基于SOLO分类理论的化学解题实践
——以人教版九年级“酸和碱的中和反应”单元为例

郎吉甲

(甘肃省玉门市第三中学, 甘肃 玉门 735211)

SOLO分类理论根据学生的思维水平从低到高分为了五个层次:前结构水平、单点结构水平、多点结构水平、关联结构水平、抽象拓展结构水平[1].其中前结构水平表示初级水平,此时的学生通常处在无法独立处理问题的阶段;单点结构水平的学生有一定进步,在解题过程中能够分析问题,获得线索;多点结构水平的学生能够独立探究问题,离获取答案又更近了一步;关联结构水平的学生知识系统逐渐建立,能够将问题情境中的数据联系起来看待,使其成为一个整体;抽象拓展结构水平的学生已具备发展问题和延伸问题的能力[2].《酸和碱的中和反应》这一单元根据SOLO分类理论,将知识点的认知分为五大阶层,教师需要根据学生的不同层次认知,对应提出问题并传授解决方法.

1 前结构水平

《酸和碱的中和反应》单元的前结构水平认知内容包括:判断生活中的酸碱性物质.比如橘子吃起来酸,它属不属于酸性物质?有些食物入口会觉得涩,是不是因为含有碱?对物质类型判断加以要求,但不对酸碱的性质以及物质的实际用途进行深究.

例1 一些食物的近似pH值如下,下列说法中不正确的是( ).

表1 食物的近似pH值

A.葡萄汁比苹果汁的酸性强

B.牛奶和鸡蛋清都接近中性

C.葡萄汁和苹果汁都能使石蕊试液变红

D.胃酸过多的人应少饮苹果汁

解析酸是电离时产生的阳离子全部都是氢离子的化合物,pH<7.碱是电离时产生的阳离子全部都是氢氧根离子的化合物,pH>7.题干中鸡蛋清为碱性物质,苹果汁、葡萄汁、牛奶都是酸性物质,所以选项A葡萄汁比苹果汁的pH大,葡萄汁比苹果汁的酸性弱,说法错误;选项B葡萄汁和苹果汁的pH都小于7,所以都是酸性的物质,他们都能让石蕊试液变红,说法正确;选项C牛奶和鸡蛋清的PH值都接近7,接近中性,说法正确;选项D苹果汁显酸性,胃酸过多的人少喝酸性饮料,少喝苹果汁,说法正确.答案:A

例1的题干中有基础的酸碱物质分析,也有与酸碱试验相关的“石蕊试液变红”部分内容.但是不影响最终的答案,完成此题学生只需要初步掌握酸碱的定义即可,满足前结构水平[3].

2 单点结构水平

《酸和碱的中和反应》单元的单点结构水平认知内容包括:了解酸碱指示剂的用途、特性、物理及化学性质.包括浓硫酸、浓盐酸、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钙等在内.这一部分开始让学生接触酸碱中和试验相关的内容,强调试验的基础知识补充.

例2 下列应用与中和反应原理无关的是( ).

A.用浓硫酸干燥湿润的氧气

B.用熟石灰改良酸性土壤

C.服用含氢氧化铝的药物治疗胃酸过多

D.用氢氧化钠溶液洗涤石油产品中的残留硫酸

解析选项A浓硫酸具有吸水性,是物理性质,不与氧气反应,用浓硫酸干燥湿润的氧气,利用的是物理特性,不是中和反应,所以与中和反应无关,A选项正确;选项B中的熟石灰,其实是氢氧化钙的俗称,氢氧化钙和酸反应能够生成盐和水,属于中和反应,因此B选项错误,它与中和反应有关;选项C氢氧化铝能治疗胃酸过多,是因为它能与盐酸反应生成氯化钠和水,属于酸碱中和反应,因此错误;选项D氢氧化钠溶液和残留硫酸反应,是酸和碱的反应,属于中和反应,因此错误.答案:A.

例2中有三大陷阱,其一是题干选择与“中和反应无关”的内容,容易被忽视;其二是选项B、C、D都与中和反应内容有关,没有达到多点结构水平的学生容易迷失,对知识内容的不了解会影响学生的选择;其三是选项A的物理性质和化学性质容易被混淆.这类题型与酸碱中和反应及反应试剂基本性质有关,主要考察的还是对中和反应的了解,学生需要有基本的知识储备[4].

3 多点结构水平

酸和碱的中和反应在多点结构水平层次要求学生对试验内容、化学方程式有熟练掌握,与实验相关的指示剂、溶液和PH试纸能够熟练运用.

例3向一定量稀盐酸中逐滴加入NaOH溶液,下列图像中不正确的是( ).

图1 例3题图

解析盐酸溶液呈酸性,它的pH一开始就应该小于7,所以A的图示错误,是最终答案;B选项盐酸和NaOH反应生成了盐和水,但是NaOH溶液中本身也含有水,所以在反应之后,水的质量不断增多,因此B选项的上升趋势正确;选项C需要先了解盐酸和NaOH的反应会生成NaCl和水,一开始溶液中的NaCl质量分数从0开始增长,这意味着反应的开始,而后续随着NaOH溶液的增多,NaCl的质量分数会逐渐地变小,因此C的图示内容正确,是正常的反应过程;选项D考查的是质量守恒定律,氯元素不会随着反应的发展而变化,其质量始终不变,因此D选项也是正确的.答案:A.

例3考查学生对中和反应的理解,考察了多个关于中和反应的内容,普及面比较广,但是题本身并不难,选项A所考察的还是酸碱的基本定义,需要学生更认真地审题.教师可以把重点放在其他三个选项的考察和教学上,以例题为基础,向外为学生扩充知识点,夯实学生对中和反应相关知识的了解[5].

4 关联结构水平

酸和碱的中和反应中关联结构水平这一层次,要求学生要知道浓硫酸稀释的本质,能够根据酸、碱的通性写出相对应的化学方程式,并对微观内容有一定的认知,具备一定的微观理解和拓展能力.

例4把100 g质量分数为98%的浓硫酸稀释为质量分数为10%的稀硫酸,需要加多少水( ).

A.980 g B.882 g C.880 g D.4.98 g

解析稀释前后硫酸的质量不变,因此假设需要加水的质量为x,100 g×98%=(100 g+x)×10%,x=880 g,答案:C.这道题考查的是学生的浓硫酸稀释计算能力,这种题型经常出现,尤其是关于浓硫酸的相关知识点中,计算题是必不可少的一类题型.

5 抽象拓展结构水平

“酸和碱的中和反应”这一课在抽象拓展结构水平这一层次,要求学生对酸和碱的中和反应有一个具体而详实的了解,同时对其定义和应用也有了基本认识,能够在实践类问题和各种考察题中综合应用.

例5“盐酸化性乌龟壳,一头一尾四只脚”,图片上是小王用一个乌龟归纳总结的关于稀盐酸的化学性质,其中有一类物质与其他物质不同,请问这种物质是( ).

图2 例5题图

A.硝酸钾 B.氧化铜 C.碳酸钙 D.氢氧化钾

解析A选项的硝酸钾无法与稀盐酸反应,所以A错误;B选项的氧化铜能够与稀盐酸反应,但是它跟氧化铁都属于金属氧化物,所以B错误;D选项的氢氧化钾与稀盐酸反应,但是它与氢氧化钠是相同的类别,所以D也错误.实际这道题应用的是排除法,C选项的碳酸钙能够与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳,并且碳酸钙属于盐,跟其他的物质并不是同一属性.该题考查的是学生对酸碱指示的理解细致度,从具体的化学物质入手,从细节之处进行考查.其实这类题型可以举一反三,教师可以从本题内容延伸出其他的相似性内容,对化学物质的基本特性以及酸碱中和反应的基础知识进行考查.

例6“家庭小实验”中利用家庭常见的物质进行化学探究活动,若利用食盐、食醋、纯碱、肥皂等物品进行实验,能完成的家庭小实验有( ).

①检验自来水中是否有氯离子 ②鉴别食盐和纯碱 ③除去热水瓶中的水垢 ④检验自来水是否是硬水.

A.①② B.③④ C.②③④ D.①②③④

解析第一个实验中要想检验氯离子,实验室通常用硝酸酸化的硝酸银溶液来检验,但是家庭小实验中并没有提供其中含有银离子的物质,所以该实验不能实践.这个题考查的实际上是这些物品中含有的化学物质,以及实验可能出现的化学反应.比如食醋中的醋酸、水垢中的碳酸钙,二者能够反应;食盐和纯碱中碳酸钙和氯化钠性质不同,而醋酸不与氯化钠反应,因此可以帮助辨别食盐和纯碱.

6 结束语

综上所述,本研究针对“酸和碱的中和反应”相关内容,以SOLO分类理论进行分层设计,每一层对应不同知识点,提出不同例题,考查学生的知识吸收情况.SOLO分类理论按照从易到难的顺序进行排列,其例题的难易程度也随之变化,教师通过对应难度问题的考查,可以帮助学生更进一步地理清知识层次,触类旁通,提高化学解题的效率和知识的吸收效率.