基于核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)化教學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

洪冬梅

[摘 要] ? 以高中化學(xué)選修“物質(zhì)在水溶液中的行為”為例，提出了以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，凸顯知識進(jìn)階、素養(yǎng)進(jìn)階的有效整合，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)化教學(xué)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)思路和實(shí)踐操作案例。

[關(guān)鍵詞] ? 核心素養(yǎng);素養(yǎng)進(jìn)階;物質(zhì)在水溶液中的行為;結(jié)構(gòu)化教學(xué)

課堂是學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的主場，如何在化學(xué)課堂教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的主場優(yōu)勢，是我們教師要不斷思考和研究的問題。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是教師簡單地把知識傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程。如何在化學(xué)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識的同時，發(fā)展核心素養(yǎng)呢？本文將淺談自己的體會，與大家共同探討。

一、教學(xué)內(nèi)容的思考

化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個自我建構(gòu)、持續(xù)進(jìn)步的過程，教師應(yīng)根據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其進(jìn)階性，立足于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使得教學(xué)過程合乎學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展和認(rèn)知規(guī)律的發(fā)展。

從核心素養(yǎng)培養(yǎng)的角度看，學(xué)生學(xué)過的具體知識可能遺忘很快，但其中思維方式潛移默化地影響，卻讓學(xué)生終生受益。奧蘇伯爾的有意義學(xué)習(xí)理論告訴我們，任何有意義的學(xué)習(xí)都是在原有知識基礎(chǔ)上進(jìn)行的，不受原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)影響的學(xué)習(xí)活動是不存在的。為了提高學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，我們必須教給學(xué)生課程知識的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)施單元結(jié)構(gòu)化教學(xué)。

在復(fù)習(xí)過程中我們主觀上想引導(dǎo)學(xué)生建立大平衡觀下的化學(xué)平衡，而學(xué)生很難整理出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，原因在于我們?nèi)粘５慕虒W(xué)中呈現(xiàn)給學(xué)生的是散裝的知識是單個的平衡，而不是一個一個的知識結(jié)構(gòu)，如果我們教學(xué)時重視結(jié)構(gòu)化知識的整體呈現(xiàn)，比如在上每種平衡時都建構(gòu)思維模型，最后在課堂小結(jié)都是以化學(xué)平衡歸納對比，這樣當(dāng)我們上完第三章，大平衡觀也建立起來了，遇到新的物質(zhì)，也懂得研究的方法程序，從而突破新情境下的新物質(zhì)的知識遷移。

第三章物質(zhì)在水溶液中的行為，安排在學(xué)生學(xué)習(xí)完化學(xué)平衡之后，是想引導(dǎo)學(xué)生利用第二章平衡的知識解決具體的平衡問題。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡的建立、平衡常數(shù)、平衡移動的影響因素，特別是Q與K大小比較定量判斷等原理出發(fā)，經(jīng)過問題探究、實(shí)驗(yàn)論證等多方面思維活動實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)在水溶液中行為的學(xué)習(xí)，由淺入深地幫助學(xué)生構(gòu)建有關(guān)水溶液體系整體知識結(jié)構(gòu)，降低學(xué)生思維的難度，提高他們對水溶液的整體意識。學(xué)生在收獲知識的同時，思維能力也得到了提升。

綜上，單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)將知識進(jìn)階、知識要求、素養(yǎng)進(jìn)階統(tǒng)籌考慮，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科知識向?qū)W科素養(yǎng)轉(zhuǎn)化。筆者設(shè)計(jì)了物質(zhì)在水溶液中行為結(jié)構(gòu)化思維模型如圖1。

研究物質(zhì)按弱電解質(zhì)（水、弱酸、弱堿）、鹽類（正鹽、酸式鹽）、沉淀（可溶、難溶），其中弱酸、弱堿除大家熟悉的醋酸和一水合氨外，應(yīng)加入硼酸、二聯(lián)氨這兩類由水電離出H+、 OH-的弱酸和弱堿，鹽類水解除正鹽的水解，補(bǔ)充酸式鹽的電離、水解，而沉淀溶解平衡除了難溶電解質(zhì)的溶解平衡，應(yīng)加入可溶物質(zhì)的溶解平衡，完善學(xué)生物質(zhì)在水溶液的知識體系。

二、課例：沉淀溶解平衡

（一）教學(xué)與評價目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）實(shí)驗(yàn)探究證明平衡的存在;

（2）通過體驗(yàn)難溶電解質(zhì)的溶解平衡建立過程，初步建立沉淀溶解平衡的認(rèn)識模型;

（3）通過鋇餐，重金屬中毒洗胃，廢水處理是否達(dá)標(biāo)的設(shè)計(jì)活動，感受沉淀溶解平衡的價值，增強(qiáng)社會責(zé)任感。

2.評價目標(biāo)

（1）通過對“Ag⁺與Cl^-反應(yīng)能否進(jìn)行完全？”的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的交流和點(diǎn)評，診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的水平（定性水平、定量水平）;

（2）通過對具體生活情境學(xué)科情境中沉淀溶解平衡的判斷和分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對溶解平衡移動的認(rèn)識;

（3）通過對廢水排放是否合格的討論，診斷并發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”維度的核心素養(yǎng)水平。

（二）教學(xué)流程簡圖見圖2，沉淀溶解平衡建立過程見圖3

（三）教學(xué)過程

1.復(fù)習(xí)舊知，為溶解度正名

[問題展示]

1.1難溶電解質(zhì)的定義？列舉一些你熟悉的難溶電解質(zhì)。

1.2難溶物的溶解度是否為0？你如何理解溶解性表中“溶”與“不溶”？

[投影]溶解度定義（某溫度下100克溶劑某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)叫溶解度，符號S）、易溶、可溶、微溶、難溶定義

[學(xué)生]溶解度不是指100克水某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)？

[教師]提出了問題，我們需要解決問題，化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，我們通過實(shí)驗(yàn)來解決這個問題。

[分組實(shí)驗(yàn)1]取少量飽和NaCl溶液于試管中滴加濃鹽酸

現(xiàn)象：有大量白色沉淀產(chǎn)生。

[思考]白色沉淀是什么物質(zhì)？加入鹽酸后的溶液還是飽和的嗎？溶解的NaCl的量怎么變？為什么？（這過程熱效應(yīng)微乎其微，忽略溫度變化）

[學(xué)生分組分析討論]白色沉淀是NaCl。仍然是飽和溶液，溶解的NaCl減少，溫度不變，應(yīng)該是溶劑改變，導(dǎo)致溶解度變。

[教師]很嚴(yán)謹(jǐn)，所以溶解度的定義應(yīng)該是某溫度下100克溶劑某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)更為科學(xué)。

[設(shè)計(jì)意圖]初三溶解度定義的教學(xué)由于溶劑一般是水，某溫度下100克水某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)成為溶解度定義的“定義”，然而隨著知識學(xué)習(xí)的不斷深入，卻成為一種潛意識定勢，必須先破后立。

[追問]產(chǎn)生白色沉淀的原因是什么？

[學(xué)生]NaCl飽和溶液中存在平衡：

加入濃鹽酸，c（Cl^-）增大，平衡向逆方向移動，有NaCl固體生成。

[教師]正如同學(xué)們所說，可溶電解質(zhì)溶液這種行為稱為溶解平衡，那么難溶的電解質(zhì)在水中是否也存在溶解平衡呢？

[設(shè)計(jì)意圖]通過宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析思考溶液中離子行為，有利于學(xué)生“宏觀意識與微觀探析”維度發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。同時完善沉淀溶解平衡理論，證明溶解平衡在易溶電解質(zhì)中的廣泛存在，避免學(xué)生把沉淀等同于難溶電解質(zhì)，形成定勢思維。

2.物質(zhì)遷移，探究物質(zhì)在水溶液中的行為建立沉淀溶解平衡

[分組實(shí)驗(yàn)2]

①向盛有1 mL 0.1mol·L^-1AgNO₃溶液的試管加入2 mL 0.1mol·L^-1 NaCl 溶液。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有白色沉淀產(chǎn)生。

②取上層清液，滴加 KI 溶液，有何現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有黃色沉淀產(chǎn)生。

[分組討論] Ag⁺+Cl^- = AgCl（s）滴加KI溶液產(chǎn)生黃色沉淀，說明

[教師]分析很到位。在水分子的作用下，AgCl會溶解出極少量的Ag⁺（aq）和Cl^- （aq），同時，溶液中的Ag⁺（aq）和Cl^- （aq）受AgCl表面陰陽離子的吸引，回到AgCl的表面，結(jié)合形成AgCl沉淀，像這樣在一定溫度下，當(dāng)沉淀溶解的速率和沉淀生成的速率相等時，達(dá)到一種平衡狀態(tài)，我們把這種平衡稱為沉淀溶解平衡。

[視頻]難溶電解質(zhì)溶解與沉淀過程

[深度思考] Ag⁺與Cl^-反應(yīng)能否進(jìn)行完全？（通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小1×10^-5mol·L^-1時，沉淀完全）

[查閱資料]室溫下，AgCl溶解度1.5×10^-4 g

[學(xué)生] 100g水中含Ag⁺物質(zhì)的量為（1.5×10^-4 g/143.5 g·mol ^-1）

Ag⁺濃度約為（1.5×10^-4/143.5）/0.1≈10^-5mol·L^-1

可以認(rèn)為Ag⁺與Cl^- 生成AgCl的反應(yīng)能進(jìn)行完全。

[設(shè)計(jì)意圖]學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)探究的過程中有助于從“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”維度發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)，在建立沉淀溶解平衡觀后，引導(dǎo)學(xué)生從定量的角度探究沉淀完全的本質(zhì)，發(fā)展了學(xué)生“證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)，同時完善了學(xué)生對化學(xué)平衡的認(rèn)識。

[練習(xí)]寫出氫氧化鎂溶解平衡表達(dá)式。

[學(xué)生總結(jié)]寫表達(dá)式需要注意之處。

3.立足平衡，引入定量分析工具——溶度積

[教師]難溶電解質(zhì)在水中的沉淀溶解平衡也是一種化學(xué)平衡，符合平衡的規(guī)律。根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式寫出氫氧化鎂溶解平衡的平衡常數(shù)。

[學(xué)生]寫出氫氧化鎂溶解平衡的平衡常數(shù)。

[教師]難溶電解質(zhì)在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)時，離子濃度不再改變。其離子濃度的次方的乘積為一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為溶度積常數(shù)簡稱為溶度積，用Ksp表示。

[問題探究]溶度積和溶解度都可以表示物質(zhì)的溶解能力，根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析溶度積和溶解度什么關(guān)系？

[學(xué)生]通過比較我們不難發(fā)現(xiàn)相同類型（如AB型：AgCl、AgBr、AgI）的難溶電解質(zhì)的Ksp越小，溶解度也越小，表明越難溶。

不同類型的難溶電解質(zhì)（如AB型與AB²型），要注意K_sp表達(dá)式中指數(shù)的問題，不能直接比較，要進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

K_sp決定于難溶電解質(zhì)的本性，與溫度有關(guān)，與溶液濃度無關(guān)。

[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)學(xué)生在建立了溶解平衡的同時，立足于化學(xué)平衡常數(shù)，建構(gòu)溶度積的知識，水到渠成。

4.理論辨析，探討溶解平衡移動的因素

[交流研討]根據(jù)化學(xué)平衡移動的知識，我們知道影響難溶電解質(zhì)溶解平衡的因素有哪些呢？首先是溫度：升溫，多數(shù)溶解平衡向溶解方向移動（即正方向），少數(shù)物質(zhì)如氫氧化鈣會向沉淀方向移動。其次是濃度：加水，Ag⁺（aq）和Cl^-（aq）濃度均減少，Q減小，Q<K，平衡向溶解方向移動，（即正方向）;增大相同離子濃度，抑制溶解即逆向移動;加入消耗離子的物質(zhì)，促進(jìn)溶解即正向移動。

[教師]今天我們所學(xué)習(xí)的難溶電解質(zhì)的溶解平衡也是一種化學(xué)平衡體系，所以遵從平衡移動原理。

[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)學(xué)生從定量的角度（Q、K大小比較）判斷加水平衡正向移動代替越稀越溶解的規(guī)律記憶，學(xué)生收獲的不僅有知識，更有思維提升。立足平衡移動原理，分析移動因素的影響，有利于學(xué)生的知識建構(gòu)。

5.創(chuàng)設(shè)情境，反饋評價

[情境素材1]根據(jù)沉淀溶解平衡及溶度積規(guī)則，分析回答下列問題：

（1）BaCO₃和BaSO₄都難溶于水，在醫(yī)學(xué)上常用BaSO₄作鋇餐透視，而不能用BaCO₃的原因是什么？

資料：

①25。C， Ksp（BaSO₄）=1.1×10^-10mol²·L^-2;? Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²·L^-2

②胃酸的酸性很強(qiáng)，pH約為0.9～1.5;

③游離的Ba²⁺有劇毒，會造成重金屬中毒

[情境素材2]人如果誤服AgNO3溶液會導(dǎo)致重金屬中毒，送醫(yī)后，醫(yī)院常用2%的NaCl溶液（即0.34mol·L^-1）洗胃，為什么？

資料：

①25℃， K_SP（AgCl）= 1.8×10^-10mol²·L^-2

②標(biāo)準(zhǔn)：c（Ag⁺<10^-5mol·L^-1）

[情境素材3] pH=7的廢水中c（Cu²⁺ ）達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)嗎？怎樣定量分析這個問題？

資料：

①依照國家GB8978-2003《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》制定 c（Cu²⁺）≤ 1×10^-7mol/L才符合標(biāo)準(zhǔn)。

②25。C， K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20mol²·L^-2

[設(shè)計(jì)意圖]陌生情境知識的遷移與應(yīng)用能力，是學(xué)生素養(yǎng)形成的反饋評價，也是知識建構(gòu)情況的直觀反映。

6.小結(jié)提升，構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)

（四）教學(xué)反思

本節(jié)“沉淀溶解平衡”的教學(xué)設(shè)計(jì)，立足于建立分析水溶液的思維模型這樣的單元知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)，教學(xué)目標(biāo)從三維目標(biāo)向化學(xué)核心素養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)化，教學(xué)過程層層推進(jìn)，將新知識的建立與舊知識的鞏固升華相結(jié)合，螺旋上升培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，很好達(dá)成了預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

1.注重知識的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)核心概念的遷移

本節(jié)課深入挖掘教材的教學(xué)資源，從學(xué)生熟悉的NaCl和AgCl入手，立足于物質(zhì)在水溶液中的行為結(jié)構(gòu)化的思維模型，從化學(xué)平衡的建立、平衡常數(shù)、平衡移動的影響因素，特別是Q與K大小比較定量判斷等原理出發(fā)，感悟體驗(yàn)沉淀溶解平衡也是一種化學(xué)平衡，實(shí)現(xiàn)核心概念的遷移。

2.注重學(xué)生的知識進(jìn)階，促進(jìn)核心概念的建構(gòu)

學(xué)生的前認(rèn)知與所要達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)之間的思維發(fā)展是依次進(jìn)階的。本節(jié)課針對學(xué)生初中已有的溶解度知識、第二章已學(xué)習(xí)的平衡理論，準(zhǔn)確找到學(xué)生的知識盲點(diǎn)，以此為抓手，結(jié)合問題探究，實(shí)驗(yàn)探究，理論辨析，定性、定量分析，層層推進(jìn)，促進(jìn)沉淀溶解平衡思維模式的構(gòu)建，在平衡移動的影響因素中加水平衡移動Q與K定量比較，陌生情境中Ksp的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)的鞏固提升，最后的課堂小結(jié)把化學(xué)平衡與沉淀溶解平衡進(jìn)行對比歸納，完成大平衡觀的一個知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)。

3.注重“教、學(xué)、評”的一致性，促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展

核心素養(yǎng)不是先天遺傳，是經(jīng)過后天教育習(xí)得的，即強(qiáng)調(diào)經(jīng)過后天的學(xué)習(xí)可獲得，是可教可學(xué)的。在本節(jié)教學(xué)過程中，注重教學(xué)評價和教與學(xué)活動有機(jī)融合，首先通過對“Ag+與Cl-反應(yīng)能否進(jìn)行完全？”的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的交流和點(diǎn)評，診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的水平（定性水平、定量水平）;接著通過對具體生活情境學(xué)科情境中沉淀溶解平衡的判斷和分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對溶解平衡移動的認(rèn)識;最后通過對廢水排放是否合格的討論，診斷并發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”維度的核心素養(yǎng)水平。學(xué)生在教師有計(jì)劃、有目的的引導(dǎo)下，運(yùn)用化學(xué)思維和方法，在陌生情境中完成知識建構(gòu)的同時逐步發(fā)展了化學(xué)核心素養(yǎng)。

教學(xué)過程中應(yīng)注意各教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)與學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)階、素養(yǎng)進(jìn)階、認(rèn)知結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，努力幫助學(xué)生解決相關(guān)的思維轉(zhuǎn)化，形成沉淀溶解平衡知識結(jié)構(gòu)的同時，逐步建立水溶液中的大平衡觀。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]鄭軍，潘虹.“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施與反思[J].化學(xué)教學(xué)，2018（2）.

[3]林崇德.21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2006.