对高中化学习题变式教学有效性的几点思考

对高中化学习题变式教学有效性的几点思考

摘要：在实际的教学中，特别是高三的复习课中，化学习题的变式教学已成为一种很普遍的形式，在化学习题课中，恰当、合理的变式既可以减轻学生的负担，又能夯实“双基”，还可以提高各项能力，可谓一举多得。但是同时要注意不能因为要“变式”而变式，不能让变式成为一种形式，不能脱离学生的认知现状，要让变式的确能加强习题课的有效性。文章研究的问题就是：如何提高习题变式教学的有效性。

文章主要思路是：习题变式教学有效性实施必须要以三维目标为导向，设置发散性问题，重建学生认知结构；要以学生为主体，符合学生认知规律，优化学生认知结构；要以提高学生思维能力为宗旨，实现知识的有效迁移。文章以笔者在实际教学中的习题变式训练中选取的7个实例，结合新课程改革的基本理念，以认知结构及其迁移理论，建构主义理论等为指导，对习题变式教学的概念、原理、变式的实施方法、变式的评价、 实施者如何设计、学习者如何主动建构等展开深入探讨，为习题变式教学的开展提供有效且适合实际的操作指导，同时以具体教学实例不断地呈现分析，提出优化习题变式训练的相关策略，从而为有效提高习题变式训练的有效性提供了思考——几点理论和实践基础。

关键词： 化学习题 三维目标 变式 有效

为了夯实“双基”，突破课程中的重难点，提高学生的思维能力、逻辑推理能力、分析问题能力，每个化学教师都会上习题课。如何使化学习题课有效甚至高效？习题的变式教学已成为一种很普遍的形式。因为在化学习题课中，恰当、合理的变式能营造一种生动活泼、宽松自由的氛围，开阔学生的视野，激发学生的兴趣，有助于培养学生的探索精神和创新意识，并能使学生达到举一反三、触类旁通、事半功倍的效果。但怎样的变式才能达到这样的效果，怎样的变式是有效的变式呢？下面本人就谈谈自己不成熟的观点。 一、 习题变式要以三维目标为导向，设置发散性问题，重建学生认知结构。

所谓认知结构，就是指学生现有知识的数量、清晰度和组织方式，它由学生眼下能回

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想出的事实、概念、命题、理论等构成的。简而言之，即学生头脑里的知识结构。从广义上看，它是某一学习者的观念的全部内容和组织，从狭义上看，它是学习者在某一特殊知识领域内的观念的全部内容和组织。

1、习题变式要能夯实“双基”。

化学习题是促进学生理解基础知识和巩固基本技能的的重要途径，化学基础知识是学生学好基础理论、定律、公式的前提和基础，也是发展智力，特别是逻辑思维能力的必要条件。通过习题的变式训练可以使学生加强知识的理解，促进知识内化。

例1：今有①CH3COOH；②HCl；③H2SO4三种溶液，选择填空： (1)当它们pH相同时，其物质的量浓度关系是 。 (2)当它们的物质的量浓度相同时，其pH的关系是 。

此题意在考查学生对于电离平衡概念、不同溶液中PH与物质的量浓度的关系等知识的理解。在讲评例1后，再让学生完成下列6个变式训练，意图是让学生更好的掌握弱电解质的电离平衡。

变式1：当它们pH相同、体积相同时，分别加入足量锌，相同状况下产生气体体积关系为 。

变式2：当它们pH相同、体积相同时，同时加入锌，则开始时反应速率 ，若产生相同体积的气体(相同状况)，所需时间 。

变式3：中和等体积、等物质的量浓度的烧碱溶液，需同物质的量浓度的三种酸溶液的体积关系为 。

变式4：体积和物质的量浓度相同的①、②、③三溶液，分别与同浓度的烧碱溶液反应，要使酸碱恰好完全反应，所需烧碱溶液的体积关系为 。

变式5：将pH相同的三种酸均稀释10倍后，pH的大小关系为 。 变式6：pH=5的H2SO4溶液稀释1000倍后，C(H+)：C(SO42-)=_________。

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知识与技能 夯实“双基” 提升能力 提高素养 变式习题三维目标过程与方法 情感、态度、价值观

变式1 变式2 变式3 变式4 变式5 变式6 考查知识点：电离平衡的移动原理，PH和酸的物质的量浓度概念的区别 设计意图：通过相同条件（不变量），判断多少和快慢，凸显学生化学平衡的概念认知 设计意图：通过相反已知条考查知识点：酸碱中和反应原理，PH和酸的物质的量浓度概念的区别 件的训练，驱动认知冲突，深化化学平衡、酸碱中和原理的内涵 考查知识点：PH和酸的物质的量浓度概念的区别，电离平衡的移动原理 设计意图：通过酸和水溶液的混合分析，理解水溶液中酸和水的电离平衡，学会抓住原理的本质核心 通过以上发散式训练，学生知识得到有效整合（知识整合图如下），认知结构得到重组，达到有效建构知识的目的。

溶液的酸碱性弱酸、弱碱的电离平衡 水电离平衡 电离平衡及其影响因素 和PH值 PH值及其计算 ??????

（知识整合图）

2、变式要能提高学生的逻辑思维能力、分析问题、解决问题的能力。

学生的探究能力是在探究活动中获得并发展的，变式练习可以引导学生从不同角度进行探究，在“做科学”的实践中发展他们的科学探究能力，培养他们的创新思维。化学作为一门自然学科，最重要的也是对学生进行科学方法和能力的培养，来开拓学生的创新能力

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通过共同实验探究。我们应该在教学中通过科学探究，改变过去只注重知识传授的倾向，形成学生为主体的学习倾向，改变过去注重接受式学习，强调知识结果的倾向，倡导学生主动参与，积极思考，将学习过程内化形成的能力使学生受益终生。

例2：下列离子方程式书写正确的是 （ ） A．向NaHCO3溶液中加入足量的NaOH溶液： HCO3－+OH－＝CO2↑＋H2O

B．在FeBr2溶液中通入少量的氯气的离子方程式为：2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl— C．铜溶于稀硝酸：3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2 NO ↑+ 4H2O D．用铜电极做盐酸溶液的导电实验：2H＋＋2Cl－在讲评A选项可作如下变式：

变式1：请写出向NaHCO3溶液中加入少量的澄清石灰水的离子方程式： 变式2：请写出向NaHCO3溶液中加入足量的澄清石灰水的离子方程式： 变式3：请写出向Mg(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液的离子方程式： 变式1是为了让学生掌握除了要考虑反应的关键HCO3－与OH－会生成CO32-，还要注意溶液中还有少量的Ca2+会结合部分的CO32-。变式2是为了让学生领会书写离子反应方程式时还要注意反应物量的关系。变式3是为了让学生知道Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的溶解度小，所以沉淀应为Mg(OH)2。教师通过不断变换习题的条件，引深拓广，产生一个个既类似又有区别的问题，不仅能帮助学生深刻理解此类离子反应的规律，通过对练习的举一反三的变式训练，还能使学生产生浓厚的兴趣，在挑战中寻找乐趣，培养了思维的变通性，提高分析问题、解决问题的能力，促进知识的内化。同样也可对选项B进行如下变式：

变式1：请写出在FeBr2溶液中通入足量的氯气的离子方程式： 变式2：请写出在含1mol FeBr2溶液中通入1mol的氯气的离子方程式： 变式3请写出在含1molFeI2溶液中通入1mol的氯气的离子方程式：

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H2↑＋Cl2↑

通过这样的变式，学生解决的不仅仅是变式后问题的个体，更是根据问题的解决思路、变式体验、结论的类比等提高了分析问题、解决问题的能力。

3、变式要能激发学生的兴趣，培养学生的探索精神和创新意识，提高学生的化学素养。 情感、态度在过去的教师中不够重视。从理论上讲，学生对化学的情感和态度对学习化学至关重要。不可设想，一个对化学情感冷漠、态度消极的学生可以学好化学。练习是学生复习旧知、巩固新知、强化记忆、检测学习效果的重要手段，但过于平淡或机械反复的练习，又会使学生产生厌烦或拒绝的心理，使学生的思维处于被动和抑制状态，练习就达不到预期效果。变式练习可以不断地变换题目内容、题目形式、提问角度，使学生思维亢奋，激活学生的有意注意，调动学生的学习兴趣。变式练习的设计必须遵循科学、实用、精选精练的原则，由易到难，循序渐进，逐步提高学生的认识层次，激发学生的求知欲望。如在学习“等效氢”解题时，要求同学们先写出三种只有一类等效氢的烷烃，再写出10个碳原子以内的只有一类等效氢的烷烃，然后写出20个碳原子以内的只有一类等效氢的烷烃，在同学们激情澎湃的解题时，三类等效氢问题就掌握了。再看如例3：

例3：请完成下列各空：

（1）0.01mol/LCH3COOH溶液的pH 2（填“>”或“<”）；

（2）pH= a的CH3COOH溶液稀释100倍后所得溶液pH a +2（填“>”或“<”） （3）0.1mol/LCH3COONa溶液的pH 7（填“>”或“<”）； 变式：设计实验，证明HA酸是弱电解质。

变式后先引导学生从不同角度设计实验方案，激发学生的兴趣、发散学生的思维，开拓解题思路，既增长了知识，又培养了创新意识。再引导学生从实验方案的科学性、可行性、简约性等方面进行评价，最后选择实验进行探究，拟定实验步骤，观察实验现象，获得实验结论。通过这一变式调动了学生的主动参与，使学生获得充分的学习体验，培养了学生探究问题的意识，提高了学生探究问题的能力，效果显而易见。让学生在解决问题的过程中，提高化学素养。

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二、变式要以学生为主体，符合学生认知规律，优化学生认知结构。

奥苏贝尔认为，当学生把教学内容与自己认知结构联系起来时，意义学习便产生了。所以，影响课堂教学意义接受学习的最重要的因素是学生的认知结构。

1、变式要在学生已有的认知基础上进行，要符合学生思维水平的“最近发展区”。 建构主义强调，学习者并不是空着脑袋进入学习情境的，提倡在教师指导下以学习者为中心，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的提供者和灌输者。学生是学习信息加工的主体，是意义建构的主动者，而不是知识的被动接受者和被填灌的对象。所以我们要帮助学生找到自己的“最近发展区”，将一道陌生的习题，变化为在学生的认知触角之内，同时又能拓展学生的思维。

例4、在500mL含有Fe3+、Cu2+的溶液中放入10g铁粉反应完全后过滤，所得到固体物质干燥后质量为11g。滤液中的金属离子用0.3molOH-恰好使他们完全沉淀。请问下列说法正确的是（ ）

A、11g固体物质全部是铜 B、原溶液中的Fe3+的浓度为0.01mol/L C、原溶液中的Cu2+的浓度为0.01mol/L D、以上结论都不正确

学生要完成例4，首先要掌握铁先与Fe3+反应（2Fe3++Fe=3Fe2+），再与Cu2+反应（Cu2++Fe=Fe2+ +Cu）。还要运用极端思维判断加入的10g铁粉是否过量：假设原溶液中只有Fe3+，根据电荷守恒，含Fe3+为0.3/3=0.1mol，所以最多溶解铁粉为2.8g；假设原溶液中只有Cu2+，根据电荷守恒，含为0.3/2=0.15mol，所以最多溶解铁粉为8.4g。由此可得铁粉过量，再运用差量法，列出方程求解。我们知道，我们在平时的教学中关于“铁三角”的复习是很充分到位的，电解质溶液的电荷守恒思想也一直在强调或重复，在计算中也经常用极端法来判断过量或范围。但是对这些知识和方法的教学过程，一般都是在孤立的知识情景中，通过一个明确的问题的解决，使学生获得这样的认知或能力。学生主要的思维

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难点可能是在自己原有的发展区中没有找到这类题目的原型，从而不能利用“0.3molOH-”和“干燥后质量为11g”这两个数据，方法和思想的切入找不到原有的发展区或者说相关知识的回忆和加工非常困难。所以，在平时的教学中要训练学生构建各种模型，从而让学生能够“跳得起来摘树上的桃子”。

变式1： 500mL含有Cu2+的溶液中放入10g铁粉反应完全后过滤，若过滤所得到固体物质干燥后质量为11g，试求原溶液中Cu2+的物质的量的浓度。

变式2：在500mL含有Fe3+、Cu2+的溶液中放入10g铁粉反应完全后过滤，滤液中的金属离子用0.3molOH-恰好使他们完全沉淀，请判断铁粉是否过量。

在学生已掌握的基础知识上，这些方法和思想构建后，学生才能应付这些复杂和陌生的试题，所谓“不变应万变”。从课堂学生的反应来看，学生的思维找到了切入点。所以我们平时的习题变式教学的有效性就是在学生原有的认知水平上，建构起基础知识和学科思想相融会贯通的一些模型。

2、变式要有梯度，循序渐进，要符合学生的认知规律。

认知心理学研究表明：人的认识总是由浅入深，由表及里，由具体到抽象，由简单到复杂。所以，变式切不可搞“一步到位”，否则会使学生产生畏难情绪，影响问题的解决，降低学习的效率 。

例5、25℃时， 0.1 mol/L盐酸中由水电离的氢离子浓度是多少？

学生要完成例5，要理解水溶液中H+和OH-的离子积常数这个概念的内涵和外延，还要用平衡移动的原理分析水的电离平衡，从而对学生的逻辑推理能力在掌握知识的基础上

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设计意图：是帮助学生建变式1 学生已有的认知：金金属及其化合物性质，过量判断等 立起差量法的数学思想 设计意图：帮助学生建立变式2 起极端法的数学思想

的运用提出了更高的要求。

变式1：25℃时， 0.1 mol/L氢氧化钠溶液中由水电离的氢离子浓度是多少？ 看似和例5一样，实际上变式1大多数学生都能解决的Kw的问题。

变式2： 25℃时， 某溶液中由水电离的氢离子浓度为10-13mol/L，则该溶液的pH为多少？

逆向思维一下，对思维能力强的学生是一个触及溶液本质的问题：水溶液无非就是酸、碱或盐，水的电离明显是受到了抑制。通过变式1和变式2，学生已经基本理解了例5。

变式3：25℃时， PH=4 NH4Cl溶液中由水电离产生的C(OH-) 和C(H+) ？溶液中游离存在的C(OH-) 和C(H+) ？

再进一步，水的电离受到了促进，溶液中的H+和OH-又是怎样的呢？

变式4：25℃时， 某溶液中由水电离且游离存在的C(H+)为10-amol/L，则该溶液的pH为( )

A、如a>7,则PH为a或14-a B、如a<7,则PH为a或14-a C、如a<7,则PH为a D、如a>7,则PH为a

用字母代替具体的数字，加大难度，只要学生理解了水的电离与溶液的酸碱盐的关系，就可以“不变应万变”。

通过4个变式这一连串由浅入深，由具体到抽象的变式，不仅有效解决了水的电离与酸、碱、盐溶液PH的关系这一难点，同时保证了各层次学生参与的需求。从课堂学生反应来看，学生觉得这样归纳、应用知识的过程是轻松愉快的。因此，这样一系列由浅至深的习题变式问题，是行之有效的。

三、习题变式要以提高学生思维能力为宗旨，实现知识的有效迁移。

认知结构迁移理论是奥苏贝尔在1977年提出，已被许多教育、教学工作者证实是比较

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成功的学习心理学理论。认知心理学告诉我们：学科的基本原理和结构是通向“训练迁移”的大道。换句话说，教学要实现迁移，必须训练学生准确牢固地掌握学科基本原理，塑造良好的认知结构，这是实现积极迁移的基础和保证。合理的认知结构对知识的迁移功能主要体现在迅速吸收新知识和有效运用知识等方面。

1、转换问题情境，将难题进行类化、分解变式。

这是实现知识有效迁移的关键。问题情境是问题的呈现方式。一个问题的呈现方式与构建的认知结构越接近，就越有利于知识的迁移和运用。在具体的训练过程中，要注意问题情境的转换。在实际教学中，常常感到一些学习者虽“储备”了解决新问题的各种化学知识，但在需要时难以及时准确地“提取”；对整个问题的解决事先不作通盘考虑，不知道自己所走的每一步究竟要解决哪方面的问题，因而只能抱着侥幸心理，一遍又一遍地盲目尝试，或套用固定的模式进行思维操作，一旦问题出现“枝节”则进退两难，直接妨碍知识的有效迁移。上述现象在中下水平的学生中尤为多见。为了提高学生知识运用的灵活性水平，变式训练将有助于化学知识的灵活迁移。

例6、在一恒定容积的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A（g）+B（g）

xC

（g），达到平衡后，C的体积分数为W%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol、充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（ ）

A．只能为2 B．只能为3 C．可能是2，也可能是3 D．无法确定 笔者在讲解这道题时，将这道题变式为下面三道题，引导学生从下面分析 变式1、在恒温、恒容的条件下，进行反应2A（g）+B（g）

2C（g），以两种不

同的起始状态Ⅰ2molA、1molB；Ⅱ：0.6mol A、0.3mol B、1.4mol C，分析的平衡时C的浓度，C的体积分数，C的物质的量。

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变式2、在恒温、恒压的条件下，进行反应2A（g）+B（g）2C（g），以两种不

同的起始状态Ⅰ2molA、1molB；Ⅱ：4mol A、2mol B，分析的平衡时C的浓度，C的体积分数，C的物质的量。

变式3、在恒温、恒容的条件下，进行反应2A（g）+B（g）

3C（g），以两种不

同的起始状态Ⅰ2molA、1molB；Ⅱ：4mol A、2mol B，分析的平衡时C的浓度，C的体积分数，C的物质的量。

变式1 问题情景：恒温恒容，△v≠0 完全等同 变式2 问题情景：恒温恒压，△v≠0 浓度、体积分数相同 变式 3 问题情景：恒温恒容，△v=0 体积分数相同

迁移等效平衡的原理 围绕若干重点、难点或疑点的教学内容从不同角度构造问题，通过演练促使学生全面准确地理解问题的本质属性，在新的情境中提高变通能力。所以，训练问题的变式分解，既辨析了知识原理的核心（怎么来的），又训练了知识的运用（怎么去的），此之谓“迁移之一”。

2、 运用对比、归纳教学，难题的变式可以提高学生知识迁移能力。

在化学学习过程中，知识与技能的迁移并不是简单地将已有的知识、经验“移位”或机械模仿，而是需要在面临新的问题情境时，能迅速找出新旧知识之间存在的共同因素，从而确定所需解决的新问题可归属于已有的何类知识的延伸或扩展。比如，学生在运用复分解反应原理、电离平衡原理、盐类水解原理来解释某些反应现象时，常常会出现运用原理错误。通过习题的对比，原理的归纳，让学生在知识迁移时变得有效。

例7、下面问题的解释，是否正确：在NH4Cl溶液中加入浓氨水，溶液PH值增大。

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其原因：NH4+ + H2ONH3·H2O + H+，NH3·H2O NH4+ + OH-，加入后H+ + OH-

=H2O降低了原溶液中的氢离子浓度。

解释看起来是正确的，但是事实上，NH3·H2O的电离程度是很小的，氨水中c(NH3·H2O)>>c(OH-)，所以NH3·H2O对NH4+水解的抑制是主要的。在实际教学中，为了让学生充分理解原理分析时，如何抓住主要矛盾，特意设计如下变式训练。

变式1、下面问题的解释，是否正确：在NH4Cl溶液中加入固体NaOH出NH3。其原因：NH4+ + H2O分解出NH3

通过例7的解释，学生学会了知识和思维的迁移，明白NH4+水解程度很小，加入NaOH后，NH4+与OH-复分解反应是主要的。

变式2、下面问题的解释，是否正确：在Mg(OH)2固体溶于NH4Cl 溶液。其原因：溶解平衡Mg(OH)2（s）

Mg2++ 2OH-，水解平衡NH4++H2O

NH3·H2O+H+，加入后H++

NH3·H2O+H+，加入NaOH后H+ + OH- =H2O，使平衡右移，NH3·H2O

OH- =H2O，溶解平衡右移而溶解。如果错误，请你给出正确的解释，并设计实验证明自己的解释。

通过例7和变式1，学生归纳出分析问题要抓住主要矛盾的规律，所以不管是溶解还是的水解程度都是很小的，体系中NH4+及Mg(OH)2的量是主要的，因而NH4+结合OH-，Mg(OH)2结合H+是主要的反应，从而促进了两个平衡右移，使Mg(OH)2溶解。进一步的提问，可以让学生的思维更加的活跃，矛盾的冲突也更加的激烈，能力训练更加有效。

变式3、下面问题的解释，是否正确：NaHCO3既与酸反应，又与碱反应。其原因：HCO3-

H++ CO32- ， HCO3- +H2O

H2CO3+OH-，加入碱后，大量OH-抑制HCO3-

水解，H++ OH- =H2O，使电离平衡右移；加入酸后H++ HCO3- =H2O+CO2↑，复分解反应得以完成。

通过前面的练习，学生就不难悟出变式3的解释时正确的。最后和学生一起归纳思路：1、弱电解质的电离、一般盐的水解程度都是很小的，基本可认为只有1%。2、在此基础

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上，应分析体系中，哪种微粒为主，然后，最多的微粒与其它微粒所发生复分解的则发生复分解，不能复分解反应，解释时，才考虑其他原理（电离平衡或盐类的水解平衡）解释。

变式1 设计意图：类比问题情景，找到思维迁移点。 化学反应原理分析变式2

设计意图：构建起原理分析的模型。 的方法和学科思想 3 变式

设计意图：训练并归纳知识和思维规律 通过思维的碰撞和问题情境的类比，学生真正理解化学反应原理的运用如何解释实验的现象，我们也可以很好衡量教与学的有效性。

综上所述，有效的化学习题变式教学要以三维目标为导向，要以学生为主体，以提高学生思维能力为宗旨，要坚持因材施教。有效的习题变式不仅能巩固知识，形成技能，而且能完善学生的认知结构，增强应变能力，克服思维定势，还能提高学生发现问题、解决问题的能力，培养学生灵活多变的思维品质与创新意识。

参考文献

1、加里·D·鲍里奇. 有效教学方法［M］. 南京:江苏教育出版社

2、熊新华. 对化学习题变式教学有效性的探讨[J]. 中学化学教学参考，2009（12）：56—57 3、高树浪. 构建有效课堂——高中化学课堂教学有效性探索. 科学技术文献出版社. 2010

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rqvw.html