基于宏微結(jié)合發(fā)展微粒觀的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)*
——以“離子反應(yīng)”為例

成志高 雷 歡

（1.衡陽市教育科學(xué)研究院 湖南 衡陽 421001；2.湖南科技大學(xué) 湖南 湘潭 411201）

新課標(biāo)倡導(dǎo)“觀念構(gòu)建”為本的化學(xué)教學(xué)，主張對教材內(nèi)容或者事實(shí)素材進(jìn)行加工，通過設(shè)計(jì)有思考價(jià)值的情境、問題和探究活動，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行積極的思考、概括、提升，從而實(shí)現(xiàn)對化學(xué)學(xué)科本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識。［1］基本觀念的構(gòu)建通常是需要借助于不同層次的化學(xué)知識由淺入深地揭示出來的，這就意味著教師需要有深刻解讀教材的能力，能挖掘出教材不同單元、章節(jié)中的不同知識點(diǎn)可能具有相同的觀念內(nèi)涵。［2］進(jìn)行單元整體教學(xué)，概括提煉單元核心概念知識能體現(xiàn)化學(xué)基本觀念，并運(yùn)用基本觀念指導(dǎo)不同層次的化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，能有效促進(jìn)學(xué)生化學(xué)基本觀念的形成。

一、單元整體分析

“離子反應(yīng)”位于人教版化學(xué)（必修第一冊）第一章第二節(jié)，涉及到的內(nèi)容主要是電解質(zhì)的電離和復(fù)分解反應(yīng)類型的離子反應(yīng)，屬于核心的基礎(chǔ)概念知識。新課標(biāo)對其內(nèi)容提出了明確要求：認(rèn)識酸、堿、鹽等電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離，通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件，了解常見離子的檢驗(yàn)。［3］可見課程標(biāo)準(zhǔn)這部分內(nèi)容剖析了離子反應(yīng)的認(rèn)識角度，即從“微觀角度認(rèn)識溶液中物質(zhì)的存在與變化”。但在常規(guī)教學(xué)中往往側(cè)重于“知識本位”，教學(xué)目標(biāo)圍繞知識習(xí)得、知識應(yīng)試展開，讓學(xué)生知道如何辨析電解質(zhì)的概念、學(xué)會書寫離子方程式、掌握常見離子的檢驗(yàn)，卻沒有認(rèn)識到電離、離子反應(yīng)內(nèi)容對促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展和微粒觀構(gòu)建的教學(xué)價(jià)值。［4］

微粒觀是化學(xué)學(xué)科的重要觀念，也是學(xué)生難以構(gòu)建的觀念。學(xué)生自初三接觸化學(xué)以來一直在構(gòu)建微粒觀，學(xué)生知道物質(zhì)是由原子、分子、離子等微粒構(gòu)成，認(rèn)識酸、堿、鹽溶于水之后會解離出離子，了解溶液的導(dǎo)電性是與溶液中的離子是有關(guān)的，但是學(xué)生對于溶液中離子的來源，離子在水溶液中的行為缺乏全面的認(rèn)識，電離和離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生從微觀上理解物質(zhì)在水溶液中的行為，將進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的微粒觀。［5］現(xiàn)有的將電離與離子反應(yīng)作為核心概念和關(guān)鍵活動進(jìn)行實(shí)施的“離子反應(yīng)”的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，［4，6～7］可促進(jìn)學(xué)生微粒觀的構(gòu)建和發(fā)展，值得借鑒?；谏鲜龇治?，筆者以解決實(shí)際教學(xué)問題為出發(fā)點(diǎn)，深入挖掘核心知識的教學(xué)價(jià)值為目的，開展了以“氯化鈉”為主題的“離子反應(yīng)”單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的嘗試。教學(xué)過程中重視電離的教學(xué)，從微觀角度引導(dǎo)概念的生成、微觀表征及其過程與反應(yīng)原理，旨在促進(jìn)學(xué)生微粒觀的構(gòu)建與發(fā)展。

二、單元教學(xué)目標(biāo)

（1）通過創(chuàng)設(shè)情境“濕手摸電器易發(fā)生觸電”引出對氯化鈉溶液導(dǎo)電的分析，認(rèn)識電離；從宏觀—微觀—符號三重表征電離過程，促進(jìn)學(xué)生微粒觀的發(fā)展；從電離的角度認(rèn)識酸、堿、鹽，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀視角進(jìn)入微觀層面認(rèn)識酸、堿、鹽；從電離的角度對化合物進(jìn)行分類，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生生成“電解質(zhì)”的概念。

（2）通過創(chuàng)設(shè)情境“指紋破案”，測定NaCl 溶液和AgNO3溶液反應(yīng)過程中的電導(dǎo)率變化趨勢，引出離子反應(yīng)，并從微觀角度認(rèn)識物質(zhì)在溶液中的反應(yīng)；預(yù)測稀鹽酸和Na2CO3溶液反應(yīng)現(xiàn)象并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主分析溶液中能發(fā)生反應(yīng)的離子，再依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出復(fù)分解反應(yīng)類型的離子反應(yīng)發(fā)生的條件；判斷能兩兩發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的組合，找出實(shí)際參與反應(yīng)的離子，用離子方程式表示出來，并總結(jié)離子方程式書寫的方法和程序。

（3）解決實(shí)際問題——粗鹽提純，從微觀角度分析粗鹽中的可溶性雜質(zhì)離子，分組實(shí)驗(yàn)并運(yùn)用所學(xué)知識檢驗(yàn)雜質(zhì)離子和除去雜質(zhì)離子，歸納總結(jié)出除去溶液中雜質(zhì)離子的一般思路。

三、教學(xué)流程

基于單元整體的教學(xué)形式符合新課標(biāo)的教學(xué)要求，能承載化學(xué)觀念的構(gòu)建。因此，本次“離子反應(yīng)”專題單元整體教學(xué)以常見物質(zhì)氯化鈉為主題，重新鏈接電離、電解質(zhì)、離子反應(yīng)等核心概念知識，將概念的形成與應(yīng)用作為一個(gè)教學(xué)單元，旨在促進(jìn)學(xué)生的微粒觀的發(fā)展，教學(xué)課時(shí)共劃分為3個(gè)課時(shí)，具體教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 教學(xué)流程

第1 課時(shí)通過建立電離概念，學(xué)會從微觀角度認(rèn)識單一物質(zhì)在水溶液中的存在狀態(tài)和行為，并從宏觀—微觀—符號三重表征電離的過程，幫助學(xué)生構(gòu)建微粒觀。第2課時(shí)是從微觀角度分析兩種物質(zhì)在水溶液中的存在狀態(tài)和行為，認(rèn)識兩種物質(zhì)在水溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是離子之間的反應(yīng)，能深化對溶液中化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識思路。第3課時(shí)是運(yùn)用從微觀角度認(rèn)識溶液中反應(yīng)的思路和方法，解決實(shí)際問題——粗鹽提純。

四、教學(xué)實(shí)錄

本次“離子反應(yīng)”單元整體教學(xué)的3個(gè)課時(shí)已經(jīng)全部實(shí)施，其中課時(shí)1 和課時(shí)2 的內(nèi)容屬于核心概念知識，有助于學(xué)生微粒觀的形成，并對后續(xù)的深入學(xué)習(xí)具有指導(dǎo)意義，具體教學(xué)實(shí)錄如下：

1.宏觀—微觀—符號三重表征電離過程

【情境】展示濕手觸摸電器易發(fā)生觸電的視頻，以及人手汗液中的主要鹽成分（NaCl）。

【教師】濕手摸電器為什么容易發(fā)生觸電？

【學(xué)生】結(jié)合初中所學(xué)科學(xué)探究的一般過程，對提出的問題作出猜想（猜想一：NaCl 固體導(dǎo)電、猜想二：水導(dǎo)電、猜想三：NaCl溶液導(dǎo)電），并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（測定物質(zhì)的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)）驗(yàn)證猜想三成立。

【教師】為什么NaCl 溶液能導(dǎo)電呢（微觀）？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物理知識“電流產(chǎn)生的條件”進(jìn)行分析。

【學(xué)生】NaCl溶液中有自由移動的離子。

【教師】為什么NaCl 固體不能導(dǎo)電呢？展示氯化鈉晶體的微觀示意圖。

【學(xué)生】有離子但不能自由移動。

【教師】水在NaCl 固體溶解過程中起到什么作用？展示氯化鈉固體溶于水的微觀示意圖。

【學(xué)生】水分子能將緊密連結(jié)的鈉離子和氯離子分離開來，產(chǎn)生能自由移動的鈉離子和氯離子。

【教師】離子要自由移動需要借助外力，如果將氯化鈉固體加熱融化，能否產(chǎn)生自由移動的離子？播放熔融氯化鈉能導(dǎo)電的視頻。

【總結(jié)】電離：化合物產(chǎn)生能夠自由移動的離子的過程。條件：溶于水或受熱熔化。

【教師】如何用化學(xué)語言表示氯化鈉的電離過程？

2.運(yùn)用電離概念從本質(zhì)上認(rèn)識酸、堿、鹽

【教師】結(jié)合初中知識，你能從微觀角度解釋稀鹽酸和氫氧化鈉溶液導(dǎo)電的原因嗎？

【學(xué)生】說出溶液中存在的帶電粒子以及來源：

【教師】稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸均能使石蕊溶液變紅，為什么？稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鉀溶液、稀氫氧化鋇溶液均能使石蕊溶液變藍(lán)，為什么？（微觀角度分析）

【學(xué)生】酸溶液中都有氫離子。堿溶液中都有氫氧根離子。

【教師】如何從電離的角度認(rèn)識酸、堿、鹽（列舉一些可溶性的酸、堿、鹽）？怎么用電離方程式表示？

【學(xué)生】寫出相應(yīng)的電離方程式，并從電離的角度重新定義酸、堿、鹽。

【教師】能否從電離的角度，對化合物進(jìn)行分類？

【學(xué)生】把能夠電離的化合物劃分為一類，教師順勢提出“電解質(zhì)”的概念。

【總結(jié)】電解質(zhì)：在水溶液或熔融狀態(tài)下能產(chǎn)生自由移動的離子（導(dǎo)電）的化合物。例如：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、大多數(shù)鹽。

非電解質(zhì)：在水溶液和熔融狀態(tài)下都不能產(chǎn)生自由移動的離子（導(dǎo)電）的化合物。例如：非金屬氧化物、大多數(shù)有機(jī)物。

【情境釋疑】汗液的主要成分是氯化鈉，氯化鈉屬于電解質(zhì)，溶于水會形成自由移動的鈉離子和氯離子，因而濕手摸電器更容易發(fā)生觸電。

3.兩種物質(zhì)在水溶液中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——離子反應(yīng)

【情境】罪犯偵查學(xué)常通過指紋鑒別來確定罪犯。模擬指紋破案：將大拇指深深地在濾紙上按一下，涂上硝酸銀溶液，在燈光下照射一會兒就顯現(xiàn)出灰黑色的指紋。注解：氯化銀在光的作用下會分解成細(xì)微的灰黑色銀粒。

【教師】同學(xué)們能解釋其中的原因嗎？

【學(xué)生】手指上有汗液，溶質(zhì)的主要成分是氯化鈉，硝酸銀可以與氯化鈉反應(yīng)，生成的氯化銀被光照后發(fā)生顏色變化，指紋便顯現(xiàn)出來。

【教師】如何證明硝酸銀可以與氯化鈉反應(yīng)？教師需要引導(dǎo)學(xué)生從溶液中離子的種類和數(shù)目進(jìn)行思考——測電導(dǎo)率。

【學(xué)生】將電導(dǎo)率儀插入NaCl溶液中，再向其中加入AgNO3溶液，通過儀器可觀察溶液電導(dǎo)率下降。

【教師】同學(xué)們能解釋電導(dǎo)率下降的原因嗎？

【學(xué)生】NaCl 與AgNO3反應(yīng)后生成的AgCl 是難溶于水的物質(zhì)，難解離出自由移動的離子，從而使得溶液中離子的種類和數(shù)目減少，所以，電導(dǎo)率下降。

【教師】NaCl溶液和AgNO3溶液混合后，溶質(zhì)在水中有什么變化？（微觀角度）哪些離子參與了反應(yīng)？

【學(xué)生】教師引導(dǎo)學(xué)生分析：

【教師】如何從微觀角度理解這一反應(yīng)？

【學(xué)生】離子之間發(fā)生了反應(yīng)。

【總結(jié)】離子反應(yīng)：電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實(shí)際上是離子之間的反應(yīng)。

4.探究復(fù)分解類型離子反應(yīng)發(fā)生的條件

【教師】以上反應(yīng)中離子之間反應(yīng)形成了什么？離子之間反應(yīng)還會形成什么？

【學(xué)生】沉淀。還會形成氣體或水（預(yù)測）。

【教師】向稀鹽酸中加入Na2CO3溶液，會有什么現(xiàn)象？請預(yù)測參與反應(yīng)的離子。

【學(xué)生】現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生。預(yù)測：H+、CO2-3。

【教師】如何證明H+參與了反應(yīng)？并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

【學(xué)生】實(shí)施實(shí)驗(yàn)，用pH試紙測定反應(yīng)前后的pH（H+濃度變?。?。

【教師】除了H+參與反應(yīng)能使H+濃度變小，是否有其他可能使H+濃度變小？

【學(xué)生】加入的Na2CO3溶液中有水，可能將H+稀釋，也能使?jié)舛茸冃　?/p>

【教師】如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)消除稀釋的影響？

【學(xué)生】方法1：設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，方法2：Na2CO3溶液換成Na2CO3固體。

【教師】實(shí)驗(yàn)證明H+和CO2-3能反應(yīng)，你能寫出該反應(yīng)的生成物嗎？

【教師】復(fù)分解類型的離子反應(yīng)可以生成沉淀、氣體或水，也可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（沉淀、氣體、電導(dǎo)率、pH）來判斷復(fù)分解類型的離子反應(yīng)是否發(fā)生。

【總結(jié)】復(fù)分解反應(yīng)類型的離子反應(yīng)發(fā)生的條件：形成沉淀、氣體或者水。

5.總結(jié)復(fù)分解類型離子反應(yīng)的書寫方法

【教師】根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，判斷反應(yīng)能發(fā)生的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。找出發(fā)生反應(yīng)的離子并寫出離子方程式。提供的試劑：Na2CO3溶液、稀鹽酸、NaOH溶液、BaCl2溶液。

【學(xué)生】：選取藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并寫出離子方程式。

【總結(jié)】離子方程式：用實(shí)際參與反應(yīng)的離子表示離子反應(yīng)的式子。

方法1：確定發(fā)生反應(yīng)的離子、產(chǎn)物，直接寫出離子方程式，再配平。

方法2：基于化學(xué)方程式拆寫離子方程式，包括寫、拆、刪、查。

五、教學(xué)反思

本課題是以學(xué)生熟悉的物質(zhì)——氯化鈉為主題，重新鏈接“離子反應(yīng)”章節(jié)核心知識內(nèi)容進(jìn)行的單元整體教學(xué)，旨在幫助學(xué)生發(fā)展微粒觀，能從微觀的角度認(rèn)識物質(zhì)在溶液中的變化、存在以及相互作用，并學(xué)以致用，解決實(shí)際問題。在單元整體教學(xué)的3課時(shí)中，都有創(chuàng)設(shè)真實(shí)可信的教學(xué)情境、突出微粒觀的問題設(shè)計(jì)、宏微結(jié)合的視角分析問題、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究解決問題等環(huán)節(jié)，學(xué)生在獲取核心概念知識的過程中對化學(xué)學(xué)科本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識更加深刻，可以有效地促進(jìn)微粒觀的構(gòu)建和發(fā)展。