高飛

[摘 要]

應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法嘗試以“水的電離”知識(shí)為起點(diǎn)及中心，通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題設(shè)置、對(duì)話學(xué)習(xí)等方法和手段，對(duì)專(zhuān)題內(nèi)容進(jìn)行歸類(lèi)，形成具有一定概括性的知識(shí)體系，最終完成對(duì)專(zhuān)題諸多重要概念和核心知識(shí)的多維度理解與建構(gòu)，形成了對(duì)知識(shí)更為全面的認(rèn)識(shí)和理解，給學(xué)生以指導(dǎo)，給教師以參考。

[關(guān)鍵詞]

高中化學(xué)；疑難問(wèn)題；隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法

一、“水的電離”知識(shí)在教材中的地位

蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第三專(zhuān)題探討的是溶液中的離子反應(yīng)，整個(gè)專(zhuān)題以理論知識(shí)為主，內(nèi)容比較抽象且綜合性強(qiáng)，并蘊(yùn)含宏觀和微觀、定性及定量等科學(xué)觀念、思想方法，涉及電離理論、平衡理論、酸堿理論等化學(xué)學(xué)科的重要理論知識(shí)，這些思想方法和理論知識(shí)影響著許許多多溶液中的化學(xué)反應(yīng)，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、食品及教學(xué)、科研中均具有重要地位。

從教材的具體安排來(lái)看，為了順利承接和自然過(guò)渡，在學(xué)習(xí)上一專(zhuān)題“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”的基礎(chǔ)上，本專(zhuān)題首先從氣相平衡進(jìn)入溶液中——從化學(xué)平衡引發(fā)對(duì)水溶液中弱電解質(zhì)電離情況的思考和分析，然后再引出弱電解質(zhì)水的電離及平衡問(wèn)題的討論與剖析，接著展開(kāi)水溶液的酸堿性判斷及鹽類(lèi)水解的探討。不難看出“水的電離”知識(shí)具有承上啟下的重要作用，它既有化學(xué)平衡的具體體現(xiàn)，是弱電解質(zhì)電離內(nèi)容的延伸和拓展，也是后續(xù)學(xué)習(xí)鹽類(lèi)水解等知識(shí)的基礎(chǔ)所在，是幾乎所有在溶液中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)均適用和需要考慮的普遍規(guī)律。

基于以上原因，水的電離及平衡知識(shí)是高中化學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，是各省市高考、化學(xué)競(jìng)賽等各級(jí)各類(lèi)考試試題中的核心考點(diǎn)，當(dāng)然也是學(xué)生學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)。我們先來(lái)關(guān)注幾個(gè)與其相關(guān)的疑難問(wèn)題（以題目的形式呈現(xiàn)），目的之一是為深度思考和解決這類(lèi)疑難問(wèn)題提供參考，其二，以示基于以上討論之背景知識(shí)的重要性。

二、與“水的電離”知識(shí)相關(guān)的幾個(gè)疑難問(wèn)題及分析

例1.常溫下，向一定體積0.1 mol·L-1 CH3COOH稀溶液中加水稀釋后，下列各項(xiàng)如何變化？（填寫(xiě)“增大”“減小”或“不變”）（1）c（H+）__________（2）c（OH-）__________。

解析：首先，該溶液中需要考慮的兩個(gè)主要平衡是CH3COOH[]CH3COO-+H+和H2O[]H++OH-，當(dāng)加水稀釋時(shí)，依據(jù)“越稀越電離”的判斷方法，醋酸的電離被促進(jìn)，n（H+）增大，但由于加入了水，溶液的體積增大是主要的，故c（H+）減?。荒敲?，c（OH-）也是減小的嗎？實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)當(dāng)溫度不變時(shí)，Kw不變，c（H+）減小，故而得出c（OH-）是增大的。問(wèn)題是，如何解釋呢？事實(shí)上，在酸的溶液中，水的電離受到了抑制，加水稀釋時(shí)，c（H+）減小，導(dǎo)致酸對(duì)水電離的抑制減弱了，與加水前相比，相當(dāng)于促進(jìn)了，則水電離出的c（H+）和c（OH-）均增大，但需要特別注意的是水電離出的OH-就是該溶液中所有的OH-，而H+主要來(lái)自于酸，水提供的相對(duì)可以忽略，故加水稀釋時(shí)，溶液中的OH-濃度是增大的，而H+及其他微粒的濃度都是減小的。

評(píng)析：該題目看似主要涉及水溶液中電解質(zhì)的電離平衡知識(shí)，實(shí)際上關(guān)鍵卻是要考慮和結(jié)合水的電離知識(shí)。解答時(shí)容易出錯(cuò)的是不能抓住問(wèn)題的主要矛盾，不能很好地利用勒夏特列原理、Kw特點(diǎn)正確思考，容易得出溶液體積增大導(dǎo)致所有微粒濃度都減小的錯(cuò)誤結(jié)論。

例2.25℃時(shí)，將pH為8的NaOH溶液與pH為10的NaOH溶液等體積混合后，所得溶液的氫離子濃度最接近于（ ）

A.1/2（10-8+10-10）mol·L-1 B.（10-8+10-10）mol·L-1

C.1/2（10-6+10-4）mol·L-1 D.2×10-10 mol·L-1

解析：25℃時(shí)，pH=8的NaOH溶液中c（OH-）=10-6 mol·L-1，pH=10的NaOH溶液中c（OH-）=10-4 mol·L-1，將二者等體積混合后，c（OH-）混= 1/2（10-6+10-4）mol·L-1，25℃時(shí)，Kw=10-14，溶液中c（H+）= Kw/c（OH-） =2×10-14/（10-6+10-4）≈2×10-10 mol·L-1。故答案為D。

評(píng)析：解答該題時(shí)，容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是不遵循酸堿混合溶液離子濃度計(jì)算的基本規(guī)律，即應(yīng)該先判斷混合后溶液的酸堿性，若呈酸性，就直接求算c（H+），再依據(jù)公式求出pH；若混合后呈堿性，則必須先依據(jù)混合前的pH求算c（OH-），再依據(jù)25℃時(shí)Kw為1×10-14得c（H+），最后求得pH，否則就會(huì)出錯(cuò)。該試題中，混合后的溶液當(dāng)然呈堿性，若依據(jù)混合前的pH直接求算混合后的c（H+）=1/2（10-8+10-10），即得出錯(cuò)誤的結(jié)果A選項(xiàng)，約為5×10-9 mol·L-1。那么，為什么這種計(jì)算的方法不對(duì)呢？原因是：在NaOH溶液中，H+只來(lái)自于水的電離，OH-主要來(lái)自于堿的電離，由于體積的變化，兩種堿在混合前后對(duì)水的電離平衡的影響（抑制）發(fā)生了變化，水電離出的H+的量發(fā)生了變化，而水電離出的H+就是溶液中總的H+，不可近似處理，更不能忽略。相反，由于水電離出的OH-遠(yuǎn)少于NaOH的OH-，而NaOH提供的OH-的物質(zhì)的量不會(huì)改變。故根據(jù)混合前的H+ 計(jì)算就出錯(cuò)了，先依OH-算則沒(méi)有問(wèn)題。

例3.常溫下，一定濃度的某溶液中，由水電離出的c（OH-）= 10-4 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析：常溫時(shí)，由水電離出的c（OH-）= 10-4 mol·L-1>10-7 mol·L-1，則說(shuō)明水的電離被促進(jìn)了，由于A、B選項(xiàng)中均是能水解的鹽類(lèi)物質(zhì)，會(huì)促進(jìn)水的電離，故答案是A、B。

評(píng)析：這類(lèi)試題難度不算大，關(guān)鍵的是要分清給出的是水電離出的H+ 或OH-還是溶液中總的H+ 或OH-的濃度，然后再分析判斷水的電離被促進(jìn)還是被抑制了，從而確定該溶液中存在的是什么類(lèi)型的溶質(zhì)?！耙呻y”就疑難在具備這樣的該題目容易出錯(cuò)的地方在于：由于審題不清或?qū)﹄娊赓|(zhì)對(duì)水平衡的影響、溶液酸堿性的判斷等基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)直接由c（OH-）= 10-4 mol·L-1>10-7 mol·L-1的信息簡(jiǎn)單得出溶液一定顯堿性的錯(cuò)誤結(jié)論，從而錯(cuò)選B、C。

變式1.常溫下，一定濃度的某溶液中，由水電離出的c（OH-）= 10-13 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析與評(píng)析同上：水的電離被抑制，選擇C、D。

變式2.常溫下，一定濃度的某溶液中，c（OH-）= 10-5 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析：溶液中的c（OH-）= 10-5 mol·L-1，與前兩題不同的是該c（OH-）指的是溶液中總的OH-的濃度。說(shuō)明溶液顯堿性，那么水中的溶質(zhì)可能是直接加的堿，也可能是水解顯堿性的鹽類(lèi)，故選擇B、C。

評(píng)析：本題關(guān)鍵的一點(diǎn)就是給出的c（OH-）指的是溶液中總的OH-的濃度而非水電離出的，必須要分清。其次就是不同溶質(zhì)對(duì)水的電離平衡的影響問(wèn)題和酸堿性的判斷了。

所以，例3的三個(gè)問(wèn)題的“疑難”點(diǎn)也許不是題目本身，而是具有能將溶液中離子的大小關(guān)系、鹽類(lèi)的水解等知識(shí)與“水的電離”建立聯(lián)系，從而解決問(wèn)題的解題思維和能力。

總之，從以上的問(wèn)題中我們同樣可以體會(huì)到水的電離知識(shí)承載著弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類(lèi)的水解等所在專(zhuān)題諸多的知識(shí)以及它們之間的關(guān)系與聯(lián)系。從某種意義上說(shuō)，只有深刻地認(rèn)識(shí)和把握了水的電離相關(guān)知識(shí)，才能靈活運(yùn)用勒夏特列原理、平衡常數(shù)等事實(shí)、技能、概念、原理知識(shí)去解決水溶液中反應(yīng)及平衡的各種問(wèn)題。

三、應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法設(shè)計(jì)“水的電離”相關(guān)復(fù)習(xí)課

（一）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法

隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法是基于建構(gòu)主義學(xué)派的認(rèn)知靈活理論，其教學(xué)思想認(rèn)為：學(xué)習(xí)者可以隨意通過(guò)不同途徑、從不同角度進(jìn)入同樣教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從而獲得對(duì)同一學(xué)習(xí)對(duì)象或同一問(wèn)題的更為全面的認(rèn)識(shí)和理解。其目標(biāo)和宗旨是要提高學(xué)習(xí)者的理解能力和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。一般包含呈現(xiàn)基本情境、隨機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)、思維發(fā)展訓(xùn)練、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)[1]。

同時(shí)，在這種教學(xué)思想主導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計(jì)在主張基于情境、案例、問(wèn)題解決的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的建構(gòu)，并追求使教學(xué)內(nèi)容高度聯(lián)系的知識(shí)整體，而不是孤立或分割的。

水的電離知識(shí)貫穿于專(zhuān)題的始終，我們完全可以由水展開(kāi)，給學(xué)生一個(gè)統(tǒng)領(lǐng)的認(rèn)識(shí)和總結(jié)。下面筆者通過(guò)以水的電離知識(shí)為起點(diǎn)和基礎(chǔ)的本專(zhuān)題隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法復(fù)習(xí)案例，簡(jiǎn)要闡述該教學(xué)法在高中化學(xué)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用，以期同行參考。

（二）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專(zhuān)題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)關(guān)系（見(jiàn)圖1）

<＼＼Pc-006＼tm＼中小學(xué)＼2018＼8期＼t8q-3.tif>

圖1 隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專(zhuān)題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)關(guān)系圖示

（三）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專(zhuān)題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)流程（見(jiàn)圖2）及簡(jiǎn)案

<＼＼Pc-006＼tm＼中小學(xué)＼2018＼8期＼t8q-4.tif>

圖2 隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專(zhuān)題復(fù)習(xí)課教學(xué)流程

環(huán)節(jié)1 呈現(xiàn)基本情境——實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)演示1：蒸餾水的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)、蒸餾水中分別加入少許冰醋酸和醋酸鈉后再做對(duì)比導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。然后逐步討論解決。

實(shí)驗(yàn)演示2：用pH計(jì)測(cè)量純水、醋酸溶液、醋酸鈉溶液的pH，再測(cè)量適度加熱后的各自pH并記錄（為了節(jié)約時(shí)間，可讓同學(xué)上臺(tái)同時(shí)測(cè)量）。

拋出問(wèn)題：水為什么能夠?qū)щ?？?qǐng)同學(xué)們談?wù)勛约旱南敕ā?/p>

環(huán)節(jié)2 隨機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)——學(xué)生自由討論、聯(lián)想通達(dá)

提供引導(dǎo)性問(wèn)題，讓學(xué)生自由聯(lián)想和討論，從不同的角度切入相關(guān)的概念或知識(shí)。

引導(dǎo)性問(wèn)題組1：①純水中存在哪些微粒？純水中各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②純水中存在什么平衡？③純水的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？水的電離還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考并討論后小結(jié)：定性看，純水中存在H2O、H+、OH-，定量看，分子多，離子少；純水中存在水的電離平衡；純水顯中性，依據(jù)是H+、OH-濃度相等。（可能有學(xué)生會(huì)說(shuō)依據(jù)是pH為7）；水的電離是吸熱的，加熱后水的電離被促進(jìn)，離子濃度變大，25℃時(shí)，pH<7，但呈中性……

環(huán)節(jié)3 思維發(fā)展訓(xùn)練——水中加入電解質(zhì)，學(xué)生再次自由討論、聯(lián)想通達(dá)

引導(dǎo)性問(wèn)題組2：①醋酸溶液中存在哪些微粒？為什么會(huì)存在這些微粒？各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②醋酸溶液中存在哪些主要平衡？③醋酸溶液的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？醋酸的電離還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

引導(dǎo)性問(wèn)題組3：①醋酸鈉溶液中存在哪些微粒？各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②醋酸鈉溶液中存在哪些主要平衡？醋酸根離子為什么會(huì)水解，其實(shí)質(zhì)是什么？③醋酸鈉溶液的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？醋酸根離子的水解還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

環(huán)節(jié)4 小組協(xié)作學(xué)習(xí)——高階問(wèn)題、綜合訓(xùn)練

引導(dǎo)性問(wèn)題組4：①你能寫(xiě)出以上三種溶液（包括純水）的三大守恒式嗎？②你能寫(xiě)出以上涉及的平衡的平衡常數(shù)的表達(dá)式嗎？醋酸鈉溶液中的醋酸電離的ka、醋酸根離子水解的Kh與Kw的關(guān)系是什么？（ka×Kh=Kw）③針對(duì)性變式訓(xùn)練題（略）。

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

環(huán)節(jié)5 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：自我評(píng)價(jià)——能否提煉出本節(jié)課的知識(shí)框架，完成對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)，可以從自己理解的角度列出思維導(dǎo)圖；小組評(píng)價(jià)——是否積極思考發(fā)言、同伴互助協(xié)作，對(duì)小組作出的貢獻(xiàn)如何等。

（四）說(shuō)明與反思

水首先作為重要的溶劑，然后本身是一種弱電解質(zhì)，自身會(huì)電離，并能促使酸、堿、鹽等電解質(zhì)發(fā)生電離，其自身的電離平衡對(duì)溶液的酸堿性和各種微粒濃度的變化也起著重要的杠桿作用[2]。圍繞水的這些關(guān)鍵作用，應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，就設(shè)計(jì)的目的、意義與效果，說(shuō)明或反思如下幾點(diǎn)：

1.打破先學(xué)習(xí)以醋酸為例的弱電解質(zhì)的電離平衡，再討論水的電離與溶液的酸堿性、pH，再引出鹽類(lèi)的水解的教材常規(guī)，而是從水的電離入手通過(guò)上述引導(dǎo)性問(wèn)題（當(dāng)然也可以讓學(xué)生提出問(wèn)題），誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考，然后通過(guò)加入電解質(zhì)的方式進(jìn)入弱電解質(zhì)（水本身就是典型的弱電解質(zhì)）及水解的討論與整理，這本身就是較教材的順序而言，不同途徑和角度的隨機(jī)通達(dá)。同時(shí)在問(wèn)題的引導(dǎo)下，采取頭腦風(fēng)暴法使學(xué)生產(chǎn)生諸多的想法、解釋或疑問(wèn)。教師對(duì)這些想法、解釋或疑問(wèn)進(jìn)行分類(lèi)整理，并在與學(xué)生的互動(dòng)中完成概念解析及疑問(wèn)解答[3]，這又是在細(xì)節(jié)操作過(guò)程中的不同途徑與角度的隨機(jī)通達(dá)。

2.課堂教學(xué)中各教學(xué)環(huán)節(jié)的處理應(yīng)當(dāng)是自由的，而不是絕對(duì)孤立的、死板的，比如本案例的環(huán)節(jié)3，即思維發(fā)展訓(xùn)練中，必然也伴隨著環(huán)節(jié)4的內(nèi)涵，即學(xué)生在談?wù)摰倪^(guò)程中離不開(kāi)小組的協(xié)作學(xué)習(xí)，也會(huì)貫穿著師生、生生的相互評(píng)價(jià)（環(huán)節(jié)5）等。也就是說(shuō)，隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法的五個(gè)環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系、相輔相成的關(guān)系。

3.引導(dǎo)性、綜合性思考問(wèn)題及針對(duì)性變式訓(xùn)練題等，可以根據(jù)學(xué)生的具體水平層次加以靈活變化和調(diào)整，選出最為適合的，以期達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

4.建議本節(jié)在如上以水的電離知識(shí)為起點(diǎn)重點(diǎn)建立弱電解質(zhì)電離、鹽類(lèi)水解的關(guān)系框架，并可順利總結(jié)三個(gè)平衡、三個(gè)平衡常數(shù)及三大守恒式等核心知識(shí)。而本專(zhuān)題的知識(shí)抽象繁多，不可能用一節(jié)課的時(shí)間將所有的重點(diǎn)知識(shí)全部覆蓋，比如中和滴定實(shí)驗(yàn)、稀釋問(wèn)題等。當(dāng)然，中和滴定反應(yīng)本身就是水電離的逆過(guò)程，稀釋也是加水后溶液中微粒濃度變化的問(wèn)題，依然可以依據(jù)本案例的設(shè)計(jì)思想，與“水的電離”建立聯(lián)系，在后面的課程中繼續(xù)展開(kāi)復(fù)習(xí)整理。

所以，讓學(xué)生從水作為溶劑及水的電離的角度統(tǒng)領(lǐng)性、概括性地認(rèn)識(shí)水溶液中的反應(yīng)及現(xiàn)象等，能使學(xué)生具有別樣體會(huì)的新鮮感的同時(shí)，克服對(duì)難點(diǎn)知識(shí)的恐懼，也會(huì)使知識(shí)富有生機(jī)和靈活性，最終完成對(duì)本專(zhuān)題諸多重要概念和核心知識(shí)的多維度理解與建構(gòu)。

需要注意的是，教學(xué)的隨機(jī)通達(dá)，不是知識(shí)的簡(jiǎn)單概括或重復(fù)，也不是信息的簡(jiǎn)單傳遞與接受，而應(yīng)使知識(shí)具有一定的高度、廣度與深度，重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、發(fā)散與概括等能力的培養(yǎng)，并同時(shí)關(guān)注學(xué)生的相互協(xié)作、評(píng)價(jià)等課堂行為表現(xiàn)，重視核心素養(yǎng)的培育。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]周強(qiáng).運(yùn)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)策略構(gòu)建高中英語(yǔ)“學(xué)力課堂”——以高中英語(yǔ)語(yǔ)法教學(xué)為例[J].亞太教育，2015（17）.

[2]何彩霞，岳波.教重要的深層知識(shí)——以“水的電離和溶液的酸堿性”為例[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2013（9）.

[3]陳景娟.例談隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法在高中化學(xué)習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教學(xué)，2014（2）.

（責(zé)任編輯：張華偉）