化學(xué)PIC教學(xué)模式的實(shí)踐應(yīng)用

陳銳彬

摘要：PIC教學(xué)模式是一種以“問(wèn)題—探究—建構(gòu)（Problem-Inquiry-Construct）”為主線(xiàn)的化學(xué)探究式教學(xué)模式，以問(wèn)題為中心，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系。在“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”課中運(yùn)用這種教學(xué)模式設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，以各個(gè)問(wèn)題情景為明線(xiàn)，以知識(shí)建構(gòu)為暗線(xiàn)。

關(guān)鍵詞：PIC教學(xué)模式；實(shí)驗(yàn)探究；難溶電解質(zhì)；溶解平衡

文章編號(hào)：1008-0546（2016）05-0048-04 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.020

化學(xué)探究教學(xué)中的“問(wèn)題—探究—建構(gòu)（Problem-Inquiry-Construct）”模式，簡(jiǎn)稱(chēng)化學(xué)PIC教學(xué)模式，將化學(xué)探究教學(xué)過(guò)程分為提問(wèn)、猜想、驗(yàn)證、解釋、遷移5個(gè)階段，逐步實(shí)踐探究學(xué)習(xí)的要求。本教學(xué)模式旨在使學(xué)生體驗(yàn)到探究過(guò)程，了解科學(xué)的本質(zhì)，并能在新形勢(shì)下形成對(duì)問(wèn)題的合理解釋[1]。

化學(xué)概念課是高中化學(xué)課程的重要組成部分，但由于其比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往缺乏興趣和耐心。本文以“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”為例，采用PIC教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求展現(xiàn)一節(jié)具有探究學(xué)習(xí)性質(zhì)的概念型新課。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)思路

以難溶電解質(zhì)溶解平衡建構(gòu)概念為主線(xiàn)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)為方法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)、類(lèi)比教學(xué)為手段，構(gòu)建以化學(xué)概念為目標(biāo)的一種教學(xué)思路。

2. 教學(xué)方法

PIC教學(xué)模式以問(wèn)題為中心，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系。在本節(jié)課中筆者運(yùn)用這種教學(xué)模式設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，以各個(gè)問(wèn)題情景為明線(xiàn)，以知識(shí)建構(gòu)為暗線(xiàn)。

3. 教學(xué)流程

二、教學(xué)目標(biāo)（見(jiàn)表1）

三、教學(xué)重難點(diǎn)

通過(guò)理論探究及實(shí)驗(yàn)探究，掌握難溶電解質(zhì)的溶解平衡；

學(xué)會(huì)從平衡角度分析判斷溶解平衡的移動(dòng)。

四、教學(xué)環(huán)節(jié)

情景引入：展示圖片，設(shè)置問(wèn)題

[提問(wèn)] 課本向我們提的第一個(gè)問(wèn)題是：1、Ag+和Cl- 結(jié)合生成AgCl的反應(yīng)能進(jìn)行到底嗎？

[展示]在日常生活生產(chǎn)中，像這樣的問(wèn)題還有很多。

2、吃糖過(guò)多為何會(huì)產(chǎn)生齲齒？

3、“鋇餐”為何不選擇BaCO3？

4、溶洞是如何形成的？

[板書(shū)]第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡

[設(shè)計(jì)意圖]連續(xù)設(shè)問(wèn)，創(chuàng)造問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn)，并帶著疑問(wèn)進(jìn)入課堂。從教材中Ag+和Cl- 反應(yīng)的限度問(wèn)題開(kāi)始，連續(xù)提出了齲齒的產(chǎn)生、醫(yī)學(xué)上的“鋇餐”、溶洞的形成等問(wèn)題。把疑問(wèn)從化學(xué)平衡的理論一步一步地帶到生活中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論去解決生活問(wèn)題。

任務(wù)1：建立飽和NaCl溶液的溶解平衡

[過(guò)渡]為了找到問(wèn)題的答案，我們需要研究難溶電解質(zhì)的溶解平衡。而在此之前，我們得先從建立可溶電解質(zhì)的溶解平衡入手，由易到難，水到渠成。

[展示]室溫下NaCl的飽和溶液，并明確NaCl的溶解是在水分子的作用下實(shí)現(xiàn)的。

[提問(wèn)] 欲使該溶液中的NaCl析出的方法有哪些？

[回答]加熱濃縮（蒸發(fā)結(jié)晶）。

[提問(wèn)]在該溶液中滴加幾滴濃鹽酸，有何現(xiàn)象出現(xiàn)？

[演示實(shí)驗(yàn)] 取1mL飽和NaCl溶液于試管中，滴加2～3滴濃鹽酸，觀(guān)察到大量白色沉淀產(chǎn)生。

[討論]你認(rèn)為出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是什么？

[分析]從溶液中離子的組成判斷，析出的沉淀只能是NaCl晶體。由于加入濃鹽酸，使c（Cl-）增大，從而使溶液中Na+和Cl-結(jié)晶速率加快，故有NaCl晶體析出。

[板書(shū)]建立平衡：NaCl（s）Na+（aq）+ Cl-（aq）

改變條件：溶液中c（Cl-）增大

平衡移動(dòng)：平衡左移

造成結(jié)果：NaCl晶體析出

[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，結(jié)合化學(xué)平衡解決問(wèn)題，初步認(rèn)識(shí)飽和NaCl溶液中也存在溶解平衡現(xiàn)象，逐步建構(gòu)可溶性電解質(zhì)的溶解平衡，為難溶性電解質(zhì)的溶解平衡的建立做鋪墊。

任務(wù)2：建立Mg（OH）2沉淀的溶解平衡

[過(guò)渡] 可溶性電解質(zhì)溶液存在溶解平衡，難溶（不溶）電解質(zhì)溶液是否也存在溶解平衡？

[講解]我們知道，溶液中有難溶于水的沉淀生成是離子發(fā)生的條件之一。例如，MgCl2溶液和NaOH溶液混合，生成白色沉淀Mg（OH）2（Mg2+ + 2OH- Mg（OH）2↓）。

[引導(dǎo)]查閱Mg（OH）2的溶解性——不溶。為了驗(yàn)證Mg（OH）2的溶解性，我們將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

[分組實(shí)驗(yàn)] 取少量Mg（OH）2于試管中，加入約2mL蒸餾水，振蕩，再滴入2～3滴酚酞溶液。

觀(guān)察到：試管中仍有白色固體，加入酚酞后溶液變紅。

[提問(wèn)]你認(rèn)為出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是什么？

[分析] 溶液變紅→溶液呈堿性→溶液中有足量OH-→有少量Mg（OH）2溶解。

[板書(shū)]Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+ 2OH-（aq）

[設(shè)問(wèn)]溶解性表錯(cuò)了嗎？

[分組討論]查閱溶解度表與溶解性表，談?wù)勀銓?duì)“溶”與“不溶”的理解。

[講解]習(xí)慣上，將溶解度小于0.01g的電解質(zhì)稱(chēng)為難溶電解質(zhì)。溶與不溶是相對(duì)的，不存在絕對(duì)不溶的物質(zhì)。

[過(guò)渡]既然Mg（OH）2沉淀在溶液中存在少量溶解現(xiàn)象，那么它應(yīng)該存在溶解平衡。

[展示]Mg（OH）2固體在水分子的作用下溶解變成離子及離子通過(guò)碰撞重新結(jié)合為Mg（OH）2沉淀的微觀(guān)過(guò)程。

[講解]從固體溶解的角度理解Mg（OH）2在溶液中存在兩個(gè)過(guò)程：一方面，少量 Mg（OH）2沉淀溶解在水中形成Mg2+和OH-；另一方面，溶液中的Mg2+和OH- 結(jié)合成沉淀在Mg（OH）2表面析出。

[板書(shū)]Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+ 2OH-（aq）

[提問(wèn)]難溶電解質(zhì)[如Mg（OH）2]在溶液中什么時(shí)候就算達(dá)到溶解平衡？

[回答]在一定條件下，當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時(shí)，形成Mg（OH）2飽和溶液，即建立了動(dòng)態(tài)的溶解平衡。

[引導(dǎo)]結(jié)合化學(xué)平衡的定義，請(qǐng)同學(xué)們?cè)趯W(xué)案上填寫(xiě)難溶電解質(zhì)溶解平衡的定義。

[板書(shū)]1、難溶電解質(zhì)溶解平衡的定義

[總結(jié)]在一定條件下，難溶電解質(zhì)溶解成離子的速率和離子結(jié)合成沉淀的速率相等，溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)，就是難溶電解質(zhì)的溶解平衡狀態(tài)。

[引導(dǎo)]結(jié)合化學(xué)平衡的特征，請(qǐng)大家歸納出難溶電解質(zhì)溶解平衡的特征。

[板書(shū)]2、特征：逆、等、動(dòng)、定、變

[總結(jié)]逆→可逆過(guò)程

等→v（溶解）= v（沉淀），溶液達(dá)到飽和

動(dòng)→動(dòng)態(tài)平衡，v（溶解）= v（沉淀）≠ 0

定→溶液中各離子濃度保持不變

變→條件改變，平衡發(fā)生移動(dòng)

[引導(dǎo)]如何用方程式表示Mg（OH）2的溶解平衡過(guò)程？

[板書(shū)]3、表達(dá)式：Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+ 2OH-（aq）

[練習(xí)]請(qǐng)書(shū)寫(xiě)以下物質(zhì)溶解平衡的表達(dá)式：氯化銀、氫氧化鋁。

[回答]AgCl（s）Ag+（aq）+Cl-（aq）

Al（OH）3（s）Al3+（aq）+3OH-（aq）

[學(xué)以致用]1、Ag+和Cl-的反應(yīng)能進(jìn)行到底嗎？

[分析]Ag+和Cl-反應(yīng)產(chǎn)生的AgCl沉淀存在溶解平衡。生成沉淀的離子反應(yīng)不能真正進(jìn)行到底。所謂沉淀完全在化學(xué)上通常指殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol/L。

[引導(dǎo)]難溶電解質(zhì)存在溶解平衡，平衡在什么情況下會(huì)發(fā)生移動(dòng)呢？結(jié)合化學(xué)平衡的影響因素，請(qǐng)大家歸納出難溶電解質(zhì)溶解平衡的影響因素。

[板書(shū)]4、影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素

[匯報(bào)]（1）內(nèi)因：電解質(zhì)本身的性質(zhì)（主因）

（2）外因：

①濃度：減小離子濃度或加水，平衡向沉淀溶解的方向移動(dòng)。

②溫度：升高溫度，促進(jìn)多數(shù)沉淀溶解。[特例：Ca（OH）2]

[設(shè)計(jì)意圖]任務(wù)2是這節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的宏觀(guān)理解，結(jié)合Mg（OH）2溶解平衡的微觀(guān)解釋?zhuān)\(yùn)用“問(wèn)題—探究—建構(gòu)”P(pán)IC模式，通過(guò)類(lèi)比、歸納，引導(dǎo)學(xué)生自主得出難溶電解質(zhì)溶解平衡的定義、特征、表達(dá)式和影響因素，突破了這節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。

學(xué)以致用：重回情景，解釋生活生產(chǎn)中具體問(wèn)題

[學(xué)以致用]2、人體牙齒主要的無(wú)機(jī)成分是羥基磷灰石[Ca5（PO4）3（OH）]，其存在溶解平衡：

Ca5（PO4）3（OH）（s）5Ca2+（aq）+ 3PO43-（aq）+OH-（aq）

如果我們吃過(guò)多甜食，口腔中殘留的食物在酶的作用下，會(huì)分解產(chǎn)生酸性物質(zhì)，易導(dǎo)致齲齒的發(fā)生。

[回答]酸性物質(zhì)含大量H+，能結(jié)合OH-使c（OH-）減小，羥基磷灰石的溶解平衡向溶解方向移動(dòng)，結(jié)果牙齒溶解了，形成齲齒。

[引導(dǎo)]從溶解平衡的角度分析問(wèn)題有三個(gè)步驟：條件改變——平衡移動(dòng)——造成結(jié)果。

[學(xué)以致用]3、由于Ba2+有毒，所以水溶性鋇鹽不能用作“鋇餐”。BaCO3和BaSO4都是難溶于水的，但是BaCO3不可用作鋇餐，而B(niǎo)aSO4則可以。

[回答]胃酸（主要成分是鹽酸）與CO32-反應(yīng)，使BaCO3的溶解平衡右移，造成Ba2+濃度增大而引起人體中毒。

[設(shè)計(jì)意圖]①緊扣情景引入，引導(dǎo)學(xué)生從難溶電解質(zhì)溶解平衡的角度解釋齲齒的成因，“鋇餐”的選擇問(wèn)題，達(dá)到學(xué)以致用的目的；②培養(yǎng)學(xué)生從難溶電解質(zhì)溶解平衡的角度分析問(wèn)題和文字表達(dá)的能力。

任務(wù)3：驗(yàn)證Mg（OH）2沉淀溶解平衡的移動(dòng)

[拓展延伸] 為了更好地理解難溶電解質(zhì)溶解平衡及平衡的移動(dòng)，我們將對(duì)一些影響因素進(jìn)行深入分析。

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]Mg（OH）2存在以下平衡：Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+ 2OH-（aq），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解。

[回答]1、升高溫度；2、加入蒸餾水；3、加入鹽酸；4、加入NH4Cl溶液……

[提問(wèn)]加入NH4Cl溶液真能促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解？

[演示實(shí)驗(yàn)]取1mL 1mol/L MgCl2溶液于試管中，加入1mL 2mol/L NaOH溶液，振蕩。待完全反應(yīng)生成Mg（OH）2沉淀后，再加2～3mL NH4Cl溶液，振蕩。觀(guān)察到白色沉淀逐漸溶解。

[拓展延伸]思考NH4Cl溶液為什么能促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解？

[討論匯報(bào)]討論后有兩種預(yù)測(cè)結(jié)論：① 部分學(xué)生認(rèn)為NH4Cl在水中完全電離出NH4+，NH4+結(jié)合OH- 使沉淀溶解；② 部分學(xué)生認(rèn)為NH4Cl水解顯酸性消耗OH-使沉淀溶解。

[引導(dǎo)]現(xiàn)在的問(wèn)題是：到底是NH4+促進(jìn)沉淀溶解還是H+促進(jìn)沉淀溶解？

[提問(wèn)]結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，請(qǐng)大家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證剛才的預(yù)測(cè)。

[引導(dǎo)]我們知道，酸是可以和堿反應(yīng)使Mg（OH）2沉淀溶解的，也就是說(shuō)足量H+可以促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解。那么我們要驗(yàn)證的是足量NH4+能否促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解。NH4Cl水解顯酸性顯然不是合適的試劑，若要排除H+的干擾，盡量選擇中性試劑。

[幫助]桌面上有CH3COONH4 溶液，幾乎呈中性。

[分組實(shí)驗(yàn)] 取1mL 1mol/L MgCl2溶液于試管中，加入1mL 2mol/L NaOH溶液，振蕩。待完全反應(yīng)生成Mg（OH）2沉淀后，再加2～3mL CH3COONH4 溶液，振蕩。

[觀(guān)察驗(yàn)證]沉淀逐漸溶解，說(shuō)明是NH4+結(jié)合OH-使沉淀溶解。

[講解]溶液中離子的行為是復(fù)雜的，有多種因素在影響著，我們要確定哪種因素是主要的。NH4Cl在水中完全電離出NH4+，只有極少數(shù)發(fā)生水解，因此NH4+結(jié)合OH-使沉淀溶解是主要影響因素。但少數(shù)NH4+水解后產(chǎn)生的H+也能結(jié)合OH-使沉淀溶解，只是在這個(gè)問(wèn)題上它不是主要因素。像AlCl3使Mg（OH）2沉淀溶解的原理也是一樣的。

[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，加深對(duì)難溶電解質(zhì)溶解平衡的理解；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，解決了溶解平衡移動(dòng)的認(rèn)知障礙，并使學(xué)生再次親身體會(huì)并感受難溶電解質(zhì)中存在溶解平衡現(xiàn)象。

小結(jié)歸納：難溶電解質(zhì)的溶解平衡

[投影]難溶電解質(zhì)的溶解平衡

1、定義：

2、特征：逆、等、動(dòng)、定、變

3、表達(dá)式：Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+ 2OH-（aq）

4、影響因素：內(nèi)因（物質(zhì)本身）；外因（c、T）

[科學(xué)視野] 溶洞都分布在由石灰?guī)r組成的山巖中，石灰?guī)r的主要成分是CaCO3，當(dāng)遇到溶有CO2的水時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成溶解度較大的Ca（HCO3）2。

CaCO3（s）Ca2+（aq）+CO32-（aq）

CO32-+CO2+H2OHCO3-

溶有Ca（HCO3）2的水遇熱或壓強(qiáng)突然變小時(shí)，溶解在水里的Ca（HCO3）2就會(huì)分解，重新生成CaCO3沉積下來(lái)，同時(shí)放出CO2：Ca （HCO3）2CaCO3 + CO2↑+H2O，洞頂?shù)乃诰徛蛳聺B透時(shí)，水中的Ca（HCO3）2發(fā)生上述反應(yīng)，有的會(huì)沉積在洞頂，有的會(huì)沉積在洞底，洞頂?shù)男纬社娙槭?，而洞底的形成石筍，當(dāng)鐘乳石與石筍連接在一起時(shí)就形成石柱。

[作業(yè)]

《課時(shí)作業(yè)》+《每課一題》

五、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)思路是先創(chuàng)設(shè)多問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行探究；通過(guò)3個(gè)任務(wù)，幫助學(xué)生建構(gòu)難溶電解質(zhì)溶解平衡的模型及溶解平衡移動(dòng)的思維；最后再用所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于情景，解決問(wèn)題。

在評(píng)課過(guò)程中，老師們普遍認(rèn)可PIC（問(wèn)題—探究—建構(gòu)）教學(xué)模式的應(yīng)用價(jià)值，并提出應(yīng)大力推廣。這種問(wèn)題驅(qū)動(dòng)—實(shí)驗(yàn)探究—概念建構(gòu)的教學(xué)模式適用于新課標(biāo)下的化學(xué)概念型新課，以其趣味性、實(shí)用性、自主性獲得學(xué)生的喜愛(ài)。課后的調(diào)查反饋出了學(xué)生對(duì)難溶電解質(zhì)的溶解平衡模型掌握得比較牢固，對(duì)用文字解釋溶解平衡移動(dòng)的問(wèn)題也能適當(dāng)遷移應(yīng)用。

還有，部分老師認(rèn)為本節(jié)課的知識(shí)體系的構(gòu)建完全建立在探究學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，讓學(xué)生過(guò)程緊張、有序而不冗長(zhǎng)。通過(guò)“向溶液中滴加濃鹽酸，有何現(xiàn)象？”“Mg（OH）2固體加入蒸餾水后再滴加酚酞，溶液會(huì)不會(huì)變紅？”“加入NH4Cl溶液真能促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解？”“NH4Cl溶液為什么能促進(jìn)Mg（OH）2沉淀溶解？”的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生燃起探究熱情，對(duì)未知領(lǐng)域的探索充滿(mǎn)欲望，進(jìn)而使課堂有趣且緊張，活潑且有序。

不足之處是在建構(gòu)難溶電解質(zhì)的溶解平衡的模型時(shí)，只使用“三重表征”方法，如果能夠運(yùn)用圖像建構(gòu)“四重表征”會(huì)更好。另外本節(jié)課沒(méi)有完全按照教材體系授課，而是將第四節(jié)內(nèi)容進(jìn)行整合，旨在學(xué)生能夠理解難溶電解質(zhì)的溶解平衡的模型，故沒(méi)有引入定量因素Ksp，而是將其放在下一個(gè)課時(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王肇源.新課程模式下化學(xué)探究教學(xué)的PIC模式[J].吉林教育·教科研版，2007，（5）