摘 要：美國(guó)學(xué)者杜賓斯基提出的APOS理論注重學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在對(duì)核心概念進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中經(jīng)歷活動(dòng)、過(guò)程、對(duì)象與圖式四個(gè)階段.本文在分析APOS理論四個(gè)階段的基礎(chǔ)上，探討其融入高中化學(xué)核心概念課堂教學(xué)的重要性，基于理論指導(dǎo)，以“電解質(zhì)的電離”課程為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以期指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)化學(xué)核心概念，深化理解化學(xué)知識(shí).

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；APOS理論；教學(xué)設(shè)計(jì)；核心概念教學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 ""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ""文章編號(hào)：1008-0333（2024）36-0102-03

收稿日期：2024-09-25

作者簡(jiǎn)介：余文美（1980.11—），女，福建省浦城人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：浦城縣“十四五”中小學(xué)教學(xué)名師、學(xué)科教學(xué)帶頭人培養(yǎng)對(duì)象教育科研課題“基于APOS理論的高中化學(xué)核心概念教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：PCMYKT2023-035）.

化學(xué)核心概念是化學(xué)學(xué)科的骨架，也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基石.近年來(lái)，諸多學(xué)者圍繞“概念學(xué)習(xí)”進(jìn)行的研究逐漸向“概念理解”轉(zhuǎn)化，開始運(yùn)用差異化的教學(xué)理論實(shí)施化學(xué)核心概念課堂教學(xué)［1］.APOS理論與新課標(biāo)“以學(xué)生為中心”的宗旨相符，在理論層面為化學(xué)核心概念的教學(xué)提供指導(dǎo)和借鑒.本文以高中化學(xué)課堂為載體，運(yùn)用APOS理論對(duì)核心概念課堂教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì).

1 APOS理論的四個(gè)階段

1.1 活動(dòng)（Action）

活動(dòng)階段為后續(xù)階段奠定基礎(chǔ)，在活動(dòng)的實(shí)際開展過(guò)程中，個(gè)體需要對(duì)對(duì)象進(jìn)行感知［2］.活動(dòng)不僅包括外部活動(dòng)，亦涉及內(nèi)部活動(dòng)，在化學(xué)核心概念課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生以直接或間接的方式體驗(yàn)有關(guān)化學(xué)概念的情景，并由此產(chǎn)生相對(duì)模糊且具有片段式特征的化學(xué)現(xiàn)象心理認(rèn)知.

1.2 過(guò)程（Process）

過(guò)程階段是個(gè)體關(guān)于活動(dòng)階段進(jìn)行的思考，主要是在大腦中對(duì)活動(dòng)階段獲取的反思進(jìn)行內(nèi)部心理建構(gòu)，針對(duì)活動(dòng)階段產(chǎn)生的較為模糊、片段式化學(xué)現(xiàn)象心理認(rèn)知進(jìn)行相應(yīng)整合，讓其成為具有連貫性的內(nèi)容，因而屬于高級(jí)認(rèn)知過(guò)程.

1.3 對(duì)象（Object）

在經(jīng)歷前述活動(dòng)和過(guò)程階段的抽象處理之后，個(gè)體便能夠用一個(gè)整體將概念形成過(guò)程反映出來(lái)，以此為基礎(chǔ)獲取心理“對(duì)象”.該對(duì)象具有獨(dú)立性特征，不僅能通過(guò)形式化定義及符號(hào)將概念表達(dá)出來(lái)，還可以利用具體的化學(xué)情境實(shí)施該整體的轉(zhuǎn)化和推演.1.4 圖式（Scheme）

在前面操作完成以后，對(duì)過(guò)程、對(duì)象和已有符號(hào)進(jìn)行整合，通過(guò)全新的圖式來(lái)表達(dá)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)化學(xué)核心概念的一系列新問(wèn)題情境的有效應(yīng)對(duì)，針對(duì)相關(guān)核心概念實(shí)施層級(jí)更高的加工以及心理表征.

2 基于APOS理論的高中化學(xué)核心概念課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

以APOS理論為指導(dǎo)，結(jié)合高中化學(xué)核心概念教學(xué)特征，構(gòu)建圖1所示的高中化學(xué)核心概念課堂教學(xué)思路.以電解質(zhì)的電離課程為例，設(shè)計(jì)以下教學(xué)活動(dòng).

2.1 明確課標(biāo)要求

在進(jìn)行電解質(zhì)的電離課堂教學(xué)之前，教師需對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，讓其理解電離的概念，知道酸、堿、鹽在水溶液或熔融狀態(tài)下會(huì)發(fā)生電離.同時(shí)建立電離與電解質(zhì)概念之間的聯(lián)系，能夠初步判斷電解質(zhì)在水溶液中電離的結(jié)果，能書寫電離方程式.2.2 分析教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課程是學(xué)生對(duì)物質(zhì)在水溶液中存在的形式、具有的作用等進(jìn)行系統(tǒng)式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，教學(xué)過(guò)程中教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、深入思考，從本質(zhì)層面掌握電解質(zhì)導(dǎo)電的原因，幫助學(xué)生有序樹立“宏觀—微觀—符號(hào)”表征意識(shí).電解質(zhì)在人類的生產(chǎn)和生活中不可或缺，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的許多化學(xué)反應(yīng)也都是在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行，因而教師可以通過(guò)構(gòu)建真實(shí)情境，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度及社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng).

2.3 設(shè)定教學(xué)目標(biāo)

本節(jié)課是以APOS理論為指導(dǎo)進(jìn)行電解質(zhì)的電離的課堂教學(xué)，對(duì)此，教師需要結(jié)合理論特征，清晰設(shè)定各階段教學(xué)目標(biāo)：（1）活動(dòng)階段，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從宏觀視角展開，思考物質(zhì)能導(dǎo)電的原因；（2）進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，從更深層次探討電解質(zhì)導(dǎo)電的本質(zhì)原因，在此基礎(chǔ)上從感性認(rèn)識(shí)層面上升為理性分析層面，深化對(duì)電解質(zhì)發(fā)生電離的理解與認(rèn)識(shí)；（3）對(duì)象階段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和微觀模擬動(dòng)畫等視角深入分析構(gòu)建電離及電解質(zhì)的概念；（4）圖式階段，圍繞物質(zhì)分類視角展開對(duì)化合物、電解質(zhì)、非電解質(zhì)以及它們之間關(guān)系的構(gòu)建，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生書寫常見酸、堿、鹽的電離方程式的能力.

2.4 梳理教學(xué)過(guò)程

2.4.1 活動(dòng)階段

教師可以通過(guò)導(dǎo)電性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀層面形成感性認(rèn)知，并訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí).

學(xué)生按照要求進(jìn)行下列分組實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

【實(shí)驗(yàn)1】分別對(duì)NaCl固體、蔗糖固體進(jìn)行導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)，觀察燈泡的發(fā)光情況.

【實(shí)驗(yàn)2】分別將實(shí)驗(yàn)1中的NaCl固體、蔗糖固體加熱至熔融狀態(tài)，觀察燈泡的發(fā)光情況.

【實(shí)驗(yàn)3】分別往NaCl固體、蔗糖固體中加水?dāng)嚢柚钡焦腆w完全溶解，觀察燈泡的發(fā)光情況.

教師提問(wèn)學(xué)生：在這3組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，大家觀察到哪些現(xiàn)象？

通過(guò)實(shí)驗(yàn)與觀察，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)1中的燈泡都不會(huì)發(fā)光，而在實(shí)驗(yàn)2、3中裝有NaCl的裝置燈泡均會(huì)發(fā)光，但是裝有蔗糖的裝置燈泡均沒(méi)有發(fā)光.

接著教師可以進(jìn)一步提問(wèn)：為什么熔融狀態(tài)NaCl或NaCl溶液均能導(dǎo)電，而熔融狀態(tài)的蔗糖和蔗糖水溶液均不能導(dǎo)電？

通過(guò)蔗糖中無(wú)論是否添加水都不會(huì)引起燈泡發(fā)光的現(xiàn)象，說(shuō)明燈泡發(fā)光并不是水的導(dǎo)電性所致，故學(xué)生并不能在教師的提問(wèn)中得到準(zhǔn)確答案，關(guān)于導(dǎo)電原因會(huì)出現(xiàn)困惑.

此時(shí)教師應(yīng)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生：請(qǐng)大家聯(lián)想思考，金屬為什么可以導(dǎo)電？再深入分析物質(zhì)能導(dǎo)電的本質(zhì)原因是什么？

學(xué)生很容易答出：金屬能導(dǎo)電是因?yàn)槠浜凶杂梢苿?dòng)的電子.通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生可以聯(lián)想思考得出物質(zhì)能導(dǎo)電的本質(zhì)原因是：有自由移動(dòng)的粒子.2.4.2 過(guò)程+對(duì)象階段

此階段主要是讓學(xué)生體驗(yàn)由分析推測(cè)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程，引導(dǎo)其由宏觀層面進(jìn)入微觀視角，理解電解質(zhì)在水溶液中導(dǎo)電的本質(zhì)原因.

教師及時(shí)肯定學(xué)生上述推論，并強(qiáng)調(diào)說(shuō)明熔融狀態(tài)物質(zhì)及溶液之所以能導(dǎo)電，其根本原因是體系中存在可自由移動(dòng)的離子.接著以NaCl溶液為例提問(wèn)：NaCl溶液中有哪些可自由移動(dòng)的離子？

學(xué)生回答Na+、Cl-.

接著教師提出：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的推測(cè).

【實(shí)驗(yàn)4】Na+、Cl-的檢驗(yàn).

學(xué)生對(duì)NaCl溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)，產(chǎn)生黃色火焰，證明含有Na+，向NaCl溶液中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生白色沉淀物，證明溶液中亦含有Cl-.

接著教師繼續(xù)引導(dǎo)：熔融狀態(tài)和水溶液狀態(tài)NaCl能導(dǎo)電，是因?yàn)樗鼈兌己锌勺杂梢苿?dòng)的Na+、Cl-，那么NaCl固體為什么不能導(dǎo)電呢？ NaCl固體中不含Na+和Cl-嗎？

學(xué)生分組討論后教師總結(jié)說(shuō)明：實(shí)際上， NaCl固體中含有Na+和Cl-，只是受離子鍵作用不能自由移動(dòng)，故不能導(dǎo)電，而加熱熔化或加水溶解的過(guò)程中離子鍵均被破壞，使Na+和Cl-可自由移動(dòng)而具有導(dǎo)電性.常見的堿、大部分鹽如NaOH、K2SO4等物質(zhì)同此原理.而蔗糖中只有蔗糖分子不存在離子，加熱融化或溶于水都不能產(chǎn)生可自由移動(dòng)的離子，故都不能導(dǎo)電，大部分有機(jī)物同此原理.值得一提的是，還有一些物質(zhì)自身只存在分子不存在離子，加熱融化也不產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子，但是溶于水能產(chǎn)生可自由移動(dòng)的離子而具有導(dǎo)電性，比如鹽酸、硫酸等.

最后教師再追問(wèn)：那么熔融NaCl和NaCl水溶液中的自由移動(dòng)的離子是如何產(chǎn)生的呢？

學(xué)生不難回答：電離.

由此可以很自然地概括得出電離的概念，進(jìn)而歸納電解質(zhì)、非電解質(zhì)的概念.

最后微觀模擬動(dòng)畫展示電解質(zhì)的電離過(guò)程，加深學(xué)生的理解.

2.4.3 圖式階段

該階段要求學(xué)生采用圖式的形式揭示電解質(zhì)、非電解質(zhì)和化合物之間的關(guān)系（如圖2），落實(shí)模型認(rèn)知素養(yǎng).

經(jīng)由上述探究及分析，學(xué)生能夠理解電解質(zhì)導(dǎo)電的本質(zhì)原因：在水溶液或熔融狀態(tài)下自發(fā)電離產(chǎn)生可自由移動(dòng)的離子.此時(shí)便可向?qū)W生介紹電離方程式的書寫，用以表示電解質(zhì)的電離過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征意識(shí).例如NaCl、H2SO4、NaOH的電離方程式分別為：

NaClNa++Cl-

H2SO42H++SO2-4

NaOHNa++OH-

最后教師引導(dǎo)學(xué)生觀察上述電離方程式的特征，總結(jié)得出如下通式：

AmBnmAn++nBm-

3 結(jié)束語(yǔ)

APOS理論在化學(xué)核心概念教學(xué)中有廣闊的應(yīng)用前景，在四個(gè)階段的學(xué)習(xí)過(guò)程中能有效形成解決相關(guān)化學(xué)問(wèn)題的圖式，實(shí)現(xiàn)表層概念知識(shí)向隱含概念本質(zhì)的轉(zhuǎn)化［3］.APOS理論的四個(gè)階段之間相互聯(lián)系、相輔相成，因此實(shí)際教學(xué)應(yīng)該與核心素養(yǎng)理念相結(jié)合，對(duì)化學(xué)核心概念與知識(shí)本質(zhì)進(jìn)行層層深入的遞進(jìn)式探究，拓展和深化學(xué)生的認(rèn)知.

參考文獻(xiàn)：

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王彩連.基于APOS理論促進(jìn)高中生化學(xué)概念理解的教學(xué)研究［D］.南寧：南寧師范大學(xué)，2023.

［2］ 吳防城.基于APOS理論的高中化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)進(jìn)階實(shí)踐研究［D］.貴陽(yáng)：貴州師范大學(xué)，2023.

［3］ 滿琳.基于APOS理論的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究：以化學(xué)反應(yīng)與電能為例［D］.哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2023.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］