基于“三重表征”方式設(shè)計的《酸的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)研究

郭超琪

【摘要】 ?酸堿鹽的知識是初中化學(xué)學(xué)習(xí)最大的分化點。如何對酸堿鹽的知識進行有效教學(xué)，是個值得探討的問題。而《酸的化學(xué)性質(zhì)》是學(xué)生學(xué)習(xí)酸堿鹽知識的起點。本文以《酸的化學(xué)性質(zhì)》為例，將“宏觀——微觀——符號”的三重表征的思維方式應(yīng)用于酸的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中。探討如何運用“三重表征”的思維方式進行酸堿鹽的教學(xué)，幫助學(xué)生更好地建構(gòu)酸堿鹽的知識。

【關(guān)鍵詞】 ?初中化學(xué) 三重表征 酸的化學(xué)性質(zhì) 分階段教學(xué)

【中圖分類號】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?【文獻標(biāo)識碼】 ?A ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】 ?1992-7711（2015）07-079-03

一、問題的提出

化學(xué)用語、溶液和酸堿鹽經(jīng)常成為初中化學(xué)學(xué)習(xí)的三個分化點，特別是酸堿鹽部分知識因其知識點多，知識點之間的聯(lián)系緊密，且與此相關(guān)的習(xí)題綜合性強，因此，酸堿鹽成為初中化學(xué)學(xué)習(xí)最大的分化點。初中酸堿鹽的知識與高中“離子反應(yīng)”等知識聯(lián)系緊密，初三學(xué)生對酸堿鹽知識的學(xué)習(xí)與掌握，特別是對酸堿鹽反應(yīng)本質(zhì)的理解，有利于其高中的后續(xù)學(xué)習(xí)。

筆者在參加近5年的廣州市教研中，廣州市教研員李南萍老師、戴光宏老師和王季常老師都強調(diào)要做好初高中的銜接，將化學(xué)知識的學(xué)習(xí)一體化，初中化學(xué)知識的學(xué)習(xí)要為學(xué)生高中化學(xué)知識的后續(xù)學(xué)習(xí)服務(wù)。

“酸堿鹽”的教學(xué)屬于元素化合物的學(xué)習(xí)。對于“酸堿鹽”的教學(xué)策略，如果運用“三重表征”方式進行教學(xué)，可能會收到事半功倍的效果?！端岬幕瘜W(xué)性質(zhì)》是學(xué)生認(rèn)識酸堿鹽化學(xué)性質(zhì)的開始，應(yīng)用“三重表征”方式對酸的化學(xué)性質(zhì)進行學(xué)習(xí)，不僅可以幫助學(xué)生更好地記憶和理解酸的化學(xué)性質(zhì)，還可以幫助學(xué)生形成“三重表征”的思維方式來學(xué)習(xí)堿和鹽的化學(xué)性質(zhì)。本文以《酸的化學(xué)性質(zhì)》為例，探討如何運用“三重表征”的思維方式進行酸堿鹽的教學(xué)，幫助學(xué)生更好地建構(gòu)酸堿鹽的知識。

二、理論基礎(chǔ)

1.“三重表征”的含義

化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，由于化學(xué)學(xué)科的特點，要求學(xué)生從不同的角度去認(rèn)識物質(zhì)。畢華林教授認(rèn)為化學(xué)學(xué)習(xí)的基本領(lǐng)域包括：①可觀察現(xiàn)象的宏觀世界;②分子、原子、離子等微粒構(gòu)成的微觀世界;③化學(xué)式、方程式、元素符號構(gòu)成的符號與數(shù)字世界。因而，要從宏觀、微觀和符號三種水平上認(rèn)識和理解物質(zhì)，并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而形成化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。這種思維方式稱之為“三重表征”思維方式。

2.元素化合物教學(xué)“宏觀——微觀——符號”三重表征的構(gòu)建方式

“三重表征”是化學(xué)中元素化合物教學(xué)的重要方法，能幫助學(xué)生通過物質(zhì)的各種表征方式進行有意義的學(xué)習(xí)。運用“三重表征”進行元素化合物的教學(xué)的基本程序是，首先通過閱讀材料、觀看多媒體素材、觀察與分析實驗現(xiàn)象或科學(xué)探究等活動獲得宏觀反應(yīng)事實的認(rèn)識;接著通過書寫化學(xué)方程式或離子方程式獲得符號表征;最后運用理論模型從微觀角度分析反應(yīng)獲得微觀認(rèn)識。

三、基于“三重表征”方式設(shè)計的《酸的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)案例

1.教學(xué)內(nèi)容

此教學(xué)課例選取人民教育出版社初中化學(xué)第十單元“酸和堿”課題1“常見的酸和堿”第3課時“酸的化學(xué)性質(zhì)”為教學(xué)內(nèi)容，包括鹽酸、硫酸的化學(xué)性質(zhì)，即鹽酸、硫酸能與指示劑作用、能與活潑金屬反應(yīng)和能與金屬氧化物反應(yīng)，以及鹽酸、硫酸具有相似化學(xué)性質(zhì)的原因。

2.教學(xué)目標(biāo)

①知道酸溶液中都存在H+，推測酸具有一些相似的化學(xué)性質(zhì);

②通過分組實驗完成鹽酸、硫酸與指示劑的實驗，能夠說出鹽酸、硫酸與指示劑反應(yīng)的現(xiàn)象，理解不同酸溶液能使酸堿指示劑顯現(xiàn)相同顏色的原因，建立酸與指示劑反應(yīng)的三重表征。

③通過回憶金屬與反應(yīng)的條件，能夠說出Mg、Zn、Fe與鹽酸、硫酸的現(xiàn)象，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，理解不同酸溶液能與活潑金屬反應(yīng)的原因，建立酸與金屬反應(yīng)的三重表征。

④觀察鐵銹、氧化銅與鹽酸、硫酸反應(yīng)并說出反應(yīng)的現(xiàn)象，寫出相應(yīng)化學(xué)方程式，理解不同酸溶液能與金屬氧化物反應(yīng)的原因，建立金屬氧化物與酸反應(yīng)的三重表征。

⑤通過對酸化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，感受“組成（結(jié)構(gòu)）決定性質(zhì)、性質(zhì)反映組成（結(jié)構(gòu)）”的學(xué)科思想。

3.教學(xué)重難點

重點：酸的化學(xué)性質(zhì)

難點：利用微粒觀讓學(xué)生體會不同的酸具有相似的化學(xué)性質(zhì)的原因

4.教學(xué)過程

【引入】蝕刻工藝：酸吃掉金屬

環(huán)節(jié)1：酸在水溶液中都能電離出H+和酸根離子，推測酸具有一些共同的化學(xué)性質(zhì)

【提問】請同學(xué)們觀察實驗桌上所擺放的鹽酸和硫酸兩瓶無色溶液，你能說出它們的微觀組成嗎？

【討論】展示這兩種溶液的微觀示意圖，并討論以下問題：

（1）從物質(zhì)的類別看，它們是否屬于同類物質(zhì)？為什么？

（2）這兩種物質(zhì)是否會具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)？

【微觀表征】陰離子分別是Cl-和SO42-.但陰離子都是H+，故它們都屬于酸。兩種溶液中都含有H+，所以推測它們可能會具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)。

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過回憶鹽酸、硫酸的微觀組成，展示鹽酸、硫酸的微觀粒子圖，分析鹽酸、硫酸微觀組成的共同之處，使得學(xué)生在頭腦中形成鹽酸、硫酸這兩種物質(zhì)的“微觀表征”的表象。

環(huán)節(jié)2：通過學(xué)生分組實驗，引出酸化學(xué)性質(zhì)之一：能使酸堿指示劑顯示不同的顏色，建立酸與指示劑反應(yīng)的三重表征

【分組實驗】鹽酸、硫酸分別與兩種指示劑的反應(yīng)。

【宏觀表征】學(xué)生邊實驗邊記錄現(xiàn)象

【討論】兩種溶液都能使紫色石蕊溶液變紅色，無色酚酞溶液不變色，究竟是溶液中的哪種粒子引起的上述變化呢？

【微觀表征】鹽酸和硫酸兩種溶液中都含有的H+，應(yīng)該是H+引起的變化。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過分組實驗，獲得鹽酸、硫酸與石蕊、酚酞反應(yīng)的“宏觀現(xiàn)象”，通過回憶鹽酸、硫酸的微觀組成，討論鹽酸、硫酸為什么能使紫色石蕊溶液變紅色，無色酚酞溶液不變色。實現(xiàn)由“宏觀表征”到“微觀表征”的轉(zhuǎn)換，學(xué)會從微觀的角度解釋宏觀現(xiàn)象。

環(huán)節(jié)3：通過游戲回憶金屬與酸反應(yīng)的條件，引出酸化學(xué)性質(zhì)之一：酸能與活潑金屬反應(yīng)，建立酸與活潑金屬反應(yīng)的三重表征

【游戲】“尋找灰太狼”的游戲回憶金屬與酸反應(yīng)的條件

【宏觀——符號表征】回憶鎂、鋅、鐵與鹽酸、硫酸反應(yīng)的現(xiàn)象，并書寫鎂、鋅、鐵與鹽酸、硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式

【討論】上述反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物有什么共同之處？

【宏觀表征】反應(yīng)物都是金屬和酸，生成物都有氫氣

【教師小結(jié)】鎂、鋅、鐵等活潑金屬能與鹽酸、硫酸反應(yīng)生成氫氣，說明酸能與氫前的金屬發(fā)生置換反應(yīng)。

【討論】鹽酸、硫酸都可以與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。究竟是酸溶液中的哪種粒子引起的上述變化呢？

【微觀表征】鹽酸和硫酸兩種溶液中都含有的H+，應(yīng)該是H+引起的變化。

設(shè)計意圖：通過“尋找灰太狼”的游戲回憶金屬與酸反應(yīng)的條件，回憶鎂、鋅、鐵與鹽酸、硫酸反應(yīng)的現(xiàn)象，書寫鎂、鋅、鐵與鹽酸、硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，實現(xiàn)由“宏觀表征”到“符號表征”的轉(zhuǎn)換，通過討論鹽酸、硫酸為什么都能與活潑金屬反應(yīng)，實現(xiàn)由“宏觀表征”到“微觀表征”的轉(zhuǎn)換。

環(huán)節(jié)4：觀察鐵銹與鹽酸、硫酸的反應(yīng)，建立堿與非金屬氧化物反應(yīng)的三重表征

【學(xué)生回憶】鐵生銹會產(chǎn)生哪種物質(zhì)？化學(xué)式是什么？在物質(zhì)的分類中屬于什么？

【教師設(shè)問】當(dāng)鐵銹遇到稀鹽酸，會發(fā)生反應(yīng)嗎？

【學(xué)生可能的回答】可能會反應(yīng)

【演示實驗】鐵銹與鹽酸、硫酸分別發(fā)生反應(yīng)

【宏觀——符號表征】請同學(xué)們描述所觀察到的現(xiàn)象并試著寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

【教師講述】鹽酸、硫酸不僅可以與鐵銹發(fā)生反應(yīng)，還可以與氧化銅發(fā)生反應(yīng)

【補充實驗】氧化銅與鹽酸、硫酸分別發(fā)生反應(yīng)

【宏觀——符號表征】請同學(xué)們描述所觀察到的現(xiàn)象并試著寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

【討論】上述反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物有什么共同之處？

【學(xué)生可能的回答】反應(yīng)物都是金屬氧化物和酸，生成物都有水。

【宏觀表征】金屬氧化物能與鹽酸、硫酸反應(yīng)生成水。

【討論】鹽酸、硫酸都可以與金屬氧化物反應(yīng)產(chǎn)生水。究竟是酸溶液中的哪種粒子引起的上述變化呢？

【微觀表征】鹽酸和硫酸兩種溶液中都含有的H+，應(yīng)該是H+引起的變化。

【討論】利用上面的反應(yīng)可以清除鐵制品表面的銹，除銹時能否長時間浸在酸中？為什么？

【學(xué)生可能回答】不能;當(dāng)鐵釘表面的鐵銹被清除完，酸將與鐵發(fā)生反應(yīng)。會腐蝕金屬。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象獲得對鐵銹、氧化銅與酸反應(yīng)的“宏觀表征”，通過書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式獲得鐵銹、氧化銅與酸反應(yīng)“符號表征”，最后通過討論為什么鹽酸、硫酸都能與金屬氧化物反應(yīng)，實現(xiàn)“宏觀表征”與“微觀表征”的切換。

環(huán)節(jié)5：總結(jié)酸的化學(xué)性質(zhì)，知道酸具有相似化學(xué)性質(zhì)的原因：酸溶液中都有H+

【微觀——宏觀表征】由于不同的酸溶液中都含有相同的H+，因而具有一些相同的化學(xué)性質(zhì)

1. 酸溶液能使酸堿指示劑顯示不同的顏色

2. 酸溶液能與活潑金屬反應(yīng)

3. 酸溶液與金屬氧化物反應(yīng)

【練習(xí)】“蝕刻”福娃印刷模板

“蝕刻”是制作印刷模板的一種方法.現(xiàn)用“蝕刻”的方法制作“福娃”的印刷模板，制作過程如下：

①用稀鹽酸除去金屬板表面的“銹斑”，再進行打磨處理;

②在金屬板上鍍一層防酸材料——蜂蠟;

③在上面刻出“福娃”圖象;

④用稀鹽酸對其表面進行處理，稀鹽酸就能“吃掉”金屬;

⑤除去蜂蠟鍍層，金屬板上顯出“福娃”。

根據(jù)上述制作過程回答下列問題：

（1）制作印刷模板的金屬可選用 ? ? ? ? ? ? （選填“鐵”、“銀”或“銅”）。

（2）制作此模板依據(jù)的原理是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

（3）寫出制作過程①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

。

設(shè)計意圖：通過總結(jié)酸的化學(xué)性質(zhì)，使得學(xué)生在頭腦中建立起酸的化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)知圖式，建立起酸的化學(xué)性質(zhì)的三重表征。習(xí)題的設(shè)計呼應(yīng)課前創(chuàng)設(shè)的情景，也是學(xué)生對酸的化學(xué)性質(zhì)的鞏固。

四、基于“三重表征”方式設(shè)計的《酸的化學(xué)性質(zhì)》的分階段教學(xué)

新課的教學(xué)是對酸的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)的第一階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了這節(jié)課之后在學(xué)生的腦中對酸的化學(xué)性質(zhì)會留有這樣的印象：鹽酸、硫酸之所以有共同的化學(xué)性質(zhì)是因為它們的水溶液中都有H+。例如，2012年廣州市中考題第25題就是對酸的共性的考查。題目中首先讓學(xué)生書寫三氧化二鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和現(xiàn)象，再告訴學(xué)生白醋、檸檬酸溶液也能與三氧化二鐵發(fā)生類似反應(yīng)，讓學(xué)生從微觀角度解釋反應(yīng)的原因。

例1：實驗室有鹽酸、白醋、檸檬酸三種溶液，回答下列問題：

（1）向三氧化二鐵中放入足量鹽酸，充分反應(yīng)后，觀察到的現(xiàn)象是 ? ? ? ，

反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ?? ? ?。

（2）白醋、檸檬酸溶液也能與三氧化二鐵發(fā)生類似反應(yīng)，說明白醋、檸檬酸溶液和鹽酸中都含有的離子是 ? ?? ?。

大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)新課之后，對酸的共性的理解并不存在障礙。但是對酸的個性的理解是存在障礙的。因此，酸的化學(xué)性質(zhì)第三階段的學(xué)習(xí)就是對酸的個性通過習(xí)題進行鞏固練習(xí)，適合在中考復(fù)習(xí)課中進行。教師可以設(shè)計幾道對酸共性和個性考查的題目，學(xué)生通過對比來學(xué)習(xí)酸的共性和個性。例如，2013年廣州市中考題第21題就是對酸的共性和個性的考查。題目中首先讓學(xué)生書寫稀硫酸與鐵粉、碳酸鈉和氯化鋇的化學(xué)方程式，再讓學(xué)生選出哪些反應(yīng)屬于酸的共同的化學(xué)性質(zhì)。要正確地解答這道題，學(xué)生必須要思考一個問題：硫酸的化學(xué)性質(zhì)是否全部都是因為H+引起的。硫酸在水溶液中不僅可以電離出H+還可以電離出SO42-.其實硫酸與氯化鋇之所以能夠發(fā)生反應(yīng)中，是因為生成了BaSO4白色沉淀。所以，“SO42-”才是正真的主角。

例2：硫酸、鹽酸是重要的化工原料。

（1）濃硫酸在實驗室常用作干燥劑，因為濃硫酸有 ? ? ?性。

（2）寫出稀硫酸與下列物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

①與鐵粉反應(yīng)： ?? ? ?;

②與碳酸鈉溶液反應(yīng)： ?? ? ;

③與氯化鋇溶液反應(yīng)： ? ? ? ?;

上述反應(yīng)中，屬于酸的共同性質(zhì)的是 ? ?? ?（填編號）

（3）鹽酸的下列用途中，不能用硫酸代替鹽酸的是 ? ? ? ?（填編號）

①金屬表面除銹②制造藥物氯化鋅③除去NaCl中的少量NaOH

無論是對酸的共性的分析，還是對酸的個性的分析，學(xué)生都可以運用“宏觀——微觀——符號”的三重表征方式進行。主要的分析過程為：先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式（符號表征），再描述出反應(yīng)的現(xiàn)象（宏觀表征），再根據(jù)方程式和現(xiàn)象，從微觀角度來分析產(chǎn)生宏觀現(xiàn)象的原因（微觀表征）。

五、基于“三重表征”方式設(shè)計的《酸的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)思考

酸的化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)采用“三重表征”的方式進行，讓學(xué)生通過不同角度對酸的化學(xué)性質(zhì)進行了意義建構(gòu)，有利于他們對酸的化學(xué)性質(zhì)的整體理解和把握?！叭乇碚鳌苯虒W(xué)同樣適用于“堿的化學(xué)性質(zhì)”、“中和反應(yīng)“和“鹽的化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué)。

通過第一階段《酸的化學(xué)性質(zhì)》的新課學(xué)習(xí)和第二階段酸的共性的習(xí)題鞏固，學(xué)生初步形成“宏觀——微觀——符號”的三重表征的思維方式，那么，在堿和鹽化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生就可以遵循三重表征的思維方式去學(xué)習(xí)堿和鹽的共性。

《酸的化學(xué)性質(zhì)》應(yīng)用“宏觀——微觀——符號”的三重表征的思維方式進行教學(xué)，堿和鹽的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)是對酸的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)方式的延續(xù)和鞏固。相對固定的教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生形成“宏觀——微觀——符號”的三重表征的思維方式，幫助學(xué)生從不同角度對酸堿鹽的知識進行建構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生形成酸堿鹽的學(xué)習(xí)思路，突破酸堿鹽的學(xué)習(xí)難點。

（此論文是廣東教育學(xué)會2014年度教育科研規(guī)劃小課題（課題編號：GDXKT2927）的研究成果）

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]畢華林，黃婕.國外關(guān)于化學(xué)學(xué)習(xí)水平的界定與研究進展[J].全球教育展望.2007.

[2]紀(jì)新慧.高中生化學(xué)三重表征思維方式的培養(yǎng)研究[D].山東師范大學(xué).2009.

[3]葉靜怡.“酸堿鹽”的分階段模式支持下的有效教學(xué)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2011.

[4]郭建虹.初中化學(xué)酸堿鹽教學(xué)策略有效性的研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2013.

[5]李友銀，蒲緒鳳.基于三重表征方式設(shè)計“鋁的重要化合物”教學(xué)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2011.

[6]課程教材研究所.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)九年級下冊[M].人民教育出版社：2012.

[7]廣州市教育局教學(xué)研究室.廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn).廣東省出版集團：2013.