李元華

【摘要】本文分析了魯科版必修、選修教材中離子反應(yīng)的編寫和教師教學(xué)實(shí)踐中存在的問題，闡述了PBL的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在高中化學(xué)教學(xué)過程的具體實(shí)踐和教學(xué)反思。

【關(guān)鍵詞】離子反應(yīng) 核心素養(yǎng) 基于PBL的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

【基金項(xiàng)目】福建省“十三五”第一批中學(xué)化學(xué)教學(xué)帶頭人培養(yǎng)對(duì)象科研課題“學(xué)習(xí)進(jìn)階下電解質(zhì)溶液核心概念的研究”，項(xiàng)目編號(hào)：XKHX2017008，福建省中學(xué)化學(xué)嚴(yán)業(yè)安名師工作室研究成果。

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）08-0015-02

魯科版必修《化學(xué)1》通過一些強(qiáng)電解質(zhì)之間（氯化鋇與硫酸鈉、氫氧化鈉與鹽酸、碳酸鈉與鹽酸等）反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)了離子反應(yīng)的概念以及離子反應(yīng)條件的基本知識(shí)。魯科版《化學(xué)選修4（化學(xué)反應(yīng)原理）》則通過鹽酸和鋅粒、氫氧化鋇和硫酸鈉溶液、高錳酸鉀溶液與硫酸亞鐵溶液、鋅片與氯化銅溶液的反應(yīng)，對(duì)離子反應(yīng)的條件和實(shí)質(zhì)加以完善，給出了離子反應(yīng)的條件和實(shí)質(zhì)。筆者在執(zhí)教魯科版高中化學(xué)教材的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)教材中離子反應(yīng)的編寫存在著必修和選修的脫節(jié)；在聽一些被指導(dǎo)的年輕教師的課時(shí)，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在一些不妥的做法，致使學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)不能很好地理解，尤其是離子互換型的離子反應(yīng)發(fā)生條件是否一定要符合“電離平衡常數(shù)大的酸制取電離平衡常數(shù)小的酸或溶度積大的沉淀制取溶度積小的沉淀的規(guī)律”。

基于問題式學(xué)習(xí)（Problem？鄄Based Learning，PBL）是一種基于建構(gòu)主義理念的教學(xué)模式[1]，該教學(xué)模式以問題為起點(diǎn)，教師通過創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生小組合作和自主探究，從而激發(fā)學(xué)生更深層次的認(rèn)識(shí)，符合核心素養(yǎng)導(dǎo)向。本文基于教學(xué)和聽課發(fā)現(xiàn)的問題以及學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，闡述了PBL的教學(xué)設(shè)計(jì)在高中化學(xué)教學(xué)過程的具體實(shí)踐和教學(xué)反思。

一、基于PBL的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例

以下是魯科版關(guān)于“離子反應(yīng)”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討。

1.從基本概念引發(fā)的“PBL問題”

《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)必修《化學(xué)1》“離子反應(yīng)”的要求注重基礎(chǔ)，對(duì)電解質(zhì)在水溶液中的電離有一定的認(rèn)知，能知道離子反應(yīng)的本質(zhì)是離子濃度的變化，離子反應(yīng)具體分類有復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等，復(fù)分解反應(yīng)伴隨的現(xiàn)象有產(chǎn)生氣體、沉淀或弱電解質(zhì)，氧化還原反應(yīng)伴隨的現(xiàn)象和反應(yīng)的推動(dòng)力比較復(fù)雜，沒有統(tǒng)一要求。《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)《化學(xué)選修4（化學(xué)反應(yīng)原理）》中離子反應(yīng)則有更高的要求，增加了強(qiáng)弱電解質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，不但要求復(fù)分解反應(yīng)型的離子反應(yīng)，而且對(duì)可逆反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)，絡(luò)合反應(yīng)等等都要深刻理解，并且能夠結(jié)合熱力學(xué)特征，考察學(xué)生對(duì)反應(yīng)限度與化學(xué)平衡的認(rèn)知，從而進(jìn)一步得出結(jié)論，離子濃度減小只是反應(yīng)的推動(dòng)力之一。

根據(jù)布魯納的觀點(diǎn)，每一個(gè)學(xué)科都含有一個(gè)基本框架，即基本結(jié)構(gòu)，“教師首先要使學(xué)生理解所教學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，這是基本要求，可以幫助學(xué)生在課后遇到問題的時(shí)候，能夠自我處理，或者在練習(xí)過程中遇到不一樣的難題時(shí)，能夠根據(jù)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)來解決問題。

從基本概念引發(fā)的“PBL問題”，教材設(shè)計(jì)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)，見表1。

教材中設(shè)計(jì)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)將離子反應(yīng)發(fā)生條件的教學(xué)難點(diǎn)化解，6個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生就自然而然地對(duì)離子反應(yīng)概念、條件、規(guī)律產(chǎn)生了感性認(rèn)識(shí)。就必修而言，實(shí)驗(yàn)1、2的意圖是離子方程式概念及如何書寫離子方程式；實(shí)驗(yàn)3讓學(xué)生感知沒有明顯現(xiàn)象出現(xiàn)也可以發(fā)生離子反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)4、5、6讓學(xué)生看到三種互換型離子反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象，讓學(xué)生充分理解并掌握互換型反應(yīng)的具體條件就是產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生沉淀和弱電解質(zhì)（如水）。而有水或氣體產(chǎn)生的互換型離子反應(yīng)規(guī)律是相對(duì)較強(qiáng)酸（或較強(qiáng)堿）制取相對(duì)較弱酸（或較弱堿），有沉淀產(chǎn)生的互換型離子反應(yīng)規(guī)律是溶解度大電解質(zhì)制取溶解度小的電解質(zhì)。

2.“PBL問題”在課程內(nèi)容和進(jìn)度上邏輯相配

選修模塊離子反應(yīng)教學(xué)之前，學(xué)生除具有上述定性角度認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)的能力外，還有定量角度認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)的能力，如：酸（或堿）的強(qiáng)弱通過比較電離平衡常數(shù)大小來判斷，沉淀溶解度的大小通過溶度積大小來判斷等等。選修模塊離子反應(yīng)在《化學(xué)選修4（化學(xué)反應(yīng)原理）》首先設(shè)置一個(gè)交流研討與四個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，見表2。

表2化學(xué)選修4離子反應(yīng)中的四個(gè)探究實(shí)驗(yàn)

對(duì)于選修教材設(shè)置的交流研討與探究實(shí)驗(yàn)，筆者的看法是：交流研討與探究實(shí)驗(yàn)明顯滯后于教學(xué)的進(jìn)程和選修教學(xué)要求，滯后于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。基于具體學(xué)情，筆者談?wù)勅绾伍_展選修模塊中離子反應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

展示硫化氫一系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，包括硫化氫制備、硫化氫分別通入紫色石蕊溶液、硫酸銅溶液、溴水、氯化鐵溶液、酸化高錳酸鉀溶液，最后用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣吸收，要求學(xué)生書寫有關(guān)硫化氫一系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中涉及的離子反應(yīng)方程式并且總結(jié)離子反應(yīng)的條件；從制硫化氫反應(yīng)提出是否所有反應(yīng)均要符合電離度大的酸制取電離度小的酸規(guī)律，根據(jù)硫化氫通入硫酸銅溶液產(chǎn)生黑色沉淀的特例，通過給定數(shù)據(jù)如硫化銅的溶度積、飽和硫化氫溶液中的硫離子濃度等進(jìn)行計(jì)算，從溶度積規(guī)則進(jìn)行判斷為什么可以由電離度小的酸生成電離度大酸的反應(yīng)發(fā)生。通過在碘化銀沉淀混合液中加入硫化鈉溶液后產(chǎn)生黑色沉淀的實(shí)驗(yàn)提出是否所有沉淀的轉(zhuǎn)化反應(yīng)均要符合溶解度大的沉淀制取溶解度的沉淀的規(guī)律；通過在硫酸鋇沉淀混合液中加入等體積的飽和碳酸鈉溶液（物質(zhì)的量濃度約為2mol.L-1）后，溶度積小的硫酸鋇會(huì)轉(zhuǎn)化為溶度積大的碳酸鋇沉淀的事實(shí)，利用溶度積規(guī)則解釋為什么可以有溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化溶解度大的沉淀反應(yīng)發(fā)生。最后得出結(jié)論即離子反應(yīng)本質(zhì)就是要符合溶度積規(guī)則，建立解決沉淀溶解平衡問題的證據(jù)推理和模型認(rèn)知。

3.“PBL問題”有利于學(xué)生發(fā)展有效的假設(shè)演繹推理

在必修1的第二章第三節(jié)“氧化還原反應(yīng)”的課程中，學(xué)生不僅要獲得對(duì)應(yīng)的化學(xué)知識(shí)，更要從微觀層面上認(rèn)識(shí)水溶液中的各種微粒之間的相互作用，需要將化學(xué)觀點(diǎn)（微粒觀和平衡觀）為落腳點(diǎn)，圍繞離子反應(yīng)的條件為核心，引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展有效的假設(shè)演繹推理，如Fe3+與SCN-、Al3+與OH-形成配位化合物 等；教材把相對(duì)較強(qiáng)酸制取相對(duì)較弱酸的互換型離子反應(yīng)發(fā)生的一般規(guī)律進(jìn)行分解到各個(gè)章節(jié)的元素化合物知識(shí)中，如：亞硫酸鈉固體中滴加硫酸制取二氧化硫?qū)嶒?yàn)，碳酸氫鈉固體中滴加鹽酸生成二氧化碳?xì)怏w，氯化銨固體中滴加濃氫氧化鈉溶液產(chǎn)生氨氣，硅酸鈉溶液中通二氧化碳產(chǎn)生白色沉淀等等；而在碳的多樣性及硫的轉(zhuǎn)化中涉及氯化鋇溶液通入二氧化碳（或二氧化硫）不會(huì)產(chǎn)生沉淀，而將硫化氫通入硫酸銅溶液反而產(chǎn)生黑色沉淀，這個(gè)現(xiàn)象與之前所認(rèn)識(shí)的強(qiáng)酸制備弱酸的有很大的沖突，引發(fā)其對(duì)此反應(yīng)的再思考，學(xué)生在困惑中產(chǎn)生探究的沖動(dòng)，這為選修教學(xué)埋下了伏筆。

二、反思與建議

化學(xué)必修一的目的是培養(yǎng)中學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，認(rèn)識(shí)與生產(chǎn)生活中常見的化學(xué)物質(zhì)，初步行程化學(xué)概念和塑造一定的科研能力，應(yīng)該淡化邏輯性、關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)化應(yīng)用性。教育的目標(biāo)不是要使學(xué)生沒有問題，而是讓學(xué)生產(chǎn)生新問題，給學(xué)生留下思考的問題，把相關(guān)問題的本質(zhì)聯(lián)系，明確更為上位、更為基本的問題，為后續(xù)教學(xué)找到突破口。離子反應(yīng)的教學(xué)分別在必修和選修中進(jìn)行，必修教學(xué)就應(yīng)該為學(xué)生留下疑問，留下需要解決的問題。

離子反應(yīng)的教學(xué)從必修到選修一脈相通，對(duì)于學(xué)生形成正確認(rèn)識(shí)、理解離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的作用至關(guān)重要。對(duì)于必修教材離子反應(yīng)的教學(xué)，考慮到知識(shí)的階段性，教學(xué)時(shí)對(duì)有利于當(dāng)時(shí)課堂教學(xué)的現(xiàn)象加以有選擇地利用是正確的，但不能忽視或回避其他對(duì)選修教學(xué)有價(jià)值的信息。對(duì)于選修教材的教學(xué)，筆者認(rèn)為應(yīng)該無縫對(duì)接必修教材，重新設(shè)計(jì)一些有創(chuàng)新綜合性化學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究問題，從必修教材中離子反應(yīng)的一些反?，F(xiàn)象入手，讓學(xué)生深入思考解決問題的方法。學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)不能很好地理解，有教材編寫的原因，也有教師教學(xué)的問題。筆者希望教材的編寫不但要從學(xué)科知識(shí)上來考慮，更要從科學(xué)方法上來思考，使得選修教材不再只是學(xué)科知識(shí)的再現(xiàn)或者是加深，還應(yīng)是科學(xué)素養(yǎng)的提升；教師的教學(xué)既要考慮當(dāng)前，也要著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，方能使教學(xué)根基深厚、相映成章。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉儒德.問題式學(xué)習(xí)：一條體現(xiàn)建構(gòu)主義思想的教學(xué)改革思路[J].電化學(xué)研究，2000，（2）：3-9