深化化学基本观念的学科整合教学

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1、深化化学基本观念的学科整合教学　　摘要：化学学习的进阶性决定了化学基本观念建构的进阶性。“电解原理”属于进阶的高阶层次，其所承载的化学基本观念培养也应该到“深化”的阶段。而“电解原理”的物理化学属性，决定了其与物理学知识的息息相关。基于此，在分析整合电场知识与化学知识的基础上，对“电解原理”进行了“化学-物理”学科整合教学设计，旨在深化化学基本观念的建构。　　关键词：化学基本观念；学科整合；电解原理；教学设计　　文章编号：1008-0546（2016）11-0005-04中图分类号：G633.8文献标识码：B　　doi：10.3969/j.issn.1008-054

2、6.2016.11.002　　一、问题的提出　　《普通高中化学课程标准（实验）》[1]明确提出“了解化学科学发展的主要线索，认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念”，从而把我国化学教学的取向从“知识本位”转向了“观念本位”11。化学基本观念是指学生通过化学学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识，具体表现为个体主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯[2]。其以具体事实性知识为载体，又具有超越具体知识以外的持久价值。被化学教育研究共同体所承认的化学基本观念主要有元素观、微粒观、能量观、变化观

3、、科学本质观和化学价值观等。这些基本观念之间相互联系，同时也与物理基本观念、生物基本观念同根同源。　　基于教学实践便利性的诉求，我国高中阶段将科学课程人为地划分成了化学、物理、生物和地理等学科。将科学课程划分开来后，人们似乎也努力将其融合起来旨以整合学生的科学素养，最典型的尝试便是高考理科综合试题的编制。但教学经验告诉我们，这样的整合常常是形式多过本质，从而导致学生在生物中学了还原糖的检验后，在化学中却不知道怎么检验葡萄糖；在物理中学过电势差与电流产生的关系后，在化学中却对原电池的工作原理依旧死记硬背。这种由形式割裂造成的思维模式割裂阻碍了学生科学基本观念的形成，从

4、而导致科学素养碎片化，具体表现为在解决实际生活中的劣构问题时存在着不同程度的障碍。化学基本观念的形成需要物理、生物知识的整合支持。基于此，我们以“电解原理”为例来阐明如何整合物理学科进行化学基本观念的培养。　　二、教学背景分析　　1.三版教科书“电解池”内容构成分析　　对三个版本教材中“电解池”内容体系的分析与比较，将有助于我们明确“电解原理”的学科价值，进而确定教学重难点以及确定教学内容的呈现顺序。本内容属于典型的化学概念教学，我们从概念认识、概念发展、概念建构（概念运用）三个维度所选的实验体系或内容体系来比较分析，结果如表1所示。11　　从统计结果中可以看出，概

5、念建构的三个阶段和三个版本的教材均选择了不同的实验或内容体系。从概念教学的角度来说，在概念认识阶段，学生需要从简单的实例中归纳出概念的基本特征。因此，若一开始就做电解氯化铜溶液的实验，由于氯化铜溶液中离子种类的复杂性，将会增加学生思维难度，因而似乎选择电解熔融氯化钠作为起始是比较好的选择。但氯化钠熔点为800℃左右，致使电解熔融氯化钠的实验可操作性不强。　　基于以上分析，我们决定采用电解水实验作为概念认识的起点。一方面电解水实验是学生仅有的电解模型基础；另一方面，电解水和氢氧燃料电池合在一起可以很好地向学生展示电能与化学能之间的转化关系，降低思维难度的同时也贯穿教学

6、始终，一举多得。在初步认识概念后，再让学生分析电解氯化铜溶液，以强化概念建构。　　2.“电解原理”内容与物理学整合的可行性分析　　“电解原理”内容位于“化学反应原理”模块，从知识类别属性上来说，其属于物理化学内容。物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化学变化基本规律的一门科学，在实验方法上也主要是采用物理学中的方法[3]。体现在“电解原理”上，则是运用电场相关知识来推导与解释电解时离子导体中离子的迁移行为，这为化学与物理学电场知识的整合教学提供了条件。化学与物理学整合教学的可行性分析如图1所示。　　电场知识位于高中物理选修3-1模块的第一章，课时通

7、常安排在高二上学期，这恰好与“电解原理”教学相契合。结合电场模型，学生会很容易分析出通电条件下离子导体中离子的迁移情况，从而建构起电解原理和原电池概念，在深化化学基本观念的同时，加深对电场知识的理解。　　3.化学基本观念的抽提11　　“电解原理”是中学化学典型的概念原理教学，目前也有很多研究者对本内容进行了教学研究[4-6]，但或是未强调化学基本观念的深化，或是没有综合运用物理学知识来支撑学生分析和理解电解原理。本内容位于选修4模块，是高中电化学和氧化还原反应等知识发展的最高阶段，也是最后阶段。因此，通过本次课的学习，学生对原电池概念组和电解池概念组、氧化还原反