胡 倩

(廣東省深圳市龍華高級中學 518109)

1 化學建模教學

建模教學是一種通過教學活動，利用證據(jù)推理和經(jīng)驗來建構(gòu)模型，借助圖畫、表格、符號、數(shù)據(jù)、文字表征具體過程，然后利用模型幫助學生解決實際問題，理解客觀事物的本質(zhì)，提高認知發(fā)展水平，最終達到提升學生的化學思維，提高學生核心素養(yǎng)的目標.

化學建模教學就是將建模的思想融入到化學教學活動中，本文對化學建模教學的步驟進行了實踐探究.

2 化學建模教學的過程—以“鹽類的水解”為例

2.1 教材和學情分析

“鹽類的水解”選自高中化學人教版選修四模塊《化學反應(yīng)原理》中的第三章第三節(jié)，之前學生已初步掌握了溶液酸堿性的判斷方法及其微觀實質(zhì)，在教學設(shè)計中需要通過任務(wù)和實驗探究活動的設(shè)計，引導學生學會利用模型進行證據(jù)推理和模型認知，提高解決實際問題的能力.

2.2 設(shè)計思路

以模型構(gòu)建為教學主線，通過情境創(chuàng)設(shè)、模型構(gòu)建、模型應(yīng)用、模型修正、模型評估的教學設(shè)計層層遞進，將小組合作、實驗探究、思考討論、總結(jié)歸納、模型構(gòu)建等教學環(huán)節(jié)連貫起來，激發(fā)學生的主觀能動性，建立宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)、符號表征之間的聯(lián)系，梳理概念和原理，構(gòu)建模型認知，形成化學思維，內(nèi)化“鹽類水解”這一核心概念，真正理解原理的本質(zhì)，從而學會分析復(fù)雜的化學情景，解決實際問題.

2.3 教學過程

2.3.1 情境創(chuàng)設(shè)

[提出問題]日常生活中我們熟悉的“純堿”明明是“鹽”，可為什么叫“堿”呢？提出問題，引發(fā)學生思考討論.

[思考討論]學生提出可能因為純堿的水溶液呈堿性，小組討論驗證方法，提出可以用酸堿指示劑(例如酚酞)、pH試紙或者pH計測出純堿溶液的酸堿性.

[提出問題]請同學們復(fù)習回顧前面的知識，溶液呈酸堿性的實質(zhì)是什么？

[總結(jié)歸納]在溶液中，當c(H+)>c(OH-)時溶液呈酸性，當c(H+)=c(OH-)時溶液呈中性，當c(H+)

2.3.2 模型建構(gòu)

任務(wù)一：鹽溶液的酸堿性如何判斷？

[提出問題]除了純堿Na2CO3以外的鹽，其溶液的酸堿性又如何？

[實驗探究]小組討論，設(shè)計實驗，用pH計分別檢測NaCl、Na2SO4、NH4Cl、(NH4)2SO4、CH3COONa、NaHCO3溶液的酸堿性.

[模型建構(gòu)]建構(gòu)“鹽的類型”模型，適用于快速判斷鹽溶液的酸堿性.有弱才水解，無弱不水解；誰強顯誰性，兩強顯中性.

任務(wù)二：鹽類水解的本質(zhì)是什么？

[提出問題]為什么NH4Cl溶液呈酸性？思考NH4Cl溶液中存在哪些微粒？這些微粒之間能發(fā)生反應(yīng)嗎？

[提出問題] 如何將這個過程更加直觀的表現(xiàn)出來？

[學生板書]

[總結(jié)歸納]在水溶液中，鹽電離出來的“弱酸陰離子或弱堿陽離子”與水電離出來的+或OH-結(jié)合，生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫做鹽類的水解.鹽類的水解的實質(zhì)是結(jié)合水電離出來的+或OH-，生成弱電解質(zhì)，促進水的電離，使c(H+) ≠c(OH-).

[模型建構(gòu)] 建構(gòu)“鹽類水解的本質(zhì)”模型，建立宏微結(jié)合的思想(如圖1所示).

圖1

[強化練習]請用模型分析NaCl、CH3COONa、CuCl2溶液的酸堿性.

[總結(jié)歸納]簡化分析過程，總結(jié)出鹽類水解方程式的書寫要求.

任務(wù)三：鹽類的水解強弱如何判斷？

[提出問題]同濃度的Na2CO3和CH3COONa溶液哪一個堿性更強？

[實驗探究]通過pH計直接測量同物質(zhì)的量濃度兩溶液的pH.如何用理論解釋？

[模型建構(gòu)] 建構(gòu)“鹽類的水解強弱判斷”模型，能夠水解的離子對應(yīng)的酸(或堿)越弱，水解程度越大，鹽溶液的堿(或酸)性越強，即越弱越水解.

2.3.3 模型應(yīng)用

任務(wù)四：弱酸的酸式鹽溶液都為堿性嗎？

[實驗探究]請分別用pH計測量出室溫下，同物質(zhì)的量濃度的NaHCO3和NaHSO3的pH，學生們發(fā)現(xiàn)NaHCO3溶液呈堿性，NaHSO3溶液呈酸性，引發(fā)認知沖突.

2.3.4 模型修正

任務(wù)五：弱酸弱堿鹽會水解嗎？溶液顯什么性？

[實驗探究]室溫下，用pH計測量一定物質(zhì)的量濃度的CH3COONH4的pH，約為中性.

[模型修正]建構(gòu)解決鹽類水解問題的思維模型(如圖2所示)

圖2

2.3.5 模型評估

本文采用建模的教學方式對“鹽的水解”這一節(jié)課進行了教學設(shè)計，評價模型教學的效果需要借助一些評價手段：1.實驗班與對照班教學前后測試成績分析：選取兩個平行班，實驗之前先進行一次普通測試，用軟件SPSS-17.0處理數(shù)據(jù)，形成測前成績分析；然后，在實驗班進行一系列的模型教學實踐，在對照班則仍是傳統(tǒng)教學，一段時間后，再次測試，形成后測成績分析；最后，將兩次成績進行對比分析，得出結(jié)論.2.調(diào)查問卷分析：要求實驗班的同學填寫問卷，問卷以選擇題的形式，問題主要圍繞“模型教學”展開，旨在了解學生是否認為模型的應(yīng)用對自己的能力有提高？哪些化學模型讓學生受益匪淺？

3 結(jié)論與展望

建模教學有利于落實新課標的課程理念，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，提高學生的綜合素質(zhì)、科學思維以及解決實際問題的能力.期待未來可以對化學建模教學的策略、學生學習化學建模等問題有更加深入和系統(tǒng)的研究.