仲淑嫻

摘要：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生通過宏觀現(xiàn)象，展開微觀分析、再進(jìn)行符號(hào)表征，完成離子反應(yīng)概念構(gòu)建和本質(zhì)研究，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決問題的能力，逐步形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法。

關(guān)鍵詞：宏觀觀察;微觀分析;符號(hào)表征

文章編號(hào)：1008-0546（2020）08-0034-03

中圖分類號(hào)：C632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.08.010

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)需要注重宏觀與微觀的聯(lián)系，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析和解決實(shí)際問題，并運(yùn)用恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)符號(hào)進(jìn)行表征。“離子反應(yīng)”這一內(nèi)容的教學(xué)完美演繹了化學(xué)學(xué)習(xí)中宏觀觀察一微觀分析一符號(hào)表征的過程，也充分體現(xiàn)了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)核心素養(yǎng)的要求。

一、設(shè)計(jì)思路

“離子反應(yīng)”是高中化學(xué)的核心概念之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生透過水溶液中微粒間的變化及產(chǎn)生的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)水溶液中化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，并構(gòu)建分析此類反應(yīng)的思維方法，進(jìn)一步強(qiáng)化從宏觀現(xiàn)象到微觀分析的認(rèn)識(shí)過程。教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過具體的反應(yīng)現(xiàn)象指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微觀分析，完成知識(shí)的自主構(gòu)建，教學(xué)流程如圖1所示[1]。

二、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：回顧舊知，引導(dǎo)分類

【投影】HCl、CH3COOH、NaOH、NH3-H20、NaCl五種物質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生自覺分類：酸、堿、鹽一強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿、弱堿一電解質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生已有的物質(zhì)分類知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分類，既為后面的繼續(xù)分類作鋪墊，也讓學(xué)生養(yǎng)成遇到物質(zhì)自覺分類的習(xí)慣。

環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，繼續(xù)分類

【觀察與思考1】實(shí)驗(yàn)1（圖2）：在5只相同的小燒杯中分別加入50mL物質(zhì)的量濃度均為0.1mol.L^-1的鹽酸、醋酸溶液、氫氧化鈉溶液、氨水、氯化鈉溶液，分別插入石墨電極，接通電源，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析原因。

【現(xiàn)象分析】導(dǎo)電能力不同一離子濃度不同一電離程度不同。

【結(jié)論】根據(jù)電離程度不同將電解質(zhì)分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)，用不同電離方程式表征強(qiáng)弱電解質(zhì)不同的電離過程，并獲知強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中以離子形式存在，弱電解質(zhì)在溶液中以分子和離子形式存在。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生直觀感受到相同條件下不同電解質(zhì)導(dǎo)電性的不同，引出電解質(zhì)的強(qiáng)弱分類。通過觀察到的宏觀現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微觀分析，再利用電離方程式符號(hào)表征，完成一個(gè)完整的化學(xué)學(xué)習(xí)思維過程，讓“宏觀觀察與微觀辨析”核心素養(yǎng)在課堂中得到落實(shí)。

環(huán)節(jié)三：觀察思考，認(rèn)知概念

【觀察與思考2】實(shí)驗(yàn)2（圖3）：在小燒杯中加入75mL蒸餾水，插入石墨電極，接通電源，再滴入少量氫氧化鈉溶液和一滴酚酞溶液，然后逐滴加入稀硫酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析原因。

【現(xiàn)象分析】純水導(dǎo)電性很弱，是弱電解質(zhì);溶液紅色褪去，說明OH-減少;溶液導(dǎo)電能力基本不變，說明溶液中離子總濃度基本不變。

【結(jié)論】OH-被H+中和，生成了弱電解質(zhì)H2O，Na+、SO2-繼續(xù)擔(dān)負(fù)著導(dǎo)電的重任。

【觀察與思考3】實(shí)驗(yàn)3（圖4）：在小燒杯中加入75mL蒸餾水，插入石墨電極，接通電源，再滴人少量氫氧化鋇溶液和一滴酚酞溶液，然后逐滴加入稀硫酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析原因。

【現(xiàn)象分析】溶液紅色逐漸褪去，說明OH-減少;生成白色沉淀，是BaSO4;燈泡一盞盞熄滅，說明溶液中自由移動(dòng)的離子逐漸減少。

【結(jié)論】OH-被H+中和，生成了弱電解質(zhì)H2O;Ba2+和SO2-結(jié)合生成難溶物BaSO4。原溶液中Ba2+、OH-都在減少，而且沒有其他離子補(bǔ)充，溶液導(dǎo)電性減弱。

【思考】最終還有一盞沒有完全熄滅，為什么？

【補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)】飽和硫酸鋇溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)（圖5）。

【結(jié)論】像BaSO4這樣的難溶鹽，雖然只有極少量溶于水，但溶于水的部分也是完全電離的，屬于強(qiáng)電解質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：通過宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生“看見”溶液中微觀離子發(fā)生的變化，得知酸、堿、鹽在水溶液中發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是某些離子結(jié)合生成難電離物質(zhì)、難溶物質(zhì)，而使這些離子濃度減小的過程。仍然圍繞宏微結(jié)合分析問題、解決問題的思路進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，始終落實(shí)“宏觀觀察與微觀辨析”核心素養(yǎng)的化學(xué)課堂教學(xué)。

【觀察與思考4】在試管中加入1-2mL酸性高錳酸鉀稀溶液，再加入適量碘化鉀溶液，最后滴人幾滴淀粉溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析原因。

【現(xiàn)象分析】溶液紫紅色逐漸褪去，說明Mn04發(fā)生了變化;加淀粉后變藍(lán)，說明有碘單質(zhì)生成，I-也發(fā)生了變化。

【結(jié)論】Mn04和I-之間發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。電解質(zhì)在水溶液中還可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步用宏微結(jié)合的方法拓展離子反應(yīng)的范圍，延伸學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)的更深入認(rèn)知。

環(huán)節(jié)四：符號(hào)表征，強(qiáng)化書寫

設(shè)計(jì)意圖：“寫、拆、刪、查”是傳統(tǒng)的離子方程式書寫方法。采用“寫、拆、刪、查”四步書寫法的優(yōu)勢(shì)是只需學(xué)生簡(jiǎn)單記憶，再模仿操作，入門較易，但不能幫助學(xué)生在微觀層面認(rèn)知離子反應(yīng)的本質(zhì)，只是將化學(xué)知識(shí)工具化、模式化，不利于學(xué)生形成具備化學(xué)核心素養(yǎng)的思維方法。從分析宏觀物質(zhì)在水溶液中存在的微粒形式出發(fā)，根據(jù)反應(yīng)原理確定哪些微粒之間能發(fā)生反應(yīng)，直接關(guān)注相互作用的微粒，從而直指離子反應(yīng)的本質(zhì)，最后將實(shí)際參與反應(yīng)或反應(yīng)生成的物質(zhì)用恰當(dāng)?shù)奈⒘７?hào)表達(dá)出來，就得到了我們所要的離子方程式。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)基于微粒作用觀，有利于促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知從宏觀向微觀延伸，使學(xué)生更容易掌握溶液中物質(zhì)相互作用的微觀實(shí)質(zhì)。

【遞進(jìn)訓(xùn)練】①足量的鹽酸與碳酸鈉溶液反應(yīng);②足量的醋酸溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng);③足量的鹽酸與大理石反應(yīng)。

【思考】OH-+H+-H20是不是只能表示NaOH與H2SO4的反應(yīng)呢？

設(shè)計(jì)意圖：該問題的設(shè)置反其道而行之，直接由微觀離子作用倒推宏觀物質(zhì)反應(yīng)，更有利于學(xué)生理解離子反應(yīng)的本質(zhì)[2]。

三、教學(xué)反思

1.建立宏觀觀察、微觀分析、符號(hào)表征的學(xué)科觀念?；瘜W(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，在原子、分子層面上研究物質(zhì)的學(xué)科，其最主要的學(xué)科特點(diǎn)就是對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行微觀辨析，并用獨(dú)特的化學(xué)符號(hào)進(jìn)行表征。因此，在課堂教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生從微觀視角辨析一些自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，科學(xué)認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化過程。同時(shí)，將化學(xué)知識(shí)符號(hào)化，利用恰當(dāng)符號(hào)表征宏觀與微觀的聯(lián)系[3]。

2.巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生透過宏觀現(xiàn)象認(rèn)識(shí)微觀本質(zhì)?；瘜W(xué)概念教學(xué)一般比較抽象，如何建立實(shí)驗(yàn)事實(shí)與概念本質(zhì)間的聯(lián)系，借助實(shí)驗(yàn)事實(shí)幫助學(xué)生理解抽象概念就是教學(xué)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在抽象概念教學(xué)中，選用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)需現(xiàn)象明顯，能使學(xué)生獲得直觀感性認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)事實(shí)與概念間聯(lián)系緊密，便于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微觀分析，發(fā)展學(xué)生的微觀認(rèn)識(shí)，更好地理解抽象概念。

3.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)各有優(yōu)勢(shì)、合理選擇。一般認(rèn)為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)更能體現(xiàn)微觀離子的變化，在涉及溶液中反應(yīng)變化時(shí)，傾向選擇數(shù)字化實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)。其實(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在宏觀現(xiàn)象的呈現(xiàn)上更有優(yōu)勢(shì)，溶液顏色變化、沉淀生成等現(xiàn)象能讓學(xué)生更加直觀感受，并印象深刻。合理地使用實(shí)驗(yàn)，豐富我們的教學(xué)手段，讓抽象概念直觀化，讓微觀行為“可視化”。

參考文獻(xiàn)

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[2]周正祥，楊玉琴.指向“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的教學(xué)設(shè)計(jì)[J]化學(xué)教育，2018（23）：25-30

[3]顧建辛，關(guān)于化學(xué)核心素養(yǎng)培育的微觀思考[J]化學(xué)教學(xué)，2019（1）：3-7，37