小比较”为例，说明“小步子”原则是 解决高中化学特定知识教学的一种有效方法。应用时要注意引导学生在理解原理基础上总结出关于思维过程的“小步子”。
解决中学化学特定教学内容中遇到的一部分问题， 将教学内容“小步子”化，建立起基于思维过程的 “小步子”系列，发现这种亚微观思维过程“小步 子”原则在解决如“歧化反应的配平”、“化学平衡 中的图像分析”、“水溶液体系离子浓度大小比较” 等特定内容的教学时很实用，这些特定教学内容 的共同点是有明显的思维分步解析特征和简明的 程序化操作特征，但教材并没有清晰地阐明。下文 对此加以阐述。
步骤 1：确定研究对象：NH4Cl 溶液 步骤 2：分析溶液中存在的各种平衡 NH4Cl → NH4++ClNH4++H2O NH3·H2O+H+ H2O H++OH步 骤 3：确 定 溶 液体系中存 在 的 各 种 微 粒 NH4+、Cl-、NH3·H2O、H2O、H+、OH注：H2O 是溶剂，不考虑水分子浓度，参与浓 度大小比较的微粒实际为：NH4+、Cl-、NH3·H2O、 H+、OH-。
[4][5] 张秀芳 . 程序教学理论的形成及影响 [ J]. 黑龙江教 育学院学报，2005，24（6）：51.
得（2e×2）
00
2S+S+NaOH
△
-2
+4
2Na2S+Na2S O3+H2O
失（4e×1）
步骤 5：观察法配平其他元素
得（2e×2）
00
2S+S+6NaOH
△
-2
+4
2Na2S+Na2S O3+3H2O
失（4e×1）
步骤 6：合并被拆分的反应物并调整系数
3S+6NaOH（热）→ 2Na2S+Na2SO3+3H2O 至此，利用“拆、合法”将难度大的自身氧化
[8][10] 陈淑明，丁姗 . 化学基础性课程教学中 STS 思想 的融入 [ J]. 化学教学，2002，（5）：14~17.
[9][11] 周改英 .2010 年高考上海卷化学试题特色评析 [ J]. 中学化学教学参考，2010，（10）：48~51.
[12] 王后雄 . 新课程下高考化学试题内容选材及能力结 构要素分析 [ J]. 教育科学研究，2007，（8）：22~28.
关键词：程序教学；“小步子”原则；岐化反应配平；化学平衡图像分析；离子浓度比较 文章编号：1005–6629(2015)12–0018–03 中图分类号：G632.4 文献标识码：B
1 引言——程序教学与“小步子”原则 1954 年，美国著名教学心理学家斯金纳发表 了有关学习过程控制“强化”的研究报告《学习的 科学和教学的艺术》，奠定了程序教学的理论基础， 此后，普莱西等人的程序教学迅速发展 [1]。斯金纳 程序教学理论是将“操作条件反射理论”应用于 学习的一种教学理论，有三个显著的特征 [2]：“积 极反应”原则、“及时反馈”原则和“小步子”原则。 斯金纳首创的“直线式教学程序”是经典的程序 教学模式。这一教学模式把教学材料分成系列连 续的“小步子”，每步一个项目，内容很少，这些项 目系列地安排，由浅入深，由简到繁，一步一步地 学习，直至达到学习目标。尽管斯金纳程序教学理 论因较少关注学习者的内在而受到一定的批判 [3]， “直线式程序”后来多被“分支式程序”、“莫菲尔 德程序”等取代 [4]，但“积极反应”原则、“及时反 馈”原则、“强化”原则和“小步子”原则至今仍对 教学有积极的影响。例如，仿照“小步子”原则 [5]， 将教学内容分为若干片段，将各片段按照由易到 难、由简到繁、逐增难度的顺序予以练习，前一练 习作为后一练习的有机组成部分，可以为后一步练 习产生积极的前摄性效应，后一步练习为前一步 产生后摄促进效应。我们尝试用“小步子原则”来
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课改前沿
步骤 2：标出有化合价变化的元素的化合价
0
S+NaOH
△
-2
+4
Na2S+Na2S O3+H2O
步骤 3：用“双线桥”表示出得失电子的两方，
据电荷守恒，找得失电子数目的最小公倍数，在双
线桥两端各物质前乘上相应系数
得（2e×2）
步骤 4：据盐类水解平衡的特点，判断各微粒 浓度的相对大小 c(Cl-) ＞ c(NH4+) ＞ c(H+) ＞ c(NH3·H2O) 式
电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) 物料守恒：c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O) 质子守恒：c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-) 上 述 思 维 过 程清 晰、逻辑性 强，再 次使 思 维 过程“小步子”化而易为学生接受。通过一道典型 例题的分析，启发学生在类似题目的求解过程中有 例可寻，有具体操作程式可借鉴，正确性会大增。 3 研究启示 通过对上述 3 例的阐释，有两点启示：第一， 将思维过程“小步子”化，提炼归纳出解决相应问 题的一般方法和步骤，这样既实现了教学内容的 “小步子”化，也实现了思维过程的“小步子”化， 降低了思维难度。第二，“小步子”化可将“思维过 程程式化”，将“思维程式可视化”，并以此得出求 解相应问题的操作范式。不仅能将理论性强、思 考难度大的问题简单化、简明化，让学生领悟相应 解题的思路，明确自身解决问题时在哪一步思维 受挫，便于学生自我及时反馈，还能为知识的迁移 提供强有力的支持，是一种值得借鉴的求解方法。 这种思维过程的“小步子”原则除适用于上述 内容的教学外，还适用于“有机物系统命名”、“有 机物同分异构体的书写”，囿于篇幅，不再列举。
例：在密闭的容器中进行反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)+Q，在 温 度 T1 和 T2 时，产物 的量与时间 的关系如下图所示，符 合图像 的正 确的判断是 （）
HI 的物质的量
n2
T1
n1
T2
0
t1
t2
时间
A. T1 ＞T2，Q ＞ 0 B. T1 ＞T2，Q ＜ 0 C. T1 ＜ T2，Q ＞ 0 D. T1 ＜ T2，Q ＜ 0 这 是 一道 涉及化 学平 衡图像分析 的 题目，考 查化学平衡理论的相关考点。按思维过程的“小步 子”原则，解析如下： 步骤 1：弄清图中横、纵坐标的含义 图中横坐标代表时间，纵坐标代表产物 HI 物 质的量。 步骤 2：弄清转折点的含义 转折点表示在对应温度下反应达到平衡。即： 图中横坐标 t1、t2 分别代表 T2、T1 温度下反应达到 平衡所需的时间；纵坐标 n1、n2 分别代表 T2、T1 温 度下达到平衡时产物 HI 的物质的量。 步骤 3：弄清横坐标参数与转折点的关系 图中，据温度越高、速率越快，达到平衡所需 时间越短这一规律知：因为时间 t1 ＜ t2，所以温度
步骤 2：标出有化合价变化的元素的化合价
0
S+NaOH
△
-2
+4
Na2S+Na2S O3+H2O
步骤 3：将硫拆开，指定一份作氧化剂，一份
作还原剂
00
S+S+NaOH
△
-2
+4
Na2S+Na2S O3+H2O
步骤 4：用“双线桥”表示得失电子的两方，据
电荷守恒，找得失电子数目的最小公倍数，在各物
质前乘上相应系数