大概念理念的高中化學單元復習教學研究

趙悅 王良

摘 要：《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出要以學科大概念為核心，通過整合知識之間的練習，重新構建知識網絡，使知識系統(tǒng)化，使課程結構化?！八芤褐械碾x子平衡”主題內容知識點多且復雜，學生認識不夠深入，且本單元是高考難點和重點，各省份高考題均有涉及。基于此，本文圍繞大概念確定單元教學結構，通過核心素養(yǎng)落實單元教學目標，最后實踐課堂教學，完成單元教學。

關鍵詞：大概念；離子平衡；單元復習

當今，學科主題大概念已經成為教育界的熱點話題和發(fā)展趨勢。在2018年教育部頒布的《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標》）中，明確提出化學學科五大核心素養(yǎng)：宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想，證據推理與模型認知，科學探究與創(chuàng)新意識，科學態(tài)度與社會責任［1］。但更值得注意的是新課標修訂的主要內容變化還包括：“進一步精選了學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養(yǎng)的落實?！逼浯涡抡n標強調：“在必修課程階段，突出化學基本觀念（大概念）的統(tǒng)領作用?！庇纱丝梢?，通過大概念設計教學在高中化學教學中是必不可少的。通過構建大概念知識網絡結構，能將碎片的知識整合起來，有利于學生理解和記憶。水溶液中的離子平衡是高考的熱點和難點，考查范圍內容廣，題型多樣靈活，計算量比較大，分值比重也比較大［2］，因此高三復習階段教師可以應用此教學方法。

一、學科大概念

大概念的英文翻譯是big idea，也叫作大觀念或者核心觀念、核心概念等，不同領域適用范圍不同［3］。對教育領域來說，大概念具有很長的歷史研究時間。學科大概念并不單單指學科中某一具體概念、定理或法則等最基本的內容，而是這些具體知識背后的更為本質、更核心、更深層次的概念或思想，所以大概念可以很好地用于單元知識整合教學。

二、單元教學分析

（一）教材分析

“水溶液的離子平衡”是人教版（2019年）選擇性必修1第三章的內容。本單元學習主題包括“電解質在水溶液中的行為”“電離平衡”“水解平衡”“沉淀溶解平衡”“離子反應與平衡的應用”［1］?？梢詮倪@五個學習主題中提煉出一個大概念，創(chuàng)設貫穿整個單元教學的大情境，將知識連貫性、層次性、漸進性地組織起來。

（二）學情分析

1.學生年齡特點

學生積極熱情，但是會有一部分學生處于青春叛逆期，因此就要把學生的興趣轉移到學習上來，通過創(chuàng)設情境，激發(fā)學生能動性，使學生主動參與到課堂中來。

2.學生知識基礎

學生已經對本章內容掌握一部分，對化學平衡的建立和移動有了認識基礎，但部分同學對溶液的認識還不夠深刻，僅僅停留在表面，對電解質、電離等概念掌握得還不夠清楚，在做習題的過程中，會出現基礎知識點掌握不牢固，較難知識不能綜合分析出答案等問題。

3.學生學習能力

學生之間存在差異，學習能力各有不同，因此要關注所有學生，讓每個學生都能聽得懂，學得會。

（三）教學目標

（1）通過分析電離平衡、水解平衡的存在和平衡移動形成原因，引導學生初步形成解決水溶液中離子反應與平衡問題的基本思路。

（2）通過宏觀現象和微觀動畫等具體實例，掃清學生對水溶液體系認識的障礙點，并進一步提升學生的核心素養(yǎng)。

（3）通過真實情境的創(chuàng)設，組織學生分析解釋，小組討論等活動，促進學生認識水溶液中離子反應與平衡對生產生活的作用，培養(yǎng)學生對化學學科的認同感和用化學改變社會的責任心。

三、單元教學設計思路

（一）確立大概念

由于“水溶液中的離子平衡”涵蓋了多種平衡及平衡的移動，所以以大概念“化合物在溶液中的行為”作為核心觀念，分析不同化合物的電離。既通過微觀視角將知識從電離平衡到水解平衡再到溶解平衡一步步深入和重新構建溶液離子平衡的結構網，還可以通過定量分析平衡的移動方向幫助學生建立符號表征的思維方式，提高學生對平衡觀念的深刻理解并加深記憶［4］。

（二）創(chuàng)設大情境

一個良好的情境可以貫穿整個單元教學，使學生在大環(huán)境中積極探索教學任務和活動，成為大概念形成的一個基礎，開拓學生對學科的認識視角和認知思路。因此教學情境的設計，不僅關系著大概念的構成方式，還關系著學生能否更好地理解單元的核心觀念。因此大情境的創(chuàng)設應綜合考量化學核心素養(yǎng)和單元教學內容。單元教學在大概念的統(tǒng)領下，以大情境為線索才能更順利地展開。

（三）選擇評估方法

在教學中，給學生時間進行小組合作探究實驗，這樣在無形中檢驗了學生是否將知識運用于具體的實踐中。在教學后，給學生留適量的作業(yè)進行鞏固，自我檢驗。還可以讓學生進行自我反思。

四、教學過程

（一）第一課時 溶劑的行為——水的電離

【情境導入】視頻：雨天樹下行走容易發(fā)生安全隱患，比如被閃電擊中。為什么容易出現危險呢？是因為水能導電嗎？水能否電離？

【學生活動】小組討論，提出猜想

【設計意圖】引發(fā)認知沖突，猜測水能發(fā)生微弱電離

【實驗探究】設計實驗驗證水能否電離

【學生活動】將靈敏電流計與小燈泡連接起來，測試水的導電性［6］

【設計意圖】培養(yǎng)學生的實驗探究能力和動手操作能力

【類比學習】類比化學平衡，影響水電離的因素有哪些？分組合作進行實驗驗證

【學生活動】設計實驗：加入少量酸或堿，觀察靈敏電流計指針偏轉方向和小燈泡的亮度

【設計意圖】通過類比，建立認識水溶液中水會發(fā)生電離的概念

【學以致用】家中水壺上的水垢如何清洗？是否應該與水的電離有關

【學生活動】自主思考，分享成果

【設計意圖】將所學知識運用到生活中

（二）第二課時 溶質的行為——弱電解質的電離

【情境導入】鹽酸常常用來作為除去水壺水垢的試劑，為什么不用更安全的醋酸代替

【學生活動】小組討論，提出猜想

【設計意圖】與生活實際聯(lián)系，激發(fā)學習興趣

【實驗探究】測定0.1mol/L的鹽酸和醋酸溶液的pH，并用圖像表示出來

【學生活動】分組實驗，記錄數據，并畫出二者電離情況的圖像

【設計意圖】從宏觀和微觀視角理解知識，體會強弱電解質的電離

【類比學習】建立化學平衡，討論：（1）醋酸的電離平衡是如何建立的？能否用圖像表示出來？（2）影響醋酸電離的因素有哪些？如何影響的？

【學生活動】到黑板上畫出圖像并分析圖像是如何得來的

【設計意圖】建立水溶液中弱電解質電離平衡的概念，全部電離形成強電解質，部分電離形成弱電解質

【學以致用】能否通過加入熱水和鹽酸快速除去水垢？如果沒有鹽酸，可否用家中的食醋代替

【學生活動】利用廚房常見事物，動手操作除水垢

【設計意圖】體會化學知識在生活中的應用，培養(yǎng)社會責任感和熱愛化學的積極態(tài)度

（三）第三課時 可溶電解質的行為——鹽類的水解平衡

【情境導入】從物質分類角度，碳酸鈉屬于鹽類，但我們?yōu)槭裁捶Q它為“純堿”呢？為什么不同的鹽類會顯示不同的酸堿性呢？

【學生活動】小組討論，提出猜想

【設計意圖】設置認知沖突，從弱電解質過渡到鹽類的水解

【實驗探究】測定醋酸鈉、硝酸鈉和碳酸氫鈉的pH，記錄數據，畫出圖像。

【學生活動】分組實驗，結合得到的數據結果分析原因

【設計意圖】培養(yǎng)學生分析和總結歸納問題能力

【類比學習】類比醋酸的電離：電解質會在水中電離出H+，醋酸鈉是如何電離的？用方程式表示出來

【學生活動】書寫醋酸鈉的電離方程式、水的電離方程式，進一步推導出醋酸鈉的水解方程式

【設計意圖】訓練學生通過符號表征微觀反應的能力，形成鹽類水解的概念，豐富大概念體系

【學以致用】類比化學平衡，什么因素會影響鹽類的水解？用什么表征鹽類水解平衡

【學生活動】思考鹽類水解平衡的影響因素，得出可以用水解平衡常數表征鹽類水解，并說明其意義和應用價值

【設計意圖】發(fā)展高階思維，完善思維模式

（四）第四課時 難溶電解質的行為——沉淀的溶解平衡

【情境導入】視頻：美麗的溶洞是怎么形成的？是否存在絕對不溶的沉淀

【學生活動】培養(yǎng)學生善于發(fā)現、勤于思考的習慣

【實驗探究】設計實驗驗證AgCl溶液中存在沉淀溶解平衡

【學生活動】分成兩個小組，分別向AgCl溶液中加入KI溶液和Na2S溶液，觀察現象

【設計意圖】培養(yǎng)學生實驗探究能力，知道沉淀也存在溶解平衡

【類比學習】類比化學平衡，AgCl溶液是如何溶解的？

【學生活動】結合實驗過程，分析沉淀平衡的影響因素

【設計意圖】發(fā)展學生的證據推理能力

【學以致用】已知水垢的主要成分是CaSO4，如何通過所學知識完善除去水垢的過程

【學生活動】加入Na2CO3溶解浸泡一段時間，再利用鹽酸或者醋酸除去

【設計意圖】培養(yǎng)科學的態(tài)度和社會責任感

五、總結與反思

（一）教學總結

1.單元教學應準確確定大概念

教師應站在更高一點的角度，精確理解“水溶液中的離子平衡”這一單元的知識，凝練單元大概念，才能為學生提供多樣化的學習方式并更好地幫助學生串聯(lián)知識。以本單元為例，本單元涉及不同類型化合物的電離，將其整合成在水溶液中的行為這一大概念，幫助確定單元核心思想，再進一步學習知識就比較容易。

2.單元教學應巧妙融合大情境

真實情境下的問題驅動可以激發(fā)學生學習興趣，更好地將知識應用起來。以本單元為例，從生活中除水垢問題入手，作為知識學習的線索，因為水垢的主要成分是難溶性沉淀，而通過鹽溶液的浸泡，沉淀平衡發(fā)生移動，最后通過醋酸這一弱電解質與其發(fā)生的反應將其除掉，此過程包含了這一單元核心知識的應用。

3.單元教學應完善學生的知識結構

選擇本單元作為復習課的重點單元，是因為本單元知識知識結構分散，知識點復雜難以理解。這就需要教師大膽創(chuàng)新，通過對教材的深度加工，設計出更系統(tǒng)的教學內容，使學生重新構建知識網絡，幫助學生建立新舊知識間的聯(lián)系。以本單元為例，學生初中時學過“復分解反應”，“酸堿鹽”必修一學過“離子反應”再到本單元的“水溶液中的離子平衡”，學生的認知結構在不斷豐富和完善，對知識的學習也是層層遞進，化學核心素養(yǎng)也潛移默化地在不斷提升。

4.單元教學應提升學生的元認知能力

在學生學習和成長的過程中，元認知能力起到一定的調節(jié)和監(jiān)控作用。提升學生的元認知能力可以在學習過程中不斷改進學習方法，調整學習模式，并對知識批判性吸收，對于化學學科，一味地灌輸式教學是不會達到好的學習效果，所以單元教學應著眼于提升學生的元認知能力［5］。

以本單元為例，每課時均安排了實驗探究環(huán)節(jié)，通過學生的動手操作，借助現有證據，不斷修整，完善原有認知，在無形中提升了元認知能力。

（二）教學反思

（1）注重學生能力差異，因材施教。在具體教學前，應分析不同學生的學習能力，根據具體情況控制教學難度，根據不同層次學生劃分知識層次，整體把握教學難度。課后將習題分成難、中、易留給不同層次的學生。通過測試和評價，了解到不同學生對知識的掌握程度，對于學習能力較差的學生，可以進行針對性輔導，確保每個層次的學生都能取得進步。

（2）注重課標要求，循序漸進。本單元知識有以下重點：理論知識內容：包括電離程度、水解程度、沉淀溶解平衡及符號的掌握。對學生的要求是：能正確書寫相關方程式，理解概念性知識，掌握強弱電解質的概念；熟悉鹽類水解平衡基本規(guī)律，沉淀溶解及轉化；知道水的離子積常數，水解平衡常數，溶解平衡常數的意義，并會用符號表征［6］。以上內容需要根據學情循序漸進，首先引導學生將各種概念性的知識和化學觀念在頭腦中構建思維模型，隨后將離子平衡規(guī)律和考點融入模型之中，并在做習題過程中實踐應用。

（3）注重學生主體地位，教學相長。學生是課堂的主人，把學生放在課堂中心。在教學中，可以提出探究性問題引導學生積極參與到課堂，比如：為什么碳酸鈉是鹽類，卻呈堿性？如何證明水的電離？劃分實驗小組使學生自主找到證據加以理論解釋現象，通過真實情境創(chuàng)設，調動學生課堂參與積極性，提高課堂效率。

參考文獻：

［1］張雄鷹.大概念統(tǒng)領下的大單元教學設計的實踐探索——以“水溶液中的離子反應與平衡”為例［J］.中學化學教學參考，2021，555（23）：2327.

［2］林增輝.水溶液中的離子平衡考點剖析及復習建議［J］.廣東教育（高中版），2022（10）：5861.

［3］頓繼安，何彩霞.大概念統(tǒng)攝下的單元教學設計［J］.基礎教育課程，2019，258（18）：611.

［4］張一芳，尚曉凱，石亞偉，等.基于化學核心素養(yǎng)的單元教學設計模式的探究——以“水溶液中的離子平衡”為例［J］.廣東化工，2021，48（15）：290291.

［5］解慕宗，林建芬.化學核心素養(yǎng)引領下的單元教學設計——以“電解質在水溶液中的行為”為例［J］.中學化學教學參考，2018，473（13）：2729.

［6］韓建豐，高凌蕊.核心素養(yǎng)導向下的“水溶液中離子平衡”教學關鍵問題突破策略［J］.理科考試研究，2022，29（23）：5860.

作者簡介：趙悅（1999— ），女，吉林長春人，在讀碩士，研究方向：化學學科教學；王良（1974— ），女，吉林四平人，博士，教授，研究方向：化學學科教學。