基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

武光榮

[摘 要]化學(xué)是具體的，化學(xué)又是抽象的。在日常課堂教學(xué)中將化學(xué)學(xué)科知識(shí)實(shí)驗(yàn)化、微型化和數(shù)字化，同時(shí)運(yùn)用比較法、比喻法、圖像法，有利于落實(shí)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。以《弱電解質(zhì)的電離平衡》的教學(xué)為例，充分展現(xiàn)如何在課堂教學(xué)中落實(shí)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)核心素養(yǎng)；弱電解質(zhì)；電離平衡；教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）26-0062-03

一、設(shè)計(jì)思想與理論依據(jù)

高中化學(xué)核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的一種重要途徑。知識(shí)實(shí)驗(yàn)化，有助于培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力；實(shí)驗(yàn)微型化，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，體現(xiàn)“綠色化學(xué)”觀念；實(shí)驗(yàn)數(shù)字化，可讓學(xué)生在感受到高新科技時(shí)代氣息的同時(shí)，從動(dòng)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)微觀世界的本質(zhì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。以上這些都有助于落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

美國(guó)著名的教育心理學(xué)家奧蘇貝爾在其提出的“有意義接受學(xué)習(xí)理論”中，強(qiáng)調(diào)要想真正實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)，關(guān)鍵是要在當(dāng)前所學(xué)的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的某個(gè)方面之間建立起非任意的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中運(yùn)用比較法、比喻法等方法，可以有效降低新知識(shí)的認(rèn)知難度，提高學(xué)生的研究興趣，提高實(shí)驗(yàn)效果，提升課堂效益。

二、教材分析

《弱電解質(zhì)的電離平衡》是滬教版化學(xué)教材《探究電解質(zhì)溶液的性質(zhì)》中的第1節(jié)《電解質(zhì)的電離》第3課時(shí)的內(nèi)容。

自然界中到處存在著電解質(zhì)，浩瀚的海洋是含有眾多電解質(zhì)的寶庫，眾多的生理反應(yīng)也離不開電解質(zhì)的作用。因此，探究電解質(zhì)在水溶液中的電離過程，認(rèn)識(shí)電離平衡的本質(zhì)以及電離平衡的移動(dòng)規(guī)律，在認(rèn)識(shí)自然、保護(hù)自然、與自然和諧發(fā)展中都發(fā)揮著重要作用，是高中化學(xué)中非常重要的一個(gè)內(nèi)容。

三、學(xué)情分析

1.知識(shí)基礎(chǔ)

學(xué)生已經(jīng)掌握了電解質(zhì)與非電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)、電解質(zhì)的電離以及化學(xué)平衡移動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，具備基本的實(shí)驗(yàn)探究能力，且具有一定的分析問題和解決問題的能力。

2. 思維水平

基于學(xué)生的思維水平在難度和深度上需要適當(dāng)降低，從學(xué)生最熟悉的HCl與CH3COOH入手，引導(dǎo)學(xué)生通過生活經(jīng)驗(yàn)、理論分析和實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)而從微觀世界來認(rèn)識(shí)物質(zhì)在水溶液中的存在狀態(tài)及行為，學(xué)會(huì)運(yùn)用比較思維（求同求異）、微粒觀和平衡移動(dòng)觀等方法去分析和解決問題。

3. 心理及態(tài)度

課堂總體氣氛較為活躍，互動(dòng)氛圍良好，學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下積極思考和回答問題。

四、教學(xué)目標(biāo)

1. 知識(shí)與技能

（1）能理解強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的區(qū)別，復(fù)述電離平衡的概念，歸納電離平衡的特征。

（2）能列舉溫度、濃度等影響電離平衡的外界因素，并能根據(jù)勒夏特列原理解釋這些外界因素對(duì)電離平衡移動(dòng)的影響。

2. 過程與方法

通過分析HCl與CH3COOH的異同，得出鑒別強(qiáng)弱電解質(zhì)的方法，從更深層次認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)的電離平衡，認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化中內(nèi)因和外因的辯證關(guān)系，學(xué)習(xí)從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維方法。

體驗(yàn)用比較與分類、推理與驗(yàn)證的方法，對(duì)事實(shí)材料進(jìn)行分析與整合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的同化與遷移，提升思維品質(zhì)。

3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過對(duì)弱電解質(zhì)的電離平衡及平衡移動(dòng)的學(xué)習(xí)，初步建立事物之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化等辯證觀，感悟化學(xué)的微粒觀、平衡移動(dòng)觀，養(yǎng)成辯證分析問題的意識(shí)與習(xí)慣。

五、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

（1）重點(diǎn)：弱電解質(zhì)的電離平衡及其平衡的移動(dòng)。

（2）難點(diǎn)：用勒夏特列原理解釋電離平衡的移動(dòng)。

六、教學(xué)過程

活動(dòng)1：宏觀辨識(shí)

創(chuàng)設(shè)情境：實(shí)驗(yàn)盒中有A、B兩種酸，濃度都是0.1mol/L，一瓶是醋酸，一瓶是鹽酸。結(jié)合已學(xué)知識(shí)，思考并討論0.1mol/L鹽酸與0.1mol/L醋酸的異同，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

[設(shè)計(jì)意圖]學(xué)生在宏觀和微觀上對(duì)鹽酸的認(rèn)識(shí)比較透徹，通過比較相同濃度的兩種酸的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，設(shè)計(jì)鑒別方案并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，再通過討論，可加深學(xué)生對(duì)弱電解質(zhì)部分電離的印象，再次體會(huì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，微觀決定宏觀。

活動(dòng)2：實(shí)驗(yàn)探究，證據(jù)推理

向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)藥品及儀器，驗(yàn)證活動(dòng)1中討論的方案。儀器及藥品：0.1mol/L的鹽酸和醋酸、CaCO3、精密pH試紙（0.5～5）、pH計(jì)、微型導(dǎo)電儀、點(diǎn)滴板、玻璃棒、藥匙等。

活動(dòng)1、2的效果：學(xué)生提出的方案基本上都著眼于一個(gè)是強(qiáng)電解質(zhì)、一個(gè)是弱電解質(zhì)，一個(gè)是全部電離、一個(gè)是部分電離，溶液中氫離子濃度不同，從而鑒別出這兩種酸。用點(diǎn)滴板代替試管測(cè)定CaCO3粉末與兩種酸反應(yīng)速率的快慢，在不影響實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)可以節(jié)約藥品用量。用微型導(dǎo)電儀也可以大大節(jié)約藥品用量。

活動(dòng)3：微觀探析

以上活動(dòng)基于宏觀辨識(shí)，接下來要進(jìn)入微觀探析環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提出問題：這兩種酸中的微粒有何不同？如何把這兩種酸的電離用化學(xué)語言表達(dá)出來？

常溫下，0.1mol/L醋酸中每一千個(gè)醋酸分子中只有約13個(gè)醋酸分子發(fā)生電離，其余絕大多數(shù)是以醋酸分子的形式存在。通過比喻，能夠使學(xué)生更易于理解醋酸的部分電離以及電離平衡。

活動(dòng)4：變化觀念與平衡思想

如何讓這個(gè)電離平衡動(dòng)起來呢？哪些條件的改變會(huì)使電離平衡發(fā)生移動(dòng)？

由于課堂上現(xiàn)場(chǎng)做數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)間過于緊張，因此可借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)圖像幫助分析電離平衡移動(dòng)，具體分析如下：

I.升溫：由于電離過程需要吸熱，據(jù)此先讓學(xué)生預(yù)測(cè)各個(gè)相關(guān)量的變化情況，然后結(jié)合圖1進(jìn)行分析。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高溶液的導(dǎo)電率升高，說明溶液中離子濃度升高，平衡向電離方向移動(dòng)，“越熱越電離”。

II.加水稀釋：對(duì)0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的醋酸分別稀釋10倍，由于氯化氫是強(qiáng)電解質(zhì)，稀釋10倍后氫離子濃度降低至原來的1/10，即0.01mol/L，pH變化1個(gè)單位，結(jié)合圖像發(fā)現(xiàn)基本如此，而醋酸的稀釋，假設(shè)平衡不移動(dòng)，pH的變化應(yīng)與鹽酸類似。但事實(shí)并非如此，pH變化的幅度小于1，說明在稀釋過程中，醋酸體系在抵抗這種稀釋，氫離子得到補(bǔ)充，所以平衡向電離方向移動(dòng)，“越稀越電離”。

為了便于學(xué)生理解“越稀越電離”，教師可做如下比喻：用兩個(gè)好朋友手拉手來比喻醋酸分子，用大量人群比喻水分子。這兩個(gè)好朋友手拉手在廣場(chǎng)上散步，這時(shí)候突然來了一大波人，于是這兩個(gè)好朋友就被人群沖散了，兩個(gè)人想再重新拉起手已變得很困難，比喻稀溶液中離子之間發(fā)生碰撞重新結(jié)合成分子的概率大大降低。

進(jìn)一步加深難度，設(shè)問：如果對(duì)冰醋酸進(jìn)行加水稀釋，結(jié)果會(huì)怎樣？

加水稀釋，電離程度增大，使離子濃度增大，但是溶液體積增大，會(huì)使離子濃度減小。同時(shí)受上面兩個(gè)因素的影響，結(jié)果如何，要看二者誰占主導(dǎo)。

如圖4所示，導(dǎo)電率達(dá)到最大值之前，電離占主導(dǎo)，離子濃度逐漸增大，導(dǎo)電率增大，達(dá)到最大值之后，稀釋作用占主導(dǎo)，所以離子濃度逐漸減小，導(dǎo)電率下降。

III.加微量NaOH：將少量NaOH固體比喻為強(qiáng)盜，專門搶氫離子，NaOH一次性就可以將鹽酸的氫離子搶完，而由于醋酸氫離子量少，所以是逐步進(jìn)行的，當(dāng)搶掉現(xiàn)有的氫離子后，醋酸分子又會(huì)補(bǔ)充部分氫離子，繼續(xù)被搶，直至NaOH消耗完。

IV.同離子效應(yīng)：將NaCl（g）和CH3COONa（s）比喻為春節(jié)的壓歲錢，現(xiàn)金增加了，就把這些多出來的現(xiàn)金儲(chǔ)存起來，所以平衡向分子化的方向移動(dòng)。

活動(dòng)5：科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

地球是一個(gè)水球，江、河、湖、海、地下水，其實(shí)都是電解質(zhì)溶液，存在許多的電離平衡。我們要善于利用電離平衡知識(shí)來研究和保護(hù)這種平衡，這也是我們學(xué)習(xí)電離平衡的另一層意義所在。

七、教學(xué)反思

將化學(xué)學(xué)科知識(shí)實(shí)驗(yàn)化、數(shù)字化和微型化是對(duì)當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新和改革，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析意識(shí)、變化觀念與平衡思想意識(shí)、證據(jù)推理與模型認(rèn)知意識(shí)、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任意識(shí)，能夠全面體現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)。通過綜合運(yùn)用比較法、比喻法以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)圖像，有利于學(xué)生主動(dòng)參與，開闊思路，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法，形成科學(xué)的思維方式，提升解決問題的能力。

（責(zé)任編輯 羅 艷）