引发认知冲突，促进观念更新

认知冲突是个体已有观点与新的问题情境相互矛盾而产生的一种心理不平衡，是学习者已建立的认知结构与当前面临的情境之间暂时的矛盾与冲突，是已有的知识和经验与新知识之间存在某种差距而导致心理失衡的一种认知状态。认知冲突过程要发生，必须具备：（1）意识到反常情境；（2）对要解决的认知冲突表现出兴趣或焦虑；（3）积极进行认知再评价。在化学教学中，可以利用实验事实，让学生面对与先前经验不一样的，甚至完全相反的实验现象，引发学生的认知冲突。在形成认知冲突之后，引导学生进行分析、思考和探索，促进新知识的学习和新观念的形成。

如前文分析，学生认为CO2通入CaCl2溶液，会产生CaCO3沉淀。原因在于其认识停留在第一阶段——根据“生成水、沉淀或气体”判断反应的发生。于是学生对反应进行分析，认为CO2溶于水形成H2CO3，H2CO3电离出CO2-3，CO2-3与Ca2+形成CaCO3沉淀，符合生成沉淀的要求，反应即发生；同理，BaSO3难溶于水，SO2通入BaCl2溶液也可以产生BaSO3。面对这样的情境，与其进行理论上的争论，不如先给学生实验事实，让学生形成认知冲突，进而思考和理解新问题，实验设计如表2所示。

表2　复分解原理探究

实验1符合学生的预期，而实验2和实验3出现了异常，这样的认知冲突，促使学生重新审视已学的复分解反应原理，进行新问题的分析。

通过分析，学生逐渐认识到所谓“生成沉淀”，要考虑这个沉淀能不能在反应后的体系中存在，“千方百计”组合出来的沉淀，在反应体系中如果不能稳定存在，就不能发生反应。如将Na2CO3溶液与CaCl2溶液混合生成的CaCO3沉淀在反应体系中能够存在，反应可行；而CO2通入CaCl2溶液，反应混合物中本身并不存在大量的碳酸根，不能与钙离子形成沉淀，如非要认为CO2通入水中形成碳酸，碳酸电离产生碳酸根，从而产生的碳酸根与钙离子形成沉淀，但同时产生的盐酸，又将碳酸钙沉淀溶解，故无沉淀生成。

通过这些认识，不少学生能够判断CO2通入CaCl2溶液等同一类型的反应，并且总结出“弱酸不能制备强酸”的反应判断原则，甚至不少教师在教学中也使用这个总结。显然这个总结也不是复分解反应原理的本质，处于第二阶段时这样认识尚可，对复分解原理的认识最终应该发展到第三阶段，即用化学平衡的原理来判断反应进行的方向。

因此，在学习电离平衡及溶解沉淀平衡之后，应该用平衡原理来认识CO2通入CaCl2溶液的反应。按照溶解沉淀平衡原理，能否生成CaCO3沉淀，要根据溶液中存在的c（CO2-3）与c（Ca2+）的乘积是否大于CaCO3的Ksp。笔者为了改变“弱酸不能制备强酸”的观点，建立第三阶段认知，以CuS的形成为例，设计了如表3所示实验。

表3　生成CuS沉淀的实验设计(www.xing528.com)

Na2S溶液与CuSO4溶液混合产生CuS沉淀。在学生的已有观念之中，H2S通入CuSO4溶液也产生黑色沉淀（显然也是CuS），与“弱酸不能制备强酸”的规则矛盾，激起学生的认知冲突。于是，笔者提供数据，根据选修4教材第65页给出的数据：Ksp（CuS）=6.3×10-36。同时，给出室温下，H2S饱和水溶液中，c（H2S）=0.1mol/L，电离出的c（S2-）=1.2×10-15mol/L，引导学生利用Ksp的原理来认识反应，解决该认知冲突。过程如下：

（1）浓度分别为0.2mol/L的Na2S溶液与CuSO4溶液等体积混合时：

c（S2-）×c（Cu2+）=0.1×0.1=10-2＞Ksp（CuS）=6.3×10-36

（2）H2S通入0.1mol/L的CuSO4溶液时，按照H2S饱和溶液计算：

c（S2-）×c（Cu2+）=1.2×10-15×0.1=1.2×10-16＞Ksp（CuS）=6.3×10-36

根据计算结果，两种情况都能发生反应，正确地解释了实验事实。通过对认知冲突的解决，学生确立了利用化学平衡的思想来认识复分解反应的意识，认知进入第三阶段。