葉佩佩

摘要：“電解質(zhì)的電離”的學習有助于幫助學生從微粒的角度認識物質(zhì)在不同狀態(tài)下的存在形式，學會運用微粒的觀點解釋、分析生產(chǎn)生活中的實際問題，是培養(yǎng)學生“微粒觀”的重要途徑。以“電解質(zhì)的電離”教學為例，從建構(gòu)化學基本觀念的角度進行教學分析，結(jié)合教學過程、教學反思等方面對基于微粒觀的教學實踐進行探討，以更好地突顯學科概念本身的價值和意義。

關(guān)鍵詞：化學基本觀念;?微粒觀;?電離;?電解質(zhì);?教學設計

文章編號：1005-6629（2020）07-0055-06

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

1??問題背景

電解質(zhì)的

電離是化學學科中認識溶液中物質(zhì)存在形態(tài)和物質(zhì)運動的最基本的理論，在高中化學學習中占有重要地位。然而，由于電解質(zhì)概念本身描述的邏輯性不強（在水溶液中能導電的化合物不一定是電解質(zhì)）、學生對電解質(zhì)存在一定的錯誤概念（電解質(zhì)在通電的條件下才能被解離），以及教學方式不利于概念建構(gòu)和理論形成（過分依賴概念定義解析和習題強化訓練）等，使得學生平時靠大量的習題訓練才能對其所學內(nèi)容達到模糊的理解，到最后只能對電解質(zhì)進行簡單的判斷，無法將電解質(zhì)與溶液中微粒的存在形式聯(lián)系起來，在后續(xù)有關(guān)知識的學習上產(chǎn)生思維障礙，難以真正解決實際問題。

新課程標準提出，“電解質(zhì)”概念的教學應該重點關(guān)注學生對具體知識背后的化學原理、核心概念和科學思想的深刻領悟，幫助學生建立基本的、核心的化學觀念[1]?！半娊赓|(zhì)的電離”的學習有助于學生認識物質(zhì)在不同條件下微粒存在形式和運動規(guī)律，從微觀視角認識和考察物質(zhì)世界，是培養(yǎng)學生“微粒觀”的重要載體。以“電解質(zhì)的電離”教學為例進行探討，以期實現(xiàn)促進學生“微粒觀”建構(gòu)的教學。

2??以觀念建構(gòu)為本的教學分析

畢華林[2]提出的“觀念建構(gòu)”為本的化學教學設計流程分為五步（見圖1）：（1）明確“基本觀念”，形成思維導向;（2）將基本觀念轉(zhuǎn)化為以具體事實性知識表述的“基本理解”;（3）把基本理解轉(zhuǎn)化為“驅(qū)動性問題”;（4）針對問題設計具體的“學習情境和探究活動”;（5）引導學生積極“反思評價”促進觀念建構(gòu)。這種“流程圖式”的觀念教學模式借鑒了Erickson“觀念為本教學”的設計程序和方法，層次清晰、目的明確，具有較強的可操作性，有助于教師更好地引導學生從建構(gòu)知識到形成觀念。

2.1??分析教學內(nèi)容

“電解質(zhì)的電離”選自滬科版《化學》高中一年級第二學期第七章第1節(jié)。電解質(zhì)的電離作為化學中重要的理論性知識，涉及（自身）電離、離子化合物、共價化合物等重要的概念。從教材的內(nèi)容組織上看，本節(jié)內(nèi)容包含“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”“電離”“強弱電解質(zhì)”“弱電解質(zhì)的電離平衡”等課題，發(fā)揮了電解質(zhì)等化學核心概念對電離理論的指導作用，旨在引導學生全方位、多視角地認識物質(zhì)在水溶液中的變化。本節(jié)課在學生初步學習酸、堿、鹽的基礎上，通過實驗探究化合物在水溶液中或熔融狀態(tài)下是否導電對化合物進行分類，引出電離、電解質(zhì)與非電解質(zhì)的概念;再從定量的角度探究電解質(zhì)溶液導電能力的強弱，對電解質(zhì)進行分類，引出強電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的概念，為后面進一步學習離子反應、鹽類的水解、電解等奠定基礎。

準確完整地建立電解質(zhì)的概念，掌握基本的電解質(zhì)電離理論，是構(gòu)建學生化學學科基本觀念和認知方法的基本要求，對學生化學學科認知發(fā)展極具促進作用。在系統(tǒng)學習電離理論之前，學生知道物質(zhì)溶解于水中形成溶液，但物質(zhì)溶解后在溶液中的微觀存在是什么樣子，是以分子狀態(tài)分散在溶劑中還是以其他形式存在？這些問題比較抽象，在學生的頭腦中難以自然產(chǎn)生。電解質(zhì)的電離涉及的是物質(zhì)在水中或熔融狀態(tài)下以什么微粒存在的問題，微粒觀可以幫助學生從微粒的角度來認識物質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下的行為，學會運用微粒的觀點來解釋、分析實際生活和生產(chǎn)中的溶液（或熔融狀態(tài)）問題，逐步建立用微粒的觀點來分析物質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下問題的一般程序（見圖2）。

2.2??設計教學思路

要落實微粒觀的學習目標，教師要反復思考：通過本節(jié)課的教學，最終希望學生知道什么，理解什么。而

這種理解（通常被稱為“基本理解”）是從事實基礎上發(fā)展而來的主要原則和概括性原理，側(cè)重于學生的學習過程。教學理解的落實又需要結(jié)合具體的知識內(nèi)容和學習活動，因而在教學活動中需要設計貫穿于整個學習過程且具有關(guān)鍵驅(qū)動力的問題（通常被稱為“基本問題”），即將基本理解以基本問題的形式表達出來，這些問題可以引導學生在更復雜的水平上進行思維活動，發(fā)展對概念的理解。這些基本理解和基本問題，既是課堂教學的重心，同時也是有效開展教學活動的關(guān)鍵。根據(jù)所確立的基本理解和基本問題，運用合理的教學策略充分調(diào)動學生學習的主動性，形成如下有關(guān)學習任務等的教學思路（見表1）。

如表1所示，通過讓學生理解上述基本問題的方式來探究“電解質(zhì)的電離”，將電解質(zhì)、非電解質(zhì)、電離、溶解、導電等概念擴大化、顯性化。這些基本問題從學生的認識視角出發(fā)，為學生認識電解質(zhì)在不同條件下發(fā)生的變化提供不同的認識方式和認識角度，從而建構(gòu)起屬于自己的知識結(jié)構(gòu)和新的觀念，這樣的知識學習更有遷移的價值。

3??基于“微粒觀”的“電解質(zhì)的電離”教學

教學活動注重聯(lián)系學生的生活經(jīng)驗，開展小組合作，將科學研究的方法隱含在整節(jié)課中。設計兩條主線，一明（電解質(zhì)辨析）一暗（科學研究方法）自然結(jié)合，層層遞進。

3.1??環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設情境，引出概念

[提出問題]（1）?運動功能性飲料（展示實物）能補充人體所需電解質(zhì)，電解質(zhì)是什么呢？

（2）?閱讀運動飲料的配料（見圖3），成分非常復雜，哪些成分才是電解質(zhì)？

[提出猜想]從“電解質(zhì)”的名稱上看，你們猜測它可能與什么有關(guān)？

[學生]電解質(zhì)與“電”有關(guān)，導電、產(chǎn)生電……

[引導]當生活中遇到新名詞無法通過經(jīng)驗來推測的時候，應該怎么辦？

[學生]上網(wǎng)搜、百度一下、問老師……

[查閱資料]網(wǎng)絡查詢結(jié)果：電解質(zhì)的定義。

[引導]你對電解質(zhì)有哪些新的認識？

[學生]電解質(zhì)能導電，但不能產(chǎn)生電;電解質(zhì)是化合物;電解質(zhì)溶于水可能導電;電解質(zhì)也可能在熔融狀態(tài)下導電……

設計意圖：用運動飲料的生活情境喚起學生與“電解質(zhì)”有關(guān)的經(jīng)驗，引出本課研究的兩個核心問題，引導學生猜想并預測物質(zhì)可能具有的性質(zhì)，由此激發(fā)學生的問題意識和探究興趣。從生活中解決問題的經(jīng)驗入手，通過網(wǎng)絡查閱相關(guān)資料獲得“電解質(zhì)”的概念，分析已經(jīng)獲得的資料，既拉近了學生與陌生科學概念之間的關(guān)系，又符合科學探究的一般規(guī)律。

3.2??環(huán)節(jié)2：實驗探究，建構(gòu)概念

[提出問題]如何通過實驗判斷電解質(zhì)？

[學生1]將電解質(zhì)接入到電路中。

[學生2]將電解質(zhì)溶液和電流表連接到閉合回路中，閉合開關(guān)，觀察電流表示數(shù)是否有變化。

[學生3]將電解質(zhì)溶液和小燈泡連接到閉合回路中，閉合開關(guān)，看小燈泡是否亮。如果不亮，還要做實驗觀察熔融狀態(tài)下的電解質(zhì)是否導電。

[演示實驗]課堂展示溶液導電儀的裝置實物和導電性實驗裝置簡圖（見圖4），并作運動飲料的導電性演示實驗。

[引導]通過上述實驗可以得到什么結(jié)論？

[學生1]運動飲料能導電，運動飲料是電解質(zhì)。

[學生2]電解質(zhì)是化合物，運動飲料是混合物，運動飲料不是電解質(zhì)，但是含有電解質(zhì)成分。

[演示實驗]選擇運動飲料中的水、葡萄糖、檸檬酸、食鹽這幾種常見的物質(zhì)進行導電性演示實驗。

[學生1]食鹽、檸檬酸溶液能導電，它們是電解質(zhì)。葡萄糖溶液不能導電，它不是電解質(zhì)。

[學生2]不能判斷葡萄糖是否是電解質(zhì)，還需要觀察熔融狀態(tài)下葡萄糖是否導電。

[演示實驗]葡萄糖熔融狀態(tài)下的導電性實驗。

[結(jié)果呈現(xiàn)]類比電解質(zhì)得出非電解質(zhì)的定義，并比較電解質(zhì)和非電解質(zhì)在物質(zhì)類型上的共同點。

[總結(jié)]電解質(zhì)與非電解質(zhì)是對化合物的一種新的分類方法。

設計意圖：調(diào)動所學的物理學知識設計實驗，反復論證實驗的可行性。實驗中選擇研究對象時，沒有將所有的物質(zhì)都進行分析，而是從物質(zhì)類別和材料易于獲取的角度選擇了具有代表性的四種物質(zhì)。學生運用實驗探究的科學方法，感受到了不同化合物在水溶液或熔融狀態(tài)下導電性存在異同的宏觀現(xiàn)象，認識概念的內(nèi)涵與外延，提出非電解質(zhì)的概念，完善科學的物質(zhì)分類觀。

3.3??環(huán)節(jié)3：把握內(nèi)涵，完善概念

[提出問題]電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下導電的原因是什么？

[回顧]金屬導電是因為存在自由移動的電子，電子是一種帶電微粒。

[提問]觀察氯化鈉晶體模型，氯化鈉晶體中是否存在帶電微粒？為什么氯化鈉晶體不能導電？

[學生]氯化鈉中存在離子，離子是帶電微粒，但是離子被離子鍵束縛不能自由移動，所以不能導電。

[展示]氯化鈉溶于水的微觀模擬動畫，葡萄糖溶于水的微觀模擬動畫。

[提問]比較兩種溶液中的微粒存在形式，解釋為什么氯化鈉溶液能導電而葡萄糖溶液不能導電？

[解釋]氯化鈉溶于水，離子鍵被破壞，電離出自由移動的鈉離子和氯離子，這一過程可用電離方程式來表示。葡萄糖溶于水是以分子形式存在。

[歸納]電解質(zhì)在一定條件下能導電與自由移動的離子有關(guān)。從檸檬酸溶液能導電的現(xiàn)象可以推測檸檬酸溶液中存在自由移動的離子。

[演示實驗]氯化鈉和檸檬酸在熔融狀態(tài)下的導電性實驗。

[學生]檸檬酸熔融狀態(tài)下不能導電，可以推測不存在自由移動的離子，不能電離。

氯化鈉熔融狀態(tài)下能導電，可以推測存在自由移動的離子，能電離。

[展示]熔融狀態(tài)下氯化鈉和檸檬酸的微觀示意圖。

[歸納]電解質(zhì)是在水溶液或熔融狀態(tài)下能自身電離的物質(zhì)。葡萄糖在熔融狀態(tài)下不能導電，推測葡萄糖在熔融狀態(tài)不能電離。

[反思評價]實驗中純水能導電嗎？水是電解質(zhì)嗎？

[學生1]導電性實驗中純水不能導電，根據(jù)定義，水是非電解質(zhì)。

[學生2]水能電離出自由移動的離子，水應是電解質(zhì)。

[展示]資料：25℃，純水電離出的H+的濃度為10-7mol/L。

[提問]水中有自由移動的離子，水為什么不能導電？溶液導電能力的強弱可能與什么有關(guān)？

[學生實驗]用提供的食鹽、水和溶液導電儀，探究影響溶液導電能力強弱的因素（離子數(shù)目/離子濃度）。

[總結(jié)]梳理“水是電解質(zhì)，但是弱電解質(zhì)”的認識思路（見圖5）。

設計意圖：在獲得實驗結(jié)果的基礎上，引導學生借助物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型比較、分析、解釋實驗宏觀現(xiàn)象，借助晶體結(jié)構(gòu)模型和動畫展示，認識到不同類型化合物在水溶液或熔融狀態(tài)下的導電性與其微粒的存在形式有關(guān)，使學生對不同狀態(tài)下微粒的存在形式有了深層次的理解。通過分析電流產(chǎn)生的條件、導電的本質(zhì)、導電與電離的關(guān)系，從概念的名稱、內(nèi)涵、外延及例證四個方面全面認識電解質(zhì)，幫助學生主動建構(gòu)概念。在實驗探究中發(fā)現(xiàn)水并不能導電，按照電解質(zhì)概念的定義，水屬于非電解質(zhì)，教學中利用這一實驗“異常現(xiàn)象”厘清“電離與導電”的關(guān)系，揭示電解質(zhì)的內(nèi)涵。

3.4??環(huán)節(jié)4：遷移應用，表達概念

[歸納小結(jié)]回顧化合物的分類方法，常見的酸、堿、鹽、水均是電解質(zhì)。

[提問]查閱運動飲料的配料表，判斷運動飲料中哪些成分是電解質(zhì)？

[講述]電解質(zhì)與人體健康之間的關(guān)系。

[知識應用]補液鹽能補充電解質(zhì)，展示補液鹽的成分表，回答以下問題：

（1）?補液鹽中哪些成分是電解質(zhì)？

（2）?補液鹽的水溶液中存在哪些微粒？

（3）?用電離方程式表示補液鹽溶于水的電離過程。

[小結(jié)]結(jié)合板書進行小結(jié)（見圖6），這節(jié)課運用科學探究的方法認識了電解質(zhì)，從導電的宏觀現(xiàn)象到電離的微觀本質(zhì)再到電離過程的符號表達，體現(xiàn)了化學科學認識物質(zhì)性質(zhì)及變化的特殊思路和方法。

[作業(yè)]任意選擇一瓶運動飲料，鑒別其成分中的電解質(zhì)和非電解質(zhì)。

設計意圖：引導學生將電解質(zhì)和非電解質(zhì)納入化合物的分類系統(tǒng)中，運用電解質(zhì)相關(guān)的知識，對運動飲料中電解質(zhì)成分進行再分析，體現(xiàn)了教學情境的完整性。以補液鹽為背景，進行宏觀、微觀、符號三重表征，實現(xiàn)教、學、評的一體化。通過電離原理在解決實際問題中的應用，幫助學生建立用微粒觀認識和考察物質(zhì)世界的認識方式，體會電解質(zhì)對人體健康的重要影響，明確學習電解質(zhì)的意義。

4??教學反思

4.1??創(chuàng)設真實生活情境，激發(fā)學生問題意識

新課程標準倡導教師在教學中要重視創(chuàng)設真實且富有價值的問題情境。本課例以培養(yǎng)學生自主提問意識作為教學設計的根本出發(fā)點，努力將“知識導向”的課堂教學轉(zhuǎn)變?yōu)椤皢栴}驅(qū)動式”的課堂教學。為了促使學生主動進入分析問題和解決問題的活動中，本課充分挖掘生活中與化學有關(guān)的素材，通過“運動飲料能補充電解質(zhì)嗎”的情境引入。情境中的“電解質(zhì)”作為一個陌生詞出現(xiàn)，更容易引發(fā)學生的好奇心和發(fā)現(xiàn)欲，同時也誘發(fā)學生的質(zhì)疑猜想“什么是電解質(zhì)”“電解質(zhì)可能與電有關(guān)”。學生可以通過網(wǎng)絡查閱相關(guān)資料獲得“電解質(zhì)”的概念，并確認電解質(zhì)與導電的實驗現(xiàn)象有關(guān)。與簡單地僅僅通過對幾種物質(zhì)導電性實驗結(jié)果的不完全歸納來獲得電解質(zhì)的概念不同，這樣的設計更符合科學探究的一般過程，更符合學生在生活中遇到未知事物的處理經(jīng)驗，同時也更能培養(yǎng)學生從各種途徑獲取信息和分析處理信息的能力，使之能夠在解決真實情境中的問題時進行有效遷移。

4.2??注重開展推理活動，提升學生思維水平

帶領學生從本源上探究微觀世界，經(jīng)歷知識的認識過程，從感性認識上升到理性思維，從宏觀認識進入到微觀本質(zhì)，從定性認識深入到定量研究，領悟基本思想和方法。與教材直接呈現(xiàn)“水是電解質(zhì)”的結(jié)論不同，本研究課例巧妙利用“水不導電，水是電解質(zhì)嗎”活動中的生成性問題，將“理論分析水是電解質(zhì)卻不能導電的原因”作為科學探究線索中的“反思評價”環(huán)節(jié)，引導學生結(jié)合已有的經(jīng)驗和相關(guān)資料“25℃時，純水電離出的H+的濃度為10-7mol/L”引發(fā)學生的認知沖突。這樣的沖突正好可以促進學生深入思考“電離”和“導電”的關(guān)系，進而得出判斷電解質(zhì)的本質(zhì)條件。實際上這也是從物質(zhì)“能否電離”到“能電離出多少離子”的轉(zhuǎn)變，即從定性分析到定量分析的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)科學研究中的兩個視角。對影響物質(zhì)導電能力強弱因素的分析，學生可以發(fā)現(xiàn)其因素并不唯一，這與真實情境中問題的復雜性相同，使得問題具有開放性和挑戰(zhàn)性。學生能從多個角度、多個方面進行思考，探究不同因素對導電能力強弱的影響，得出“水是電解質(zhì)，但水不導電”的真正原因，對如何判斷電解質(zhì)有更深入的認識。通過對水的電離的特征分析，可以為后續(xù)研究強、弱電解質(zhì)奠定知識基礎。

4.3??發(fā)揮知識功能價值，建構(gòu)學科基本觀念

本節(jié)課以通過設計學生小組微型對比實驗，給學生創(chuàng)造了動手、動腦、自主探究的機會，讓學生在宏觀現(xiàn)象對比中形成電解質(zhì)概念并產(chǎn)生對電解質(zhì)導電現(xiàn)象本質(zhì)的求知渴望。結(jié)合金屬導電、電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下、非電解質(zhì)在熔融狀態(tài)下的導電實驗（含flash動畫模擬），引導學生透過宏觀導電現(xiàn)象看微觀電解質(zhì)電離的實質(zhì)，并厘清電離的迷思概念，感受微粒間的相互作用，進而從微觀本質(zhì)上掌握電解質(zhì)概念;這種微觀可視化的活動設計，既能讓學生抓住概念本質(zhì)，全面、深刻理解概念的內(nèi)涵和外延，又能引導學生用“化學的眼光”觀察世界，用“化學的思維”分析問題，鞏固電解質(zhì)的概念和促進微粒觀的形成，進而感受到化學學科的價值。

通過化學學科基本觀念的教學，學生不但記住了具體的事實性知識，而且在學會超越事實進行思考時能夠領會新舊知識間的聯(lián)系，能夠把理解力遷移到其他情境中。當在今后面對一個陌生的具體物質(zhì)或物質(zhì)類別時，能自覺地通過預測性質(zhì)、資料查閱、實驗探究、類比推理等方法，揭示新概念的內(nèi)涵及與已知概念的相互關(guān)系。通過這種方法能夠系統(tǒng)地建立對觀念深度和復雜性的認識，達到對關(guān)鍵性知識內(nèi)容的掌握和理解，使知識具有持久價值和遷移價值，獲得未來在生活中解決真實問題時所需要的關(guān)鍵能力和必備品格。

參考文獻：

[1]房喻，?徐瑞鈞等.?普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M].?北京：?高等教育出版社，?2018：180.

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