巧用概念图进行化学核心素养培养.docx

巧用“概念图”进行高中生化学学科素养培养
安顺市第二高级中学 黄平英
摘要：在高中化学核心素养的导向下，教师利用概念图的制作和使用过程，帮助学生从繁冗而杂乱的知识概念中找到概念间的内在关系，站在更高的角度来认识化学，形成变化观念、模型观念、证据观念、获得科学知识，培养学生责任感，形成化学学科素养。
关键字：学科素养 概念图 化学教学
什么是化学学科素养？教育部组织专家对化学学科素养进行了研讨，得出化学学科素养包括了宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，实验探究与创新意识，科学精神和社会责任。
作为一名中学化学教师，我们如何来理解化学学科素养的这五个方面，并在平时的教学活动中关注、实施和达成对学生学科素养的培养呢？我认为化学学科素养的五个方面，前两点属于概念能力培养的范畴，强调的是化学思维的养成，第三条和第四条是方法的培养，强调的是化学研究观念的培养，而第五点则是人文素质的培养，强调的是严谨的科学精神和社会责任。
基于上述对学科素养的内涵分析，我认为化学学科素养在教学过程中落地，可以借助概念图的运用来实现。什么是概念图？如何巧用概念图来实现学科素养的培养。我将从两个方面来进行解读。
一、什么是概念图？概念图是一种可视化认知工具。概念图的发明者诺瓦克博士将概念图定义为：使用节点代表概念，使用连线表示概念间关系的知识组织和表征工具。从定义上可以看出这种工具的特征包括：图示化、突出概念、突出概念之间的关系、突出概念之间的层次。
二、概念图怎么实现化学学科素养的培养呢？下面从概念图的制作、使用过程来进行说明。
（1）概念图的制作过程与化学学科素养。一般情况下，概念图均为学生自主完成。分为如下流程：①学生分组，②根据要求列出相关概念作为节点，③确定节点之间的从属关系，调整、优化概念间的位置关系，拟定概念图的横向、纵向走势，④将概念图用箭头连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系。⑤将各小组完成的概念图在班级QQ群进行展示和评比。这样一张概念题就完成了。学生分组和概念图评比这一过程学生将学会合作、担当、自我评价，欣赏同学的优点及认识自己的不足，为将学生培养成为有责任感的社会公民打下了坚实的基础。流程②③⑤要求学生不仅知道概念图涉及的知识点，还要求掌握知识点间的内在联系，从本质上掌握各个概念，并且能将各概念间的关系用图标进行表示。我们将概念图的制作流程固定，让学生形成了模型意识，利于形成科学的思考模式，这一模式体现了发现、思考、论证、创新的学科素养。
（2）物质组成概念图实现宏观辨识与微观探析。
为了帮助学生从宏观和微观认识物质组成，形成宏观辨识与微观辨析的能力。我布置了一张物质组成概念图的绘制作业。如图1所示。
图1：物质组成概念图
通过物质组成概念图的绘制，学生掌握了宏观物质与微观物质的联系，在后续的学习过程中能够通过宏观辨析和微观辨识判断物质的属性。比如《化学计量在实验中的应用》这一章节，高一学生在理解物质的量这一新物理量时比较困难，但是在绘制物质的组成概念图后，学生能够更快的通过物质的量这一联系微观粒子和宏观物质的物理量进行判断和运算。
（3）巧用电解质专题概念图感知变化观念与平衡思想。
水溶液中离子平衡是平衡思想和变化观念在高中化学的集中体现，要求学生不仅能从概念上理解电离平衡、水解平衡，还能运用平衡思想和变化观念分析溶液的性质及粒子的变化。但是学生在学习这部分知识的时候，单独讨论某个平衡问题没有问题，但溶液中存在多个过程时，学生常常不会分析，更无从用相应的平衡观念解决问题。当我意识到这个问题后，我又分配学生制作了一张电解质专题概念图(图2电解质专题概念图)。利用此图，能让学生在大方向上把握水溶液中离子平衡的解题方向及方法。

图2电解质专题概念图
存在于
存在于
存在于
存在于
存在于
存在于
电解质
弱电解质
存在
部分存在
强电解质
水
盐类的水解平衡
电离平衡
存在于
存在于
不完全电离存在
完全电离
弱酸
弱碱
强酸弱碱盐
强酸弱碱盐
强酸弱碱盐
弱酸酸式盐
例如【2016年高考四川卷】向1L含0.01mol)NaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入二氧化碳，随n(CO2)增大，先后发生三个不同的反应，当0.01mol<n(CO2) 0.015时发生的反应是：2 NaAlO2+ CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3。下列对应关系正确的是（ ）
选项
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO2-)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO2-)> c(OH-)>c(CO32-)
C
0.015
c(Na+)> c(HCO3-)>c(CO32-)> c(OH-)
D
0.03
c(Na+)> c(HCO3-)> c(OH-)>c(H+)
这一道题考查的核心目的为学生能否利用平衡观念和变化思想解决水溶液中离子平衡。此题的解答必须以变化思想做抓手，找到随n(CO2)增大，溶液中反应的变化，从而得到溶液中溶质，再利用平衡思想解题。n(CO2)为0时，溶液中溶质为0.01mol/L NaAlO2和0.02mol mol/L NaOH，既有强电解质的完全电解又有强碱弱酸盐的水解平衡，易得出此时溶液中存在电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=c(AlO2-)+c(OH-),A项错误；n (CO2)=0.01 mol时，恰好发生CO2+2OH-= CO32-+ H2O，此时溶质为0.01mol/L Na2CO3和0.01mol/L NaAlO2，此时存在强电解质的完全电离又有强碱弱酸盐的水解平衡，根据越弱越水解得出水解程度(AlO2-)>c(CO32-)，因此溶液中c(CO32-) >(AlO2-)> c(OH-)。n (CO2)=0.015 mol时，恰好发生2 NaAlO2+ CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3，溶质为Na2CO3，强电解质完全电离，又存在碳酸根的水解平衡，因此有c(Na+)> c(CO32-)> c(OH-)> c(HCO3-)。n (CO2)=0.03 mol时，Na2CO3+ NaOH+ H2O =2 NaHCO3，D正确。
学生借助自己画出的概念图，掌握了各种平衡发生的对象，并能根据变量找到溶液中的溶质，从而判断出溶液中存在的平衡。通过水溶液中概念图的制作和使用，提高了学生利用变化观念和平衡思想分析化学问题的能力。获得学习化学的信心和兴趣，并将这种思想运用在生活中，用变化观念和事物发展的普遍规律分析生活中的事物。
（3）巧用电化学专题概念图进行证据推理与模型认知。电化学是氧化还原原理在生活实际中的应用，通过概念图（图3电化学专题概念图）建立模型的方式让学生对知识体系有基本认识，然后在此框架下将理论与实际相联系，解决实际的电化学装置问题。通过“模型意识”的构建，十分有利于学生日后的学习。
惰性电极
（Au、Pt、石墨）
阴极（得电子、阴离子移向）
阳极（失电子、阴离子移向）
包含
电化学装置
包含
图3电化学专题概念图
电解池
判断阴离子还原性强弱
惰性电极还是非惰性电极
非惰性电极
电极反应
Mn++ne-=M
还原反应
判断阳离子氧化性强弱
电极反应
M-ne-→Mn+
氧化反应
电极反应
A n---ne-→A
氧化反应
电极反应
M-ne-→Mn+
氧化反应
负极（失电子、阴离子移向）
原电池
正极（得电子，阳离子移向）
判断阳离子氧化性强弱
电极反应
Mn++ne-=M
还原反应

例如：【2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。

实验一
实验二
装置

现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A.a、d处:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B.b处:2Cl--2e-=Cl2↑
C.c处发生了反应:Fe-2e-=Fe2+
D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
该题考查电解池，学生需要利用电化学装置模型并结合实际进行分析。利用概念图，学生能够分析得出实验一、二均为串联的电解装置，从而分析出a、b、c、d、m、n分别为电解池的阴极、阳极、阳极、阴极、阳极、阴极；再根据实验现象、电极材料、电解质溶液中阴阳离子种类及氧化性还原性强弱，得出电极反应式，从而得出选项B错误。电化学专题概念图将复杂的的问题，分解成一个个简单的模型，通过模型中各概念间的从属、包含、并列、对立等关系，学生对概念有更深层次的理解，遇到复杂的问题，可以根据问题中的现象抽丝剥茧，最终将复杂问题解决，体现了化学核心素养中的证据观念和模型观念。
总之，概念图制作和使用作为核心素养形成和发展的一种培养方式。不同的概念图从不同的角度进行化学核心素养的培养，教师作为化学核心素养培养的主要参与者，要想更高效的发挥概念图的功效，教师要通过学习和研究，提升对化学核心素养的理解和认知水平，并将理念在概念图的制作和使用中进行体现，不断提升概念图在核心素养培养中的作用。

参考文献
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