促進學科思維發(fā)展的高三化學復習教學初探

李勇

摘要： 針對當前高三化學復習教學注重知識積累和提高做題熟練程度而忽視學科素養(yǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀，以《化學反應原理》模塊中“電離平衡、溶液的酸堿性”復習教學為例，闡述高三化學復習教學應以具體知識為載體，以問題解決為途徑，著力培養(yǎng)學生對核心概念的深層理解，在形成學科思維的基礎上實現(xiàn)知識、能力和素養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展，促使高三復習教學從重視知識整合向重視學科思維提升的轉變。

關鍵詞： 高三化學; 復習教學; 學科思維; 電離平衡; 溶液酸堿性

文章編號： 10056629（2020）01004305

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

高三化學課堂主要以復習課為主，其主要特點是“溫故而知新”，即在整合已有知識的基礎上提升學生的思維水平，使他們在深刻理解核心概念的基礎上掌握認識化學物質的基本思路和方法，形成從化學視角考慮問題的思維習慣，這些化學核心素養(yǎng)的具備應當是復習課教學的價值追求。筆者在多年的教研中發(fā)現(xiàn)，高三化學復習課教學效益不容樂觀，當前存在的主要問題是，過于注重知識量的積累和做題熟練程度的提高，而忽視學生化學核心素養(yǎng)和思維能力的提升，造成復習課教學溫故有余而知新不足，以致學生在復習過程中后勁不足，缺乏持續(xù)上升的態(tài)勢。

很顯然，如果復習課的設計缺乏一個對學生思維發(fā)展起引領作用的觀念性的學科主題，那么過度的知識講授或者頻繁的考試練習等就會充斥課堂。這種淺層次的知識教學使學生在知識整合過程中無法展開高水平思維，領會不到蘊含在具體知識中的思想方法和學科特有的認識問題、分析問題的思維方式，也就無法保持對該門學科持久的興趣和學習動力，難以實現(xiàn)在學科領域的可持續(xù)發(fā)展。為此，筆者認為高三化學復習課教學既要“溫故”更要“知新”。所謂“知新”，就是以化學核心觀念為引領，引導學生在梳理整合已有知識經(jīng)驗的基礎上，深刻領會分析問題、解決問題的思路方法，在提升思維能力和養(yǎng)成學科思維方式的基礎上，進一步發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。下面以高中《化學反應原理》模塊中“電離平衡、溶液的酸堿性”課題復習教學為例，就如何設計促進學生學科思維和觀念發(fā)展的復習教學進行闡釋。

1 學情分析與教學設計

電離是電解質在水溶液的基本行為，電離平衡和溶液酸堿性是對電解質溶液中微觀粒子行為的定性描述;水的離子積、電離平衡常數(shù)、溶液pH是定量認識電解質溶液中微粒數(shù)量關系的基本工具。從發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)角度分析，該部分內容是培養(yǎng)學生宏觀與微觀相結合的化學學科思維方式，構建物質微粒觀的良好素材和有效載體[1]。從高考命題角度來看，該部分內容是高考熱點內容之一，尤其是弱解質的電離平衡和溶液的酸堿性幾乎是每年必考的內容，是高三化學復習教學的重點和難點。

電離平衡理論是該部分內容的核心，它是認識物質在水溶液中行為以及計算、比較溶液中離子濃度和溶液酸堿性強弱的理論工具，不僅對本課時復習內容具有理論支撐作用，同時對下一課時鹽類水解的復習也起到理論鋪墊作用。因此，弱電解質電離平衡理論是本課時復習教學的重點，是引導學生進一步深化宏觀與微觀、定性與定量相結合的化學思維方式的理論平臺。

學生在系統(tǒng)復習該部分內容之前已經(jīng)具備了水的電離及離子積常數(shù)、弱電解質電離及電離平衡常數(shù)、溶液酸堿性及pH的簡單計算等知識，但在初次學習過程中由于缺少有意識地向構建物質微粒觀、發(fā)展化學思維的方向引領，導致學生對該部分知識的理解是膚淺、孤立和片面的，沒有上升到從微觀視角對電解質溶液中離子作出定性、定量分析，建構對宏觀物質的微粒性認識這個層次。

基于此，從促進學生學科思維發(fā)展和學科觀念提升的角度設計這節(jié)課。首先，確定本節(jié)課的學習主題——構建物質微粒觀，為學生的學習指明思維發(fā)展的方向，復習教學過程就是引導學生從微觀視角來認識物質在水溶液中行為的思維發(fā)展過程。其次，為了有效培養(yǎng)和評價學生的學科思維發(fā)展，我們將本節(jié)課的教學目標定為： 意識到電解質在水分子作用下電離為不同的帶電離子，離子的種類、濃度及所帶電荷數(shù)目決定了溶液的性質和用途;不同電解質電離程度不同，電離平衡常數(shù)和電離度反映了電離程度大小和離子濃度的數(shù)量關系，能夠運用K和Q表征不同條件下溶液中微粒濃度數(shù)量關系并能據(jù)此判斷電離平衡移動的方向;形成宏觀與微觀、定性與定量結合起來分析、思考物質在水溶液中行為的化學思維方式。最后，為達成以上目標，需要用問題和活動來驅動學生展開積極思考。根據(jù)本節(jié)課的復習目標和學生實際情況，可以設計以下問題來引導學生進行深刻思考： H2O、 CH3COOH、 NH3·H2O三種物質的水溶液中存在哪些微粒？如何表達微粒之間的數(shù)量關系？如何比較不同物質酸堿性強弱？如何設計實驗證明CH3COOH存在電離平衡？

2 教學實施過程

基于上述教學設計，我們把對“電離平衡”的理解與應用作為發(fā)展學生化學思維的載體，在提供必要知識鋪墊的基礎上不斷以問題探究的方式來強化宏觀與微觀、定性與定量相結合的思維方式。具體來說就是以“知識引領→理論支撐→問題探究→學以致用”等環(huán)節(jié)來組織課堂教學，及時進行階段小結，用“反思感悟”來深化學生思維，“學”和“思”有機結合，貫穿課堂始終，共同推進學生化學思維的發(fā)展。教學實施過程如下：

2.1 環(huán)節(jié)一： 知識引領

[教師]在我們已知的化學平衡中有一大類是發(fā)生在溶液中的離子平衡，可分為電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。無論哪種平衡都遵循化學平衡的一般規(guī)律，可以通過平衡常數(shù)對其進行定量描述，并可以改變外界條件對其產(chǎn)生影響。我們知道，水是一種弱電解質，很多電解質溶于水后會影響到水的電離，有的抑制，有的促進，其結果會使溶液呈現(xiàn)出一定的酸堿性。這節(jié)課我們就以弱電解質的電離為核心，以最具代表性的三種物質H2O、 CH3COOH、 NH3·H2O為載體展開復習。

[學生]寫出H2O、 CH3COOH、 NH3·H2O的電離方程式與電離常數(shù)表達式。

（3） 電離平衡常數(shù)對于認識弱電解質的性質與解釋電離平衡移動的原因有何作用？

（4） 對于存在多重電離平衡的溶液體系，根據(jù)某一條件的變化判斷平衡移動方向時應注意哪些問題？

問題3： 用微觀、定量的觀點認識溶液中電離平衡問題——溶液酸堿性判斷與pH的計算。

[PPT]（1） 25℃時，pH=10的NaOH溶液與pH=3的稀鹽酸混合所得的溶液呈中性，則NaOH溶液與稀鹽酸的體積比為______（混合溶液體積為兩溶液體積之和）。若將NaOH換成同pH的Ba（OH）2、氨水呢？把稀鹽酸換成同pH的硫酸、醋酸呢？若改為等濃度的酸堿混合呢？

（2） 若100℃時純水電離出的H+濃度為1.0×10-6mol·L-1，則此時Kw=______， pH=______; 25℃時pH=2的硫酸溶液和pH=12的氫氧化鈉溶液溫度均升高到100℃， pH分別是多少？

設計意圖： 溶液酸堿性判斷和pH計算既是化學思維發(fā)展的高級形式，又是檢驗、評價學生構建化學思維模型的重要依據(jù)。通過了解學生在不同題型中pH計算時的思路方法和結果，及時考察學生是否自覺建立起運用微觀、定量的觀點來認識溶液酸堿性的思維習慣。變換溫度條件和溶液的種類是為了讓學生從不同角度獲得對電離平衡理論和pH計算所依據(jù)的化學反應原理全面而深刻的理解。

[PPT]通過對問題3的探討，引導學生對以下問題進行反思感悟：

（1） 溶液的酸堿性與什么有關？pH對定量認識溶液酸堿性強弱有何意義？

（2） 酸堿度不同的溶液混合后酸堿性有何變化？變化的根本原因是什么？

（3） 貫穿pH計算過程的指導思想是什么？有何意義？

（4） 溶液中水電離程度的改變會對其pH產(chǎn)生影響嗎？產(chǎn)生何種影響？

設計意圖： 溶液的酸堿性與H+、 OH-濃度相對大小有關，pH是為方便度量溶液酸堿性強弱而人為規(guī)定的標準，體現(xiàn)了一種化繁為簡的思想。因此，它們之間的運算不等同于純粹的數(shù)學運算，而是學生運用化學語言描述溶液中化學反應規(guī)律、揭示微粒數(shù)量與溶液性質關系的思維過程。審視、梳理在運算過程中的想法、思路，能夠讓學生把外在的知識、理論內化為自己分析問題、解決問題的經(jīng)驗，同時還能讓學生對自己是否建立起自覺運用化學思維解決問題的習慣作出評價和改進，最大限度地發(fā)揮pH運算對提升化學思維的作用。

2.4 環(huán)節(jié)四： 學以致用

探究問題： 如何利用實驗證明醋酸是一種弱電解質？

探究目的： 深化對電離平衡的理解，學會運用微觀、定量的觀點認識物質。

探究步驟： （1）設計實驗方案;（2）匯報實驗方案，對方案進行評價;（3）實施探究活動;（4）匯報、整理實驗結果;（5）交流討論、答疑解惑。

設計意圖： 以學習小組為單位開展的活動探究給每位學生提供了一個應用、檢驗、改進學習結果的平臺，個人需要在組內匯報自己的實驗方案和實驗結果，并接受其他組員的質疑和評價，在理論聯(lián)系實踐以及吸收借鑒別人經(jīng)驗的過程中改進、完善自己的思維方式。對教師而言，可以根據(jù)學生在活動中的表現(xiàn)判斷他們的理解力和思維方式較之于課前有了多大程度的提高，從而對教學行為作出有針對性的改進。

3 教學反思與感悟

促進學科思維發(fā)展的教學注重學生理解力的提升和高階思維的培養(yǎng)，把知識傳授和素質養(yǎng)成有機結合起來，實現(xiàn)知識教學的長期效應和學生長遠發(fā)展。在當前推進素質教育深化基礎教育課程改革的背景下，促進學科思維發(fā)展的教學作為一種教學模式，不僅在理念上是先進的，在實踐上也是切實可行的，是應當值得肯定和倡導的。本節(jié)課教學在山東省高中化學優(yōu)質課評選中獲一等獎第一名，筆者作為這一教學模式的實踐者有以下兩點體會：

第一，促進學科思維發(fā)展的教學不再把知識和結論當做教學目標來追求，而是把它們作為發(fā)展學生深層理解力的工具來使用，這并不意味著不再重視具體知識的學習過程，事實上這種著眼于學生思維能力提升的教學更加重視對化學基本概念和原理的深層理解，更加注重發(fā)揮知識教學的持久價值和遷移價值[2]。無論何種教學方式，化學學科思維的形成一定是建立在對具體事實、概念、原理深刻理解的基礎上的，任何脫離具體知識而進行的有關學科思想方法和思維方式的教學必將是無本之木、無源之水式的空洞說教。

第二，促進學科思維發(fā)展的教學注重的是學生的“思”而不是教師的“講”。但這并不意味著不需要教師講授和引導，完全任由學生自我思考、自我建構。學生思考的深度取決于教師設置問題的水平，關聯(lián)且有梯度的問題組能夠推動并維持學生持續(xù)深入的思考。因此，促進學科思維發(fā)展的教學要求教師除了做好重難點知識的突破性講解外，要把更多的精力投放在如何為學生搭建能夠支撐其展開獨立思考的問題組合以及如何評價學生思維發(fā)展，并時刻提醒自己： 所設置的問題組合是否有利于學生從學科視角展開深層次的思考？如何對學生的思維發(fā)展水平作出判斷？使教學始終向著推進學生學科思維發(fā)展的方向不斷深入。

參考文獻：

[1]畢華林， 萬延嵐. 化學的魅力與化學教育的挑戰(zhàn)[J]. 化學教學， 2015， （5）： 3～7.

[2]王磊等. 在新課程中如何進行基于核心觀念建構的教學設計[J]. 化學教育， 2005， （1）： 18～19.