王芳
摘 要: 高中化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)內(nèi)容在必修和選修中所占比重均較大,基于化學(xué)反應(yīng)原理的理論概念比較抽象,研究化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)的實驗探究教學(xué)在必修和選修之間的銜接非常必要。本文以pH計運用于電離理論教學(xué)的幾則案例闡述高中化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)中關(guān)于必修與選修實驗探究教學(xué)的銜接教學(xué)。
關(guān)鍵詞: 化學(xué)實驗 pH計 電離理論教學(xué)
一
研究宏觀與微觀的聯(lián)系是化學(xué)不同于其他科學(xué)最特征的思維方式。物質(zhì)微粒觀作為化學(xué)的一個基本觀念,要求學(xué)生從微觀角度認識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成,理解化學(xué)變化。微粒觀的建立對于深刻理解微粒理論與化學(xué)宏觀變化的相互關(guān)系相當重要。電離理論的教學(xué),能比較全面地體現(xiàn)微粒觀思維的特點,而在教學(xué)中恰當運用pH計可以幫助學(xué)生有效建立微粒觀。以下是筆者在教學(xué)實踐中總結(jié)的關(guān)于pH計運用于電離理論教學(xué)的幾則案例。
應(yīng)用一:反應(yīng)微觀本質(zhì)
案例1:強弱電解質(zhì)概念教學(xué)
在高中化學(xué)必修1《強弱電解質(zhì)》教學(xué)中,筆者的設(shè)計思路是:以實驗情境不斷激發(fā)學(xué)生探究欲望,從定性實驗到定量實驗,逐步幫助學(xué)生建構(gòu)弱電解質(zhì)不能完全電離的觀念。
實驗1:相同條件下1mol/L 的食鹽溶液、蔗糖溶液 、鹽酸 醋酸溶液的導(dǎo)電性實驗。
設(shè)計意圖:通過導(dǎo)電性實驗,引導(dǎo)學(xué)生通過對各種溶液導(dǎo)電能力不同,引發(fā)學(xué)生思考物質(zhì)在水中是否電離,同時復(fù)習電解質(zhì)和非電解質(zhì)概念。在醋酸溶液導(dǎo)電性弱的事實面前,學(xué)生的原有認知在面對分類問題時出現(xiàn)認知沖突,從而產(chǎn)生繼續(xù)學(xué)習、探究的欲望。
實驗2:相同條件下1 mol/L鹽酸和醋酸溶液分別與相同大小的鎂條反應(yīng)。
設(shè)計意圖:讓學(xué)生從微觀的角度猜想:相同條件下、相同濃度的鹽酸和醋酸導(dǎo)電性不同的原因,并自行設(shè)計實驗,尋找實驗證據(jù)支持或否定你的猜想。由實驗結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生思考,鹽酸和醋酸電離程度不同,因此氫離子濃度不同。此時學(xué)生急切想知道氫離子濃度究竟如何,第三個定量實驗就呼之欲出了。
實驗3:使用pH 計,測定相同條件下0.1mol/L鹽酸和醋酸溶液的pH值。
設(shè)計意圖:通過實驗1導(dǎo)電性實驗達到兩個目的,一是進一步鞏固電解質(zhì)和非電解質(zhì)的概念,二是從定性角度初步認識電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力有所不同,引發(fā)學(xué)生進一步思考。通過實驗2和實驗3,從定性和定量角度,將學(xué)生對電解質(zhì)分類的關(guān)注聚焦到微粒種類和數(shù)量的角度,初步形成強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念,這為選修化學(xué)《溶液中的離子反應(yīng)》要求分析溶液中微粒,進而分析平衡打下了基礎(chǔ)。同時為《化學(xué)反應(yīng)速率》中濃度對速率的影響提供最直接的實驗事實。
應(yīng)用二:跟蹤反應(yīng)過程
案例2:離子反應(yīng)教學(xué)
在高中化學(xué)必修1《離子反應(yīng)》一課的教學(xué)中,這一教學(xué)內(nèi)容的難點在于要讓學(xué)生感受到溶液中看不見的離子發(fā)生了反應(yīng),微粒的存在狀態(tài)發(fā)生了變化。這個過程單憑老師講解是不能讓人信服的。這時如果借助探究實驗將其中本質(zhì)揭示出來,有助于學(xué)生深刻理解這些概念。怎樣讓學(xué)生自己通過對具體事實的體會并加以邏輯思考建構(gòu)出來的,教師必須從認識概念的過程這一角度設(shè)計教學(xué),即從表象入手,與思維聯(lián)系。在這一過程中,化學(xué)實驗通常是很好的載體,但如何用好實驗是需要精心策劃的。筆者設(shè)計了如下實驗。
應(yīng)用三:顯現(xiàn)動態(tài)平衡
案例3:弱電解質(zhì)的電離平衡
在高中化學(xué)選修《化學(xué)反應(yīng)原理》中《弱電解質(zhì)的電離平衡》一節(jié)教學(xué)內(nèi)容與必修2《強弱電解質(zhì)》教學(xué)內(nèi)容是一脈相承的。在必修2《強弱電解質(zhì)》教學(xué)中學(xué)生已經(jīng)知道弱電解質(zhì)的電離是不完全的,溶液中分子、離子共存。在選修《弱電解質(zhì)的電離平衡》教學(xué)中主要為學(xué)生解決溶液中分子、離子共存的原因是由于弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡這一難題。筆者根據(jù)這一教學(xué)要求,設(shè)計以下教學(xué)環(huán)節(jié)。
實驗1: 0.1mol/L醋酸 溶液中加入少量醋酸銨晶體,分別測醋酸溶液和混合液pH。
設(shè)計意圖:學(xué)生從上述實驗發(fā)現(xiàn)前后兩次溶液的pH變小,結(jié)合化學(xué)平衡的觀點,理解弱電解質(zhì)的電離平衡。
二
高中化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)內(nèi)容在必修和選修中所占比重均較大,基于化學(xué)反應(yīng)原理的理論概念比較抽象,研究化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)的實驗探究教學(xué)在必修和選修之間的銜接非常必要。從以上對pH計在電離理論教學(xué)的銜接作用,筆者認為開展化學(xué)反應(yīng)原理教學(xué)的實驗探究教學(xué)在必修和選修之間的銜接教學(xué)主要注意以下方面。
(一)把握概念之間的銜接關(guān)系
從以上電離理論在必修和選修的教學(xué)內(nèi)容可以看出,關(guān)于弱電解質(zhì)的概念學(xué)習呈現(xiàn)了層層遞進的過程,首先掌握弱電解質(zhì)的電離是不完全的,進而理解離子方程式中弱電解質(zhì)要用分子式表示,在選修化學(xué)學(xué)習了平衡理論以后,對弱電解質(zhì)的電離為什么不完全有了更深刻認識。
(二)設(shè)計實驗探究問題要有層次性
關(guān)于原理方面的實驗探究,主要涉及化學(xué)原理、反應(yīng)條件、反應(yīng)現(xiàn)象的探究。其特點是內(nèi)容較抽象,思維的深度和廣度均較大,因此從策略上要求教師通過科學(xué)整合教學(xué)設(shè)計,對學(xué)生不斷給予啟發(fā),設(shè)置階梯形的問題,同時給予必要的知識和方法層面的幫助。如上述案例1《強弱電解質(zhì)》教學(xué)中筆者通過一組由淺入深,由定性實驗到定量實驗的問題探究幫助學(xué)生建立弱電解質(zhì)的概念,并把握宏觀的實驗現(xiàn)象和微觀粒子反應(yīng)之間的關(guān)系?;居^念具有內(nèi)隱性,所以,實驗探究教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中,要層層遞進,這樣做有利于幫助學(xué)生建立思考問題的方法和程序,增強思維的深刻性與邏輯性。
(三)實驗設(shè)計要系統(tǒng)直觀
實驗活動設(shè)計要系統(tǒng)全面。如在《離子反應(yīng)》教學(xué)中探究溶液中究竟有哪些離子參與反應(yīng)?可以有兩種方法。教師要給予學(xué)生思考的空間,讓他們設(shè)計各種方法,以此培養(yǎng)學(xué)生全面系統(tǒng)的思維品質(zhì)。另外,運用實驗探究進行概念、觀念的建構(gòu),注重實驗結(jié)果所揭示的概念原理,通過實驗看到的宏觀現(xiàn)象,認識微觀事物的本質(zhì),所以實驗設(shè)計要直觀化。
化學(xué)知識、情感體驗和化學(xué)基本觀念在促進學(xué)生發(fā)展中是互為依托的。依托化學(xué)實驗探究活動落實基本理論和建構(gòu)學(xué)科觀念的教學(xué)的每一個環(huán)節(jié),教師都應(yīng)當有一個高端視角,除了對知識本身熟練掌握以外,還應(yīng)當充分利用化學(xué)實驗的學(xué)科特點,發(fā)揮實驗的重要作用。
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