中学化学教学设计与实践- 课件 3.3促进概念转变的教学设计

概念教学设计的四种理论基于知识解析的教学设计基于概念转变的教学设计基于观念建构的教学设计基于认识发展的教学设计

学生个人概念及其影响学生存在前科学概念吗？初中化学（化学变化、混合物、纯净物、溶液、质量守恒）高中化学（氧化还原反应、可逆反应、电离、化学反应限度）个人概念与科学概念关于个人概念的多种说法前科学概念迷思概念偏差概念相异概念个人理论个人概念对于科学概念学习的影响1.关于“电极反应物”和“电极材料”的偏差认识高中生在原电池学习中的典型偏差认识典型偏差认识：电极材料和电极反应物笼统的称为“电极”，二者不加区分，电极材料和电极反应物作用混淆。访谈问题学生表现学生表现分析问题：你觉得氢氧燃料电池里正极和负极是什么？追问：铜锌原电池里正极和负极是什么？追问：那刚才你们说氧气是正极？追问：判断的依据是什么？追问：那铜锌原电池里呢？追问：那谁发生反应了？追问：那你为什么不说氢离子是正极呢？学生1：正极是氧气，负极是氢气。学生5：我觉得应该是那两个碳棒。

学生1：锌是负极，铜是正极。

学生1：对，氧气是正极，氢气是负极。学生1：氢气是还原剂，氧气是氧化剂。学生1：铜没发生反应。学生1：溶液里面的氢离子。学生1:无法回答学生2：氢离子是电解质溶液。我觉得正负极就应该是上面那两个棒，它主要的作用就是导体。从这段访谈可以看出，学生头脑中“电极”是一个非常模糊的概念。不同学生口中“正负极”的含义是不一样的，有学生口中的“正负极”指的是得失电子的物质——电极反应物，也有学生口中的“正负极”指的是电极的材料——得失电子的场所（就是那两根棒）。甚至有的学生二者是混淆着的，有时“正负极”指的是正负极反应物，有时又指的是正负极材料。2.

关于“离子导体”和“电极反应物”的偏差认识高中生在原电池学习中的典型偏差认识典型偏差认识：离子导体和电极反应物混淆。访谈问题学生表现学生表现分析问题：假如一边是铁，另一边是铜，外面加导线，你觉得烧杯里装符合什么条件的物质就能产生电流？学生1：能和一个电极发生自发氧化还原反应的物质。学生2：我觉得正极加负极的总反应，就是铁失去电子，给了溶液中的某个离子，铁就成了二价的铁离子，溶液中原来的离子变成了别的。溶液中要有比铁稍微不活泼的金属离子，或能与铁发生氧化还原反应的离子。

这两位学生认为电解质溶液必须要参与电极反应，其对电解质溶液的作用认识不清（离子导体和电极反应物混淆）3.关于“电池动力”的偏差认识高中生在原电池学习中的典型偏差认识典型偏差认识：氧化还原反应发生在先，电流产生在后。访谈问题学生表现学生表现分析问题：在锌板、硫酸、铜板构成的电池中，硫酸都起什么作用？学生1：一开始硫酸起到使这个反应开始的作用。一开始氢离子和锌反应，使锌失去了电子，后来氢离子又跑到铜离子那边，它又得到了电子。学生认为电极反应物先接触，先要发生氧化还原反应，然后再有电流产生。访谈问题学生表现学生表现分析问题：（画出氢氧燃料电池）这个装置能产生电流吗？追问：你觉得是需要一个自发的反应，是吗？学生2：是不是需要什么条件？氢和氧是不是需要燃烧？是不是需要是自发的反应？学生2：我的意思是它们先得反应，否则没有电流。没有条件，需要条件才能发生。学生认为一定要有反应条件，电极反应才会发生反应。学生个人概念的来源感觉印象日常语言大脑的先天结构教科书学生在社会环境中的学习教学基于概念转变的教学认为学生在学习新的概念之前头脑不是空白的，已经拥有前科学概念和个人概念。个人概念不仅是正确的已有知识，而且可能是相异概念和偏差认识，这种个人概念隐蔽且顽固，对于新概念的学习会产生很大的

影响。认为概念教学的本质应该是建构和重新建构原有的个人概念和认识。概念转变的

教学理念由此提出。概念转变教学的基本程序设置情境诱发学生的原有认识概念转变教学的基本程序任务一：下列所示的装置能不能形成电流？为什么？图1图2图3

学生原有的认识

电极电极必须为活泼性不同的物质；原电池的两个电极中其中一个一定为金属，另一个可以为金属或非金属；电极一定要不一样的材料；原电池的负极失电子，一定参加电极反应；电池工作时电极材料一定要参加电极反应；电解质溶液原电池的电解质溶液一定要参加反应；电解质溶液中要发生氧化还原反应才能形成原电池；原电池中的电解质溶液只是用来导电，与电极反应没有很大关系；电池工作动力反应物先接触，先要发生氧化还原反应，然后再有电流产生。制造认知冲突促使学生怀疑原有认识概念转变教学的基本程序任务二：进行实验，检验是否形成电流图1图2图3提供新的概念模型概念转变教学的基本程序任务三：下列所示三个原电池模型，请你思考，从原理到装置它们有哪些相同点？图1图2图3运用新的概念模型解释冲突性事件概念转变教学的基本程序任务四：有人设计了这样一个电池，该电池工作时，闭合回路是如何形成的？学生表现先去判断谁是正极，谁是负极。Fe3+是最高价，必须得电子，然后价态降低，然后I-要变成单质，所以价态升高，要失电子。那么KI那边应该是负极，FeCl3那边应该是正极。电子从KI那边的石墨电极到FeCl3的石墨电极。然后盐桥那块，它的阴离子往负极跑，阳离子往正极跑。然后它内部离子移动。比较新旧概念接受新的概念概念转变教学的基本程序任务五：如果你是出题人，你能提出哪些问题？请你把题目补充完整。并说明你是根据什么提出来的？甲乙学生表现生1：我写的是盐桥中钾离子和氯离子的移动方向。乙装置中加入淀粉有什么现象？第三个就是哪一个电极的质量增加？生2：我问的就是反应一段时间后，甲烧杯中的颜色变化。生3：反应一分钟后，若反应仍可进行，甲乙两烧杯中各存在什么离子。还有个就是，如果盐桥中的KCl足量，然后反应结束后，甲乙中各有什么离子是必存在的？什么离子是可能存在的？……设置情境诱发学生的原有认识制造认知冲突促使学生怀疑原有认识提供新的概念模型运用新的概念模型解释冲突性事件比较新旧概念接受新的概念问题情境-结果预测-事实证据-反思建构现象事实-假设解释-自洽检验-反思建构概念转变教学的基本程序学生描述他们自己的理解学生和教师互相交流，并澄清理解通过大相径庭的事件，让学生暴露在矛盾的境地学生建构新的理解学生重新建构自己的理解学生应用新的理解学生建构概念之间新的联系学生将新旧理解相互比较概念转变教学模式（Krajcik，1991）概念转变教学的核心策略案例：化学反应限度李懿北京市第三十五中学已知反应：2Fe3++2I-→2Fe2++I2

(1)若将2ml0.03mol/LFeCl3中Fe3+全部转化为Fe2+，至少需要0.03mol/LKI多少mL？(2)根据所提供药品，设计实验，证明Fe3+已经全部反应。(3)你认为什么原因，仍能实验检测到Fe3+？基于学生原有认识，设置认知冲突ABC实验现象支持A.放置几天时间后B.2mLKI与几滴FeCl3C.逆向投料列举实例支持运用实验、例证让学生建立“可逆反应”的概念案例：化学反应限度李懿北京市第三十五中学已知反应：2Fe3++2I-→2Fe2++I2

（1）为什么可逆反应中反应物不能够完全消耗呢？请提出假设，并对假设的可能性进行分析。（2）可逆反应有“终点”吗？学生假设：A．正逆反应同时进行B．先进行正反应，再进行逆反应C．反应停止学生反驳：B不可能，因为生成物已经都有，反应条件也已经达到，所以逆反应就可以进行。C不可能，如同“验证Fe3+否全部反应”的实验中，加入KSCN后，立刻出现了血红色。采用解释、论证、分析等活动促进“可逆反应”概念的理解运用数据支持理解“可逆反应”的本质是正逆反应同时进行，并认识到化学反应限度的存在案例：化学反应限度李懿北京市第三十五中学（1）根据以下数据，画出40min、60min、80min

SO2

、O2

、SO3分子存在的微观示意图？（2）说出0-40min和60-80min分子间的转化情况？（3