核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的化學(xué)概念學(xué)習(xí)

孫宇紅 董小川

摘要：以新授課“電解質(zhì)”為例，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)，明確核心內(nèi)容，通過由表及里認(rèn)識(shí)電解質(zhì)，促使學(xué)生從不同的視角認(rèn)識(shí)化學(xué)概念，探索在化學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的方法。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);化學(xué)概念;學(xué)習(xí)視角

文章編號(hào)：1008-0546（2022）10-0027-05中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、主題分析

化學(xué)概念用簡(jiǎn)練的語言將化學(xué)事物的共同特點(diǎn)進(jìn)行高度的抽象和概括，并凝練出其本質(zhì)?；瘜W(xué)概念是化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系中的基石?；瘜W(xué)概念掌握得好壞不僅影響學(xué)生對(duì)其他化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，也會(huì)影響學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。電解質(zhì)是高中化學(xué)階段的重要概念之一，在整個(gè)中學(xué)化學(xué)知識(shí)體系中起著橋梁作用，既是初中化學(xué)常見的酸、堿、鹽知識(shí)的延伸，也為學(xué)生學(xué)習(xí)離子反應(yīng)等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。因此，電解質(zhì)概念教學(xué)需要幫助學(xué)生形成全面認(rèn)識(shí)，厘清概念本質(zhì)。在蘇教版教材中，電解質(zhì)溶液位于必修第一冊(cè)專題1第三單元。根據(jù)學(xué)生的已有知識(shí)、認(rèn)知能力及教材的內(nèi)容安排和呈現(xiàn)方式，以《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》[1]對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的闡釋說明為依據(jù)，將第三單元“物質(zhì)的分散系”的教學(xué)內(nèi)容劃分為二個(gè)課時(shí)：第一課時(shí)為物質(zhì)的分散系、膠體，學(xué)習(xí)分散系、分散劑、膠體等概念，探究膠體的性質(zhì);第二課時(shí)為電解質(zhì)溶液，通過對(duì)電解質(zhì)、非電解質(zhì)、電離、電離方程式等概念的探討，結(jié)合電解質(zhì)溶液在生產(chǎn)生活實(shí)際中的應(yīng)用，提煉認(rèn)識(shí)物質(zhì)的新視角。本文主要闡釋第二課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以期與同行交流。

二、確定目標(biāo)、重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.目標(biāo)

（1）能夠根據(jù)觀察和實(shí)驗(yàn)獲得的現(xiàn)象構(gòu)建基本的對(duì)電解質(zhì)在水溶液中的電離理論的認(rèn)識(shí)。

（2）通過做中學(xué)、學(xué)中思，拓展化合物的分類視角，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

（3）掌握書寫電離方程式的一般方法。

（4）認(rèn)識(shí)電解質(zhì)溶液在生活中的應(yīng)用，感受化學(xué)與生活的密切聯(lián)系。

2.重點(diǎn)與難點(diǎn)：

（1）掌握電解質(zhì)、非電解質(zhì)、電離等概念，及電離方程式的書寫。

（2）從微觀視角認(rèn)識(shí)化合物。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)理念

皮亞杰建構(gòu)主義理論的基本觀點(diǎn)是：學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是通過同化與順應(yīng)過程逐步建構(gòu)起來的，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環(huán)中得到不斷地豐富、提高和發(fā)展;陶行知先生曾提出學(xué)生的學(xué)習(xí)要“知行合一”，即“學(xué)中做，做中學(xué)”。根據(jù)建構(gòu)主義的基本觀點(diǎn)和陶行知的思想，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)立足于讓學(xué)生由學(xué)會(huì)走向會(huì)學(xué)，變教學(xué)設(shè)計(jì)為學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，在此過程中，發(fā)現(xiàn)方法、找到規(guī)律，并把學(xué)生的所學(xué)內(nèi)容和思維盡可能外顯化，讓學(xué)生的思維有生長(zhǎng)、素養(yǎng)有提升。

2.設(shè)計(jì)思路

學(xué)生通過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，對(duì)于酸、堿、鹽等都有了初步的認(rèn)識(shí)。如果進(jìn)入高一后教學(xué)設(shè)計(jì)仍然是按學(xué)生原有的認(rèn)識(shí)角度去設(shè)計(jì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易感覺疲勞，不易引發(fā)學(xué)生的興趣，也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。所以如何選擇一個(gè)適切視角，圍繞課堂的核心內(nèi)容展開教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，是問題的關(guān)鍵。[2]本節(jié)課的設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

四、教學(xué)過程

為了便于學(xué)生更好、更真實(shí)地學(xué)習(xí)化學(xué)概念，本節(jié)課從不同的視角，以“實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)—問題討論”應(yīng)用于化

學(xué)概念的教學(xué)中，將教學(xué)過程設(shè)計(jì)為如下四個(gè)環(huán)節(jié)。

【師】提出問題：同學(xué)們回憶初中化學(xué)學(xué)習(xí)階段物質(zhì)的分類方法？

【師】在學(xué)生活動(dòng)的基礎(chǔ)上，老師提出今天我們將換個(gè)角度看化合物（見圖2）。

環(huán)節(jié)一：拓展化合物的學(xué)習(xí)視角

【問題1】同學(xué)們，你們?cè)趪?guó)防園里軍訓(xùn)的時(shí)候衣服上有大量的鹽漬（見圖3），教官提醒你喝鹽汽水。你知道它有什么功能嗎？

【資料卡1】鹽汽水是一種無色透明液體，爽口、解渴、低熱量，賦予傳統(tǒng)防暑降溫飲料新活力，所含的氯化鈉（NaCl，食鹽）是人體正常的成份之一。人體在出汗過多時(shí)，Na+丟失頗多，從而導(dǎo)致身體虛弱等癥狀，嚴(yán)重時(shí)還能發(fā)生意外。所以在盛夏酷暑或長(zhǎng)期在炎熱中工作的人們，渴時(shí)須多喝含鹽碳酸飲料，以補(bǔ)充因大量出汗而喪失的鹽份和體液，迅速恢復(fù)活力。

【問題2】食鹽喝進(jìn)人體后是如何幫助人恢復(fù)活力的？它是以什么形式存在的呢？

不同的化合物在固體狀態(tài)、水溶液中以及熔融狀態(tài)下存在的行為是什么呢？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明呢？

【生】可以通過導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)來證明。

【實(shí)驗(yàn)探究1】以氯化鈉為例進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。

1.將氯化鈉固體放入燒杯中，將微型溶液導(dǎo)電試驗(yàn)器的兩電極插入，摁住開關(guān)，觀察現(xiàn)象（見圖4）。

2.取適量氯化鈉固體放入裝有水的燒杯中，攪拌使其溶解，將微型溶液導(dǎo)電試驗(yàn)器兩電極插入，摁住開關(guān)，觀察現(xiàn)象（見圖5）。

3.教師演示—熔融氯化鈉的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)（播放視頻）。

【實(shí)驗(yàn)探究2】以乙酸（醋酸）為例進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)

1.純乙酸

2.乙酸溶液

【實(shí)驗(yàn)探究3】以NaOH為例進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)

1.NaOH固體

2.NaOH溶液

3.熔融的NaOH（熔點(diǎn)318.4℃）

【實(shí)驗(yàn)探究4】以蔗糖為例進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)

1.蔗糖固體

2.蔗糖溶液（用三重蒸餾水配制）【學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成表1】

【問題4】如果要將表1中的化合物分成兩類，分類的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

【生】按化合物的水溶液或熔融狀態(tài)導(dǎo)電性進(jìn)行分類，一類是能導(dǎo)電的，如氯化鈉、氫氧化鈉、乙酸;另一類是不能導(dǎo)電的，如蔗糖等。

小結(jié)：像氯化鈉、氫氧化鈉一樣，在水溶液或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物，稱之為電解質(zhì);像蔗糖一樣在水溶液和熔融狀態(tài)下都不能導(dǎo)電的化合物，稱之為非電解質(zhì)。[3]

ì?電解質(zhì)：在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物

??非電解質(zhì)：在水溶液中或熔融狀態(tài)下均不能導(dǎo)電的化合物

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生軍訓(xùn)時(shí)的照片引入教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生感知化學(xué)就在身邊，與大家的生活息息相關(guān);然后設(shè)計(jì)具體的探究實(shí)驗(yàn)，通過大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為學(xué)生提取共同的特征信息，讓學(xué)生經(jīng)歷可感知的、宏觀的到抽象的、概括化的發(fā)展歷程，當(dāng)學(xué)生回首審視共同特征信息時(shí)，產(chǎn)生頓悟，自我建立電解質(zhì)和非電解質(zhì)的概念。

環(huán)節(jié)二：理解電解質(zhì)的不同行為

以氯化鈉NaCl為例，提供氯化鈉晶體模型及溶于水的視頻。

圖示在水分子作用下氯化鈉溶于水的過程（如圖6所示）。

【問題5】（1）為什么NaCl在固態(tài)時(shí)不能導(dǎo)電，而在水溶液或熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電呢？（2）NaCl溶液中有哪些微粒？（3）推測(cè)NaCl溶液中微粒運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？（4）NaCl溶液導(dǎo)電的本質(zhì)是什么？

【生】固體氯化鈉中由于鈉離子與氯離子之間的靜電作用而不能自由移動(dòng)，由于水分子的作用鈉離子形成了水合鈉離子（簡(jiǎn)稱鈉離子）、氯離子形成了水合氯離子（簡(jiǎn)稱氯離子）而可以自由移動(dòng)，熔融狀態(tài)下鈉離子和氯離子獲得了能量可以自由移動(dòng);NaCl溶液中主要存在鈉離子和氯離子，它們?cè)谌芤褐凶杂蛇\(yùn)動(dòng)。

【師】電解質(zhì)在一定條件下能導(dǎo)電是因?yàn)殡娊赓|(zhì)在溶液中或熔融狀態(tài)下是以自由運(yùn)動(dòng)的離子形式存在的。

【實(shí)驗(yàn)探究5】離子在電流作用下的運(yùn)動(dòng)

取長(zhǎng)度為4～6cm果凍條（實(shí)驗(yàn)前用飽和的硫酸銅溶液浸泡白色的果凍條2至3小時(shí)），9V的電池，兩支鉛筆芯相距2～3cm（用鉛筆芯電極）。實(shí)驗(yàn)如圖7所示。

【問題6】預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？并試著解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【生】實(shí)驗(yàn)開始2～3min后發(fā)現(xiàn)與電源負(fù)極相連的一極附近藍(lán)色加深，與電源正極相連的一極藍(lán)色變淺。

結(jié)論：說明在電流的作用下銅離子移向陰極，同時(shí)硫酸根離子移向陽(yáng)極。

【師】在飽和的硫酸銅溶液中，硫酸銅電離成自由移動(dòng)的銅離子和硫酸根離子;物質(zhì)導(dǎo)電的本質(zhì)是自由移動(dòng)的帶電微粒作定向移動(dòng)。

總結(jié)：電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下，組成電解質(zhì)的微粒與水分子的作用或獲得足夠的能量后以自由移動(dòng)的離子形式存在，在電場(chǎng)的作用下陰陽(yáng)離子發(fā)生定向移動(dòng)而導(dǎo)電。

設(shè)計(jì)意圖：心理學(xué)上有一種說法叫“場(chǎng)境投射”，研究表明人所面臨的場(chǎng)境會(huì)對(duì)人的認(rèn)知活動(dòng)產(chǎn)生巨大的影響。因此，在理解電解質(zhì)的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，為學(xué)生提供晶體結(jié)構(gòu)模型、展示過程性的圖示及可以看得見的實(shí)驗(yàn)，一方面加深學(xué)生對(duì)宏觀表征的理解，另一方面讓學(xué)生對(duì)構(gòu)成物質(zhì)的微粒及微粒間的相互作用有更深層次的理解，從而從本質(zhì)上理解電解質(zhì)。

環(huán)節(jié)三：描述電解質(zhì)的電離行為

【師】為學(xué)生提供NaCl固體溶于水、熔化、HCl分子溶于水及蔗糖溶于水時(shí)微觀粒子發(fā)生變化的示意圖（如圖8所示）。

化合物在水溶液或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子的過程稱為電離，電離方程式是描述化合物電離過程的符號(hào)語言。

【問題7】如何用化學(xué)語言表示NaCl、CuSO4的電離過程？

符號(hào)表征：NaCl=Na+Cl+-;CuSO4=Cu2++SO-

【問題8】寫出下列物質(zhì)的電離方程式：第1組：

HCl、H2SO4、HNO3;第2組：NaOH、KOH、Ba（OH）2;第3組：NH4Cl、K2SO4、FeCl3

【問題9】通過上述化合物電離方程式的書寫，你認(rèn)為書寫電離方程式的注意點(diǎn)是什么？

【師生小結(jié)】

1.正確書寫符號(hào)（化學(xué)式、陽(yáng)離子、陰離子的符號(hào)）。

2.表示離子數(shù)目的數(shù)字要寫在離子符號(hào)的前面。

3.在電離方程式中，陰陽(yáng)離子所帶正負(fù)電荷的總數(shù)必須相等。

4.用“=”（或“”）連接化學(xué)式（離子）與離子。

【問題10】你對(duì)初中化學(xué)所學(xué)的酸、堿、鹽的概念有什么新的認(rèn)識(shí)嗎？

【生】在注意元素、原子團(tuán)正確書寫的基礎(chǔ)上，還要注意離子的電荷守恒;電離時(shí)產(chǎn)生陽(yáng)離子都是H的+化合物是酸，產(chǎn)生陰離子都是OH-的化合物是堿，產(chǎn)生金屬陽(yáng)離子（包括銨根離子）和酸根離子的化合物是鹽。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過對(duì)圖8的觀察、對(duì)比、分析，可以把宏觀、微觀層次的某一瞬間建立起對(duì)應(yīng)的聯(lián)系，不僅讓學(xué)生在宏觀層次上認(rèn)識(shí)電解質(zhì)，更能在微觀層次認(rèn)識(shí)電解質(zhì)，深刻理解微粒之間的相互作用，建構(gòu)微粒作用觀;通過教師的示范，在分析電離方程式組成的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、推理，并加強(qiáng)思維運(yùn)用揭示電離方程式蘊(yùn)含的意義;為學(xué)生提供3組物質(zhì)并書寫電離方程式，讓學(xué)生感知電離方程式的書寫與化學(xué)方程式之間的關(guān)聯(lián)，并小結(jié)電離方程式的書寫，同時(shí)進(jìn)行比較9種物質(zhì)的電離方程式，通過辨識(shí)記憶、概括關(guān)聯(lián)等學(xué)習(xí)理解活動(dòng)完成新知識(shí)內(nèi)容的建構(gòu)和新的認(rèn)識(shí)角度，完善初中階段所學(xué)的酸、堿、鹽等概念。

環(huán)節(jié)四：應(yīng)用電解質(zhì)，創(chuàng)健康生活

展示資料卡（見圖9）。

【問題11】電解質(zhì)在人體內(nèi)是以什么形式存在的？談?wù)勀銓?duì)電解質(zhì)與人體健康認(rèn)識(shí)？談?wù)勀銓?duì)電解質(zhì)與人們生活的感受？

【生1】電解質(zhì)在人體內(nèi)是以離子形式存在的。

【生2】電解質(zhì)是維持人體活動(dòng)、物質(zhì)代謝的必須物質(zhì)，其非常重要，電解質(zhì)紊亂可導(dǎo)致嚴(yán)重后果，甚至猝死。

【生3】電解質(zhì)溶液在人們生活中到處都有，說明電解質(zhì)溶液與人們的生活有著密切的聯(lián)系，合理利用好電解質(zhì)可以為人們創(chuàng)造更美好的生活。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)好化學(xué)能讓你活得明白，化學(xué)是一門真實(shí)有用的學(xué)科。學(xué)生經(jīng)過一年的初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，會(huì)對(duì)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生美好的憧憬，通過提供資料卡的形式為學(xué)生提供電解質(zhì)在日常生活中的應(yīng)用，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，開拓學(xué)生的視野，讓學(xué)生感受到化學(xué)給我們的生活帶來了便利，更在潛移默化地影響著、改變著我們的生活，化學(xué)就在我們的身邊，它時(shí)時(shí)刻刻都在陪伴著、保護(hù)著我們，讓我們享受到更加多彩的生活。

瑞士化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者薇雷娜·施坦納在她的《10倍速學(xué)習(xí)法》一書中說：“變換視角是一條穿越學(xué)習(xí)內(nèi)容風(fēng)景線的新途徑。”[4]總是以一種思維去看待物質(zhì)，久了就會(huì)形成線性思維。變換視角看物質(zhì)往往就能有不同的新發(fā)現(xiàn)、新感受，就能實(shí)現(xiàn)部分與整體、細(xì)節(jié)與全貌、結(jié)果與成因、表象與實(shí)質(zhì)、演繹與歸納、課本知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活等內(nèi)容的多向理解。在高中化學(xué)概念教學(xué)時(shí)，教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，進(jìn)行多元化教學(xué)，讓學(xué)生在有效的課堂上產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)概念的興趣。“塞翁失馬，焉知非福?！辈还苁窃谏钪谢?qū)W習(xí)中，我們都要非線性的視角或思維看待每一種物質(zhì)或事物，或許會(huì)給大家?guī)硪馔獾捏@喜。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]王祖浩.普通高中教科書·高中化學(xué)教學(xué)參考必修第一冊(cè)[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2020.

[3]王祖浩.普通高中教科書（化學(xué)必修第一冊(cè)）[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2021.

[4]薇雷娜·施坦納.10倍速學(xué)習(xí)法[M].車云，譯.?？冢耗虾３霭婀?，2022.