概念限制方法在「飽和溶液」概念教學的應用

| 葉家棟

【文 / 課程及教學研究中心副研究員 葉家棟】

科學概念反映科學現象和過程的共同性質及本質特徵,是對科學現象和過程的抽象化和概括化的一種思維總結,因此科學概念的建構過程是一種明確概念的思考過程。在邏輯學裡,明確概念的方法包括限制、概括、定義、分類四種方法。

「飽和溶液」與日常生活經驗息息相關,也是銜接「溶液」與「溶液濃度」的關鍵。那麼,如何應用科學概念的建構方法在「飽和溶液」的概念教學過程中呢?教學策略是應用概念限制的邏輯方法,首先列舉學生日常生活熟悉的事物,幫助學生建構「飽和溶液」的初步定義,教師扮演引導者的角色,運用提問及演示實驗的方法,讓學生自行發現、思考、修正前述定義。具體的教學過程如下:

【教師】           日常生活經驗告訴我們,在一杯水加入足夠多的糖之後,再加入糖,糖水也不會更甜,這是為什麼?下面我們通過一個實驗一起來研究這個問題。

【演示實驗】  取一支試管,加入適量水,向水中逐漸加白糖,直到試管底部有少量不溶解的白糖出現,振盪後仍不消失。

【教師】           如果改為在水中加入食鹽,會不會發生類似的情況?

【學生】           會,在一杯水中加入足夠多的食鹽之後,再加食鹽,食鹽也不會溶解。

【教師】           好像水已經「吃」飽了,再加糖、加食鹽,它也「吃」不下了。像這樣的溶液,科學家就說它們「飽和」了,把它們叫做飽和溶液。

【教師板書】              (預留空格)不能繼續溶解          (預留空格)的溶液叫做      (預留空格)飽和溶液。」

【教師提問】  如果還能繼續溶解糖,這種溶液叫做               

【學生】           不飽和溶液。

【教師】           對,叫做不飽和溶液。現在請大家思考一下,怎樣才能使試管底部剩餘的糖溶解呢?

【學生】           給它加水!

【教師】           對。

【演示實驗】  向試管中加適量水,直到糖完全溶解。

【教師】           看,加水以後,糖就繼續(被)溶解了,也就是說,溶液變得?

【學生】           不飽和了。

【教師】           對。從這裡我們看到,飽和還是不飽和,與溶劑多少有關,所以,我們說飽和溶液時,要加上一個條件「在一定量的溶劑裡」。

【教師板書】  把剛才的板書改為「            (預留空間)在一定量的溶劑裡,不能繼續溶解    (預留空間)的溶液叫做            (預留空間)飽和溶劑。」

【教師】           還有沒有其他辦法,使試管底部剩餘的糖溶解掉?

【學生】           (回答不出)。

【教師】           我們來看下面的實驗。

【演示實驗】  加熱試管,直到糖完全消失。

【學生】           糖又溶解了。

【教師】           那現在的水還能不能「吃」糖呢?是不是飽和了呢?

【演示實驗】  向試管中加入適量糖,全部溶解。

【教師】           水又能溶解糖了,說明加熱之後,溶液變成           

【學生】           不飽和溶液了。

【教師】           所以,當我們說某種飽和溶液時,一定要指明「在一定的溫度下」。

【教師板書】  把剛才的板書改為「在一定的溫度下,在一定量的溶劑裡,不能繼續溶解
           
(預留空間)的溶液叫做            (預留空間)飽和溶液。」

【教師】           飽和的糖水裡是不是能繼續溶解其他物質?能不能接著溶解食鹽、溶解味精。

【學生】           能。

【教師】           對。下面我們用其他物質做實驗,看看情況是不是相同。

【演示實驗】  向試管中加熱約5 ml水,再加入食鹽,振盪,直到底部的食鹽不再溶解為止。把一部分上層清液倒入另一個試管,向試管中食鹽的飽和溶液先後加入少量硝酸鉀、結晶硫酸銅,振盪,硝酸鉀、硫酸銅都全部溶解。

【教師】           在「飽和溶液」前面是不是還要再加一個條件?

【學生】           是一種物質的飽和溶液。

【教師】           很好,所謂飽和溶液是指「不能繼續溶解某種物質的溶液,叫做這種溶質的飽和溶液」,請同學把黑板上這句話再做補充和修改。什麼是飽和溶液?

【學生】           「在一定的溫度下,在一定量的溶劑裡,不能繼續溶解某種溶質的溶液,叫做這種溶質的飽和溶液。」

【教師】           現在,如何定義不飽和溶液?

【學生】           「在一定的溫度下,在一定量的溶劑裡,能繼續溶解某種溶質的溶液,叫做這種溶質的不飽和溶液。」

「飽和溶液」的概念教學過程應用增加限制條件的方法,不僅可讓學生學習科學概念的建構過程,還可提供學生思考的學習機會。