巧用“類價二維圖”，構(gòu)建思維模型

摘 要：元素化合物知識是中學(xué)化學(xué)的重要組成部分，許多化學(xué)基本原理都是建立在元素化合物知識基礎(chǔ)上的。元素化合物知識繁瑣龐雜，規(guī)律性弱，學(xué)習(xí)方法單一，學(xué)習(xí)難度較大，不少學(xué)生靠死記硬背來掌握這部分知識，費時費力，效果并不明顯。究其原因主要在于知識體系錯綜復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生對知識的貯存和提取困難，不能進(jìn)行有效的遷移。所以對于元素及其化合物的復(fù)習(xí)，應(yīng)該在老師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生積極主動參與，形成一個有序的知識網(wǎng)絡(luò)，以便更好地記憶與運用?！邦悆r二維圖”就是一種能有效幫助學(xué)生構(gòu)建元素化合物知識網(wǎng)絡(luò)的思維模型。

關(guān)鍵詞：類價二維圖；課題設(shè)計背景；課堂設(shè)計思路；課堂小結(jié)

一、認(rèn)識“類價二維圖”

“類價二維圖”是以元素為核心，從類別和價態(tài)兩個角度來認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的一種二維坐標(biāo)圖。它能夠引導(dǎo)學(xué)生從分類的角度分析元素及化合物，把物質(zhì)分為氫化物、單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽等，能幫助學(xué)生根據(jù)物質(zhì)的類別，推測物質(zhì)可能具有的性質(zhì)；還可以引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原的角度，分析物質(zhì)的氧化性和還原性，進(jìn)而分析物質(zhì)所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，最終形成多角度認(rèn)識物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思維模型。例如鐵元素的“類價二維圖”如下所示。

二、“類價二維圖”的應(yīng)用

在教學(xué)中如何深入挖掘“類價二維圖”的功能價值，引導(dǎo)學(xué)生通過“類價二維圖”來認(rèn)識元素化合物，下面跟大家分享一下北京工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)的馬煒老師運用“類價二維圖”所設(shè)計的硫元素的復(fù)習(xí)課，本節(jié)課的課題為《NaHSO3的性質(zhì)探究》。

1.課題設(shè)計背景

這節(jié)課設(shè)計的背景是學(xué)生在課前已經(jīng)對硫單質(zhì)、二氧化硫、硫酸、硫酸根等相關(guān)知識做了比較系統(tǒng)的梳理，這節(jié)課實際上是對以上知識的一個總結(jié)和提升。對于學(xué)生來說，NaHSO3相對于SO2和Na2SO3更為陌生一些，從物質(zhì)類別上說屬于多元弱酸的酸式鹽，既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)，能夠了解學(xué)生對離子反應(yīng)的掌握情況，同時NaHSO3在水溶液中既有電離又有水解，能夠幫助學(xué)生回顧電離平衡和水解平衡的相關(guān)知識；從化合價角度來說，它既有氧化性又有還原性，能夠引導(dǎo)學(xué)生去深入理解氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識，因此，這個素材的選取有利于培養(yǎng)學(xué)生多角度分析問題的能力。

2.課堂設(shè)計思路

環(huán)節(jié)一：給學(xué)生3分鐘在學(xué)案上畫出硫元素的“類價二維圖”，并找學(xué)生代表展示二維圖，介紹二維圖中各物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

環(huán)節(jié)二：小組內(nèi)展開討論，依據(jù)硫元素的“類價二維圖”預(yù)測NaHSO3的化學(xué)性質(zhì)，小組代表進(jìn)行陳述，教師進(jìn)行點評，學(xué)生自我整理。師生共同得出結(jié)論，NaHSO3的化學(xué)性質(zhì)主要有以下幾點：（1）多元弱酸的酸式鹽：電離、水解；（2）與酸反應(yīng)；（3）與堿反應(yīng)；（4）具有還原性：與高錳酸鉀、溴水反應(yīng)；（5）具有氧化性：與硫化鈉反應(yīng)。

環(huán)節(jié)三：實驗驗證：小組內(nèi)通過交流合作，根據(jù)所預(yù)測的NaHSO3的化學(xué)性質(zhì)，結(jié)合老師所提供的實驗儀器和藥品，設(shè)計合理的實驗方案對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行驗證。由小組代表進(jìn)行陳述，教師進(jìn)行點評，學(xué)生自我整理。最后小組內(nèi)開展實驗，分工明確，操作規(guī)范，記錄實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論。

【實驗1】測定NaHSO3的pH

問題探究：（1）如何測溶液的pH？（2）為什么NaHSO3溶液顯酸性？（3）分析NaHSO3的水溶液中離子的濃度大小？

【實驗2】把鹽酸滴入NaHSO3溶液中觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

問題探究：有同學(xué)認(rèn)為NaHSO3溶液中加入BaCl2溶液，會發(fā)生反應(yīng)NaHSO3+BaCl2=NaCl+HCl+BaSO3↓，這樣的考慮對不對？

【實驗3】與高錳酸鉀的反應(yīng)

【實驗4】與碘水的反應(yīng)

【實驗5】與硫化鈉溶液的反應(yīng)

……

環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)

以NaHSO3為核心，從物質(zhì)類別角度得出它屬于多元弱酸的酸式鹽，既可以電離又可以水解，進(jìn)而得出它既可以與酸反應(yīng)，也可以與堿反應(yīng)，還可以與某些鹽反應(yīng)；從化合價角度分析，它既可以做氧化劑也可以做還原劑，進(jìn)而引出可以與氧化劑和還原劑的反應(yīng)。

3.教學(xué)效果評價

本節(jié)課在素材的選擇上能夠充分研究考試綱要，深入把握學(xué)生的學(xué)情，了解學(xué)生的已知點、障礙點和發(fā)展點，從硫元素的“類價二維圖”出發(fā)，以NaHSO3這種相對陌生的物質(zhì)作為載體，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測性質(zhì)，設(shè)計實驗來驗證性質(zhì)，最終將物質(zhì)分類、氧化還原、離子反應(yīng)、電離平衡、水解平衡、離子濃度大小比較以及離子檢驗等相關(guān)知識整合起來，幫助學(xué)生從多個角度去認(rèn)識NaHSO3的性質(zhì)，從而引導(dǎo)學(xué)生突破思維界限，提升學(xué)生的學(xué)科思維能力。教師能夠通過小組合作、實驗設(shè)計等活動，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗探究能力和交流合作能力，以復(fù)習(xí)元素化合物來帶動化學(xué)實驗的復(fù)習(xí)，以化學(xué)實驗的復(fù)習(xí)來整合元素化合物的復(fù)習(xí)，相互融合，相互促進(jìn)。

作者簡介：傅新軍（1980—），男，漢，山東淄博人，本科，高中教師，中學(xué)一級教師，研究方向：高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略。