高中必修化學(xué)“離子方程式”教學(xué)：現(xiàn)狀、策略與案例分析

楊梓生+吳菊華

摘要：闡述了高中必修化學(xué)“離子方程式”的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求，回顧了一線教師的教學(xué)現(xiàn)狀，分析學(xué)牛難以掌握離子方程式書寫技能的原因；認(rèn)為“離子方程式”教學(xué)的關(guān)鍵在丁促進(jìn)離子方程式意義理解、建構(gòu)微粒相互作用的認(rèn)識思維，并以此指導(dǎo)離子方程式的書寫；以學(xué)習(xí)心理學(xué)理論為指導(dǎo)，提出促進(jìn)意義理解從而掌握書寫規(guī)則的“離子方程式”教學(xué)四個(gè)階段，并對各階段的教學(xué)活動(dòng)與學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行了規(guī)劃；總括了“化學(xué)用語”類概念教學(xué)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：離子方程式；意義理解；書寫規(guī)則；概念教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號：1005-6629（2017）8-0033-04

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1“離子方程式”教學(xué)要求及現(xiàn)狀分析

1.1教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求

“離子方程式”是高中化學(xué)必修課程的重要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)與表征電解質(zhì)在水溶液中相互作用的重要工具。它和“化學(xué)方程式”一樣，屬于反映與表征物質(zhì)性質(zhì)及其變化的“化學(xué)用語”類基本概念，包含了“離子方程式”概念以及“離子方程式書寫”的化學(xué)技能兩部分內(nèi)容。因此，“離子方程式”的學(xué)習(xí)，不僅需要理解“離子方程式”概念的內(nèi)涵意義，而且還要掌握“離子方程式書寫”的技能。從理論上講，概念的內(nèi)涵意義和書寫技能高度相關(guān)，前者是后者的基礎(chǔ)、后者是前者的外在表現(xiàn)。因此，對于“離子方程式”的教學(xué)，應(yīng)將“離子方程式”概念及其書寫視為一個(gè)系統(tǒng)，并在把握概念內(nèi)涵意義基礎(chǔ)上開展書寫教學(xué)。

1.2教學(xué)現(xiàn)狀及原因分析

目前，教師執(zhí)教該內(nèi)容的普遍方式是：在演示實(shí)驗(yàn)（往氯化鋇溶液中滴加稀硫酸）的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生觀察現(xiàn)象并書寫化學(xué)方程式；接著，從電解質(zhì)電離角度分析點(diǎn)撥，歸納離子反應(yīng)的概念及其條件，指出離子反應(yīng)可用離子方程式表示；之后，以上述反應(yīng)為例，通過“寫、拆、刪、查”等步驟完成離子方程式書寫，并安排書寫訓(xùn)練；最后，總結(jié)離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)、離子方程式書寫的方法與步驟。這樣的教學(xué)將重點(diǎn)放在離子方程式書寫及其訓(xùn)練上，并認(rèn)為先告訴學(xué)生書寫規(guī)則再強(qiáng)化書寫訓(xùn)練是一種便捷高效、提高成績的方法。

事實(shí)證明，這樣的教學(xué)無法讓學(xué)生很好地掌握這一技能，導(dǎo)致學(xué)生在“離子方程式書寫”、“離子方程式可以表示一類反應(yīng)”的認(rèn)識上存在困難。因?yàn)?，教師沒有關(guān)注“離子方程式”概念教學(xué)，只是在簡單交代“用實(shí)際參加反應(yīng)的離子符號來表示反應(yīng)的式子叫做離子方程式”的基礎(chǔ)上.直奔離子方程式書寫步驟與要求。由于學(xué)生缺乏對電解質(zhì)溶液微粒及作用的探究與思考，沒能領(lǐng)悟“離子方程式”概念的內(nèi)涵意義及其內(nèi)隱的認(rèn)識思維，雖然暫時(shí)記住了書寫離子方程式的程序，但只能知其然（書寫步驟要求）而不知其所以然（書寫步驟要求背后隱含的認(rèn)識思維）。

2 “離子方程式”教學(xué)關(guān)鍵及教學(xué)策略

2.1 “離子方程式”的教學(xué)關(guān)鍵及認(rèn)識過程

化學(xué)用語類概念反映（內(nèi)隱）了化學(xué)學(xué)科表達(dá)物質(zhì)性質(zhì)及其變化的特有思維方式。那么，“離子方程式”這一化學(xué)用語類概念反映了怎樣的認(rèn)識思維？由于離子方程式是表征電解質(zhì)溶液中離子相互作用及其結(jié)果的符號系統(tǒng)，是電解質(zhì)溶液相互作用的現(xiàn)象和本質(zhì)的認(rèn)識工具，因而反映了審視電解質(zhì)溶液系統(tǒng)哪些微粒發(fā)生作用、怎樣作用及作用結(jié)果如何的“微粒作用觀”的認(rèn)識思維。

顯然，“離子方程式”反映的上述認(rèn)識思維，決定書寫離子方程式時(shí)必須考慮溶液系統(tǒng)存在何種離子、哪些離子發(fā)生作用及其作用結(jié)果如何等，并按相應(yīng)邏輯組織并轉(zhuǎn)化為書寫規(guī)則。因此，離子方程式書寫規(guī)則是“微粒作用觀”認(rèn)識思維的外顯化。而認(rèn)識“離子方程式”概念反映的思維，理應(yīng)從離子方程式意義人手。只有明確離子方程式用參加反應(yīng)離子的符號來表示反應(yīng)、揭示了電解質(zhì)溶液作用的本質(zhì)與規(guī)律等，才可能立足于微粒及其作用的角度、從離子反應(yīng)的本質(zhì)與條件等方面去思考與分析電解質(zhì)溶液反應(yīng)、建立“宏觀一微觀一符號”三重表征的化學(xué)學(xué)科思維。

由于“微粒作用觀”是離子方程式書寫規(guī)則的思維內(nèi)核，而理解離子方程式內(nèi)涵意義又是建構(gòu)“微粒作用觀”認(rèn)識思維的基礎(chǔ)，因此“離子方程式”教學(xué)的關(guān)鍵，在于引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟“離子方程式”內(nèi)涵意蘊(yùn)、建構(gòu)審視電解質(zhì)溶液反應(yīng)的認(rèn)識思維，進(jìn)而把握離子方程式書寫規(guī)則。這三個(gè)方面的認(rèn)識要求與認(rèn)識思路如圖1。

2.2促進(jìn)意義理解與規(guī)則掌握的教學(xué)策略

學(xué)習(xí)心理學(xué)理論指：教學(xué)的挑戰(zhàn)在于無法將學(xué)習(xí)任務(wù)強(qiáng)加給學(xué)生，需要引導(dǎo)學(xué)生自覺融入學(xué)習(xí)。而自覺融入學(xué)習(xí)的前提是讓學(xué)生意識到認(rèn)知沖突或價(jià)值，形成積極的學(xué)習(xí)心向。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中增進(jìn)意義理解、煉制知識體系，并將自己煉制的知識體系應(yīng)用到具體情境中，在問題解決中建構(gòu)認(rèn)識思維、完善知識體系并進(jìn)一步領(lǐng)悟知識意義。根據(jù)這一理論，可采用圖2所示教學(xué)思路與策略開展教學(xué)，最終達(dá)成對“離子方程式”意義理解與書寫規(guī)則的掌握。

采用上述流程開展教學(xué)，應(yīng)先創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生關(guān)于化學(xué)反應(yīng)表示方法的認(rèn)知沖突及對“離子方程式”的注意，形成為何學(xué)習(xí)、如何書寫“離子方程式”的學(xué)習(xí)意向；接著，通過設(shè)置相關(guān)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考、分析加工，認(rèn)識“離子方程式”功能價(jià)值，增進(jìn)“離子方程式”意義理解，并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)如何書寫離子方程式的學(xué)習(xí)意向；在此基礎(chǔ)上，通過分析與討論，提出書寫離子方程式的思路方法，并開展模仿實(shí)踐，建構(gòu)離子方程式的書寫規(guī)則；最后，引導(dǎo)學(xué)生在具體情境中運(yùn)用習(xí)得的規(guī)則去分析、解決問題，進(jìn)一步豐富、完善并達(dá)到自動(dòng)化階段，從而掌握熟練的書寫技能、深化對離子方程式意義的理解。

3 “離子方程式”教學(xué)的活動(dòng)規(guī)劃

根據(jù)前文分析，促進(jìn)意義理解與規(guī)則掌握的“離子方程式”教學(xué)主要包含四個(gè)階段，各階段教學(xué)預(yù)期目標(biāo)與任務(wù)安排簡介如下

3.1階段一：注意與預(yù)期，形成學(xué)習(xí)心向

任務(wù)1：（1）寫出HC1和NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式；（2）該反應(yīng)也可用“H⁺+OH^-=H₂o”這一“離子方程式”表示。①指出兩種化學(xué)反應(yīng)表達(dá)方式的差異；②結(jié)合電解質(zhì)電離的知識，談?wù)剬﹄x子方程式及其書寫的認(rèn)識。endprint

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生對比感知化學(xué)方程式和離子方程式表示中和反應(yīng)的差異，并在分析基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)離子方程式并未標(biāo)注Na⁺和Cl^-等微粒，從而引發(fā)認(rèn)知沖突，形成開展為何不需要表示這些離子的探究學(xué)習(xí)心向。在此基礎(chǔ)上，給出“結(jié)合電解質(zhì)電離”的思路提示并交流討論，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后體系中均存在Na⁺和Cl^-，表明未參與反應(yīng)，初步感知離子方程式表達(dá)微粒間真實(shí)作用、用真實(shí)參與反應(yīng)的離子表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的意義和書寫要求，初步建立從微粒視角分析物質(zhì)反應(yīng)的基本思路。

3.2階段二：觀察與分析，促進(jìn)意義理解

任務(wù)2：用離子方程式“H⁺+OH^-=H₂o”表示HC1和NaOH反應(yīng)，意味著H⁺與OH^-參與反應(yīng)并生成H₂o、Na⁺和Cl^-并未參與反應(yīng)。（1）觀察下列實(shí)驗(yàn)并描述現(xiàn)象：①取lOmL 0.2mol·L^-1的NaOH溶液（含2～3滴酚酞），分三次加入體積共lOmL的0.2mol·L^-1的鹽酸，并測最終所得混合溶液的pH及電導(dǎo)率；②用同一裝置測20mLO.lmol·L^-1的NaCl溶液的pH及電導(dǎo)率，并與①對比（注：如果學(xué)生情況較好，也可以讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)）；（2）哪些事實(shí)現(xiàn)象證明用“H⁺+OH^-=H₂o”表示HCl和NaOH反應(yīng)的前述分析是可靠的；（3）結(jié)合前述分析并填寫表1，進(jìn)一步談對“離子方程式”的認(rèn)識。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合實(shí)驗(yàn)活動(dòng)并獲取溶液pH及電導(dǎo)率相等的事實(shí)，確證H⁺與OH^-參與反應(yīng)而Na⁺和Cl^-未參與反應(yīng)的推理，進(jìn)一步認(rèn)識到前階段感知的離子方程式意義及書寫要求等的正確性與合理性；同時(shí)，根據(jù)表格呈現(xiàn)的電解質(zhì)溶液反應(yīng)的分析思路，深化對離子方程式反映電解質(zhì)溶液反應(yīng)微觀本質(zhì)的認(rèn)識，建立審視電解質(zhì)溶液系統(tǒng)哪些微粒發(fā)生作用、怎樣作用及作用結(jié)果如何的“微粒作用觀”的認(rèn)識思維，加深對電解質(zhì)溶液反應(yīng)的宏觀、微觀和符號三方面及其相關(guān)關(guān)系的認(rèn)識。

任務(wù)3：HC1與KOH、H₂So₄與NaOH也能發(fā)生反應(yīng)。（1）結(jié)合電解質(zhì)在水溶液中行為及相互作用的分析，思考可用怎樣的離子方程式來表示這兩個(gè)反應(yīng)？（2）對比前述三個(gè)反應(yīng)，你將發(fā)現(xiàn)它們的離子方程式有何特點(diǎn)？從反應(yīng)物和生成物的類別、反應(yīng)類型上看，它們有何共同之處？

任務(wù)4：總結(jié)對離子方程式的認(rèn)識，并談?wù)動(dòng)秒x子方程式表示化學(xué)反應(yīng)有何優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：將初步建立的審視電解質(zhì)溶液反應(yīng)的“微粒作用觀”認(rèn)識思維遷移到新的情境中，結(jié)合對其他具體的中和反應(yīng)的微觀作用的分析，認(rèn)識到三個(gè)不同的中和反應(yīng)微觀本質(zhì)相一致并能用同一離子方程式表示，深化對“微粒作用觀”分析思維的理解、感悟到離子方程式能表示一類化學(xué)反應(yīng)；領(lǐng)悟到離子方程式連接宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)的內(nèi)涵意義，體驗(yàn)到離子方程式具有表達(dá)簡潔、反映本質(zhì)、可表示一類反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，認(rèn)識到掌握好離子方程式書寫的重要性和必要性。

3.3階段三：模仿與加工，建構(gòu)書寫規(guī)則

任務(wù)5：結(jié)合對離子方程式的認(rèn)識并參照表1，思考書寫離子方程式時(shí)要考慮哪些方面？請以BaCl₂，與Na₂Co₃溶液反應(yīng)的離子方程式書寫為例來談?wù)劇?/p>

任務(wù)6：按照你的思路，書寫B(tài)a（OH）₂與Na₂So₄溶液、H₂So₄與Na₂Co₃溶液反應(yīng)的離子方程式。

任務(wù)7：請概括總結(jié)如何書寫離子方程式的思路與步驟。

設(shè)計(jì)思路：根據(jù)表1關(guān)于分析電解質(zhì)溶液反應(yīng)思路的外顯步驟和離子方程式表達(dá)真實(shí)參與反應(yīng)離子的認(rèn)識，在模仿分析基礎(chǔ)上，書寫B(tài)aCl₂與Na₂2Co₃溶液反應(yīng)的離子方程式，初步建構(gòu)“分析溶液所含微粒一確定參與反應(yīng)的微粒一表達(dá)微粒作用及其結(jié)果”的離子方程式書寫思路；在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用建構(gòu)起來的書寫思路指導(dǎo)Ba（OH）₂與Na₂So₄溶液、H₂So₄與Na₂Co₃溶液反應(yīng)的離子方程式的書寫，檢驗(yàn)與完善離子方程式的書寫思路與規(guī)則，深化對離子方程式連接宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)的理解。

3.4 階段四：遷移與應(yīng)用，完善規(guī)則并熟練運(yùn)用

任務(wù)8：請寫出 H₂So₄與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)的離子方程式。

任務(wù)9：對于硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng)，同學(xué)們寫出了“H⁺+s（o_{4）^2-+Ba²⁺+OH^-=BaS04+H2o”和“2H⁺+s（o4）^2-+Ba²⁺+2oH^-=BaS04+2H2o”兩個(gè)不同的表達(dá)式。請思考：（1）兩個(gè)不同表達(dá)式是否符合前述概括的離子方程式書寫要求？（2）對于這兩個(gè)離子方程式，究竟哪個(gè)才是正確的？為什么？[注：若學(xué)生難以判斷，可先給予如下任務(wù)鋪墊：現(xiàn)有1L O.lmol·L^-1的H2so4、Ba（OH）2溶液，將兩者混合，參與反應(yīng)的四種離子的物質(zhì)的量之比是多少？]（3）通過分析，你對離子方程式書寫又有何新認(rèn)識？}

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)前面建構(gòu)的書寫思路，學(xué)生能夠關(guān)注參與反應(yīng)離子的種類，但對數(shù)目或配比則容易忽視。因而，本階段試圖讓學(xué)生自行嘗試書寫H₂SO₄與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)的離子方程式，并經(jīng)過任務(wù)9的定量分析討論，認(rèn)識到離子方程式的書寫不僅要關(guān)注誰來參與反應(yīng)、反應(yīng)結(jié)果如何的問題，而且還要關(guān)注參與反應(yīng)離子配比的問題。至此，學(xué)生將建構(gòu)起完備的書寫思路。

任務(wù)10：對于“Ba²⁺+c（o_{3）^2-=BaCO3”這一離子反應(yīng)，它能代表哪些不同的鹽之間發(fā)生反應(yīng)？請結(jié)合鹽的組成及在水溶液中的行為，談?wù)勀愕恼J(rèn)識。}

設(shè)計(jì)意圖：給出具體的離子方程式，要求學(xué)生從物質(zhì)組成及其在水溶液中行為的角度進(jìn)行逆向分析，推斷該離子方程式所能代表的具體反應(yīng)，不僅能夠檢測學(xué)生對離子反應(yīng)條件、離子方程式書寫等的掌握情況，而且深化對離子方程式可表示一類反應(yīng)的認(rèn)識，同時(shí)有助于學(xué)生理解離子方程式還能夠反映物質(zhì)組成、性質(zhì)、反應(yīng)及其相互關(guān)系，拓展對離子方程式意義的認(rèn)識。

4結(jié)語

中學(xué)化學(xué)課程中有許多“化學(xué)用語”類概念，如“化學(xué)方程式”、“離子方程式”、“熱化學(xué)方程式”、“水解方程式”等。這些概念具有掌握概念涵義、學(xué)習(xí)書寫技能的多重要求。由于此類化學(xué)概念內(nèi)隱著研究與表征物質(zhì)性質(zhì)及其變化的認(rèn)識思維，而其內(nèi)隱的認(rèn)識思維恰恰是掌握書寫技能的前提和基礎(chǔ)，因此教學(xué)時(shí)不能僅僅關(guān)注書寫技能而忽視對概念意義及其思維的深刻理解，否則將難以有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。此類概念教學(xué)的關(guān)鍵，顯然要引導(dǎo)學(xué)生在具體情境中通過觀察與分析、訓(xùn)練與應(yīng)用，從而建立起相應(yīng)的物質(zhì)性質(zhì)及其變化的認(rèn)識思路、建立起“宏觀一微觀一符號”三者內(nèi)在邏輯，實(shí)現(xiàn)從宏觀、微觀和符號三個(gè)層次上認(rèn)識“化學(xué)用語”類概念.突破化學(xué)用語學(xué)習(xí)的“瓶頸”并予以科學(xué)、規(guī)范地表達(dá)。