【摘 要】“素養(yǎng)為本”的教學(xué)倡導(dǎo)借助在真實(shí)問題情境下的探究活動，幫助學(xué)生建構(gòu)思維模型。文章依托實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情境問題串，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，進(jìn)一步認(rèn)識離子反應(yīng)的本質(zhì)特征，建構(gòu)和鞏固對水溶液中離子反應(yīng)的認(rèn)識模型。同時(shí)，利用已有模型解決具體的情境問題，實(shí)現(xiàn)“情境—模型”雙向建構(gòu)，使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到不同程度的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】“情境—模型”;微專題;離子反應(yīng);復(fù)習(xí)教學(xué)

【作者簡介】李似麒，正高級教師，福建教育學(xué)院化學(xué)教育研究所兼職研究員，主要研究方向?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)教育教學(xué)。

【基金項(xiàng)目】2021年度福建省基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究課題“‘雙新’背景下的高中化學(xué)微項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐研究”（MJYKT2021-151）

一、問題的提出

高考第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)強(qiáng)調(diào)圍繞必修和選修課程中相關(guān)知識的教學(xué)要求，進(jìn)行核心知識的重組與關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生建立和鞏固知識的認(rèn)識模型，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)培育的功能價(jià)值，建立高效的復(fù)習(xí)專題。專題復(fù)習(xí)可以通過對知識的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化和模型化整合，幫助學(xué)生有效突破思維障礙，促進(jìn)知識的模型化建構(gòu)和思維的高階發(fā)展。專題復(fù)習(xí)的微型化可稱為微專題復(fù)習(xí)，在高考第二輪復(fù)習(xí)過程中常被穿插使用。微專題復(fù)習(xí)主要以熱點(diǎn)、難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)的突破提升及解題方法的高效應(yīng)用為研究主題，通過清晰的思維活動引導(dǎo)學(xué)生參與復(fù)習(xí)教學(xué)，其復(fù)習(xí)內(nèi)容更精準(zhǔn)，針對性更強(qiáng)，有利于幫助學(xué)生建構(gòu)知識模型，活化知識應(yīng)用，提升綜合能力[1]。

水溶液中的離子反應(yīng)是高中化學(xué)的核心知識和教學(xué)難點(diǎn)之一，也是高考的考查熱點(diǎn)之一。在實(shí)際考查中往往伴隨對多種平衡的綜合分析，學(xué)生通常因不能很好地將電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡的本質(zhì)特征有效深度融合，缺乏對水溶液中離子反應(yīng)體系認(rèn)識模型的深刻理解，導(dǎo)致無法有效突破思維障礙而失分。因此，結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課程標(biāo)準(zhǔn)”）中能綜合運(yùn)用離子反應(yīng)和化學(xué)平衡原理，分析和解決生產(chǎn)、生活中有關(guān)電解質(zhì)溶液的實(shí)際問題的具體要求[2]，教師有必要結(jié)合高考化學(xué)第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)過程中出現(xiàn)的實(shí)際情況，將離子反應(yīng)設(shè)計(jì)成微專題，并在專題復(fù)習(xí)教學(xué)過程中幫助學(xué)生有效提升綜合分析和解決問題的能力。那么如何讓微專題復(fù)習(xí)更加高效，更加符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求？筆者嘗試在微專題復(fù)習(xí)中引入“情境—模型”雙向建構(gòu)策略。

二、“情境—模型”雙向建構(gòu)策略

“情境—模型”雙向建構(gòu)策略借助情境問題串的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生經(jīng)過類比、抽象、歸納與概括建構(gòu)化學(xué)思維模型，同時(shí)又用所建構(gòu)的化學(xué)思維模型解決具體情境問題，二者相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)思維模型的完善與創(chuàng)新，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。“情境”指的是有利于知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用的整個(gè)背景或環(huán)境。情境的高效應(yīng)用需要教師根據(jù)知識內(nèi)容的特點(diǎn)及脈絡(luò)，設(shè)計(jì)情境內(nèi)涵豐富、凸顯問題本質(zhì)和利于學(xué)生思維發(fā)展的遞進(jìn)式情境問題串，促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)問題本質(zhì)的探究與揭示?！澳Ｐ汀敝傅氖且跃唧w情境任務(wù)為載體，通過類比、抽象、概括等手段，幫助學(xué)生深化對化學(xué)原理的深刻理解和對化學(xué)規(guī)律的自主發(fā)現(xiàn)，凸顯問題解決方法的優(yōu)化和思路的創(chuàng)新，并建構(gòu)適合學(xué)生發(fā)展的思維模型。

新課程標(biāo)準(zhǔn)重視對教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)化整合，并在真實(shí)問題情境下，通過開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，促進(jìn)化學(xué)教與學(xué)方式的變革，以實(shí)現(xiàn)“素養(yǎng)為本”的教學(xué)?！扒榫场Ｐ汀彪p向建構(gòu)策略正是順應(yīng)了真實(shí)情境下的“素養(yǎng)為本”教學(xué)的新要求。實(shí)踐研究表明，對于化學(xué)基本理論及應(yīng)用、元素的單質(zhì)及其化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)及綜合應(yīng)用、工藝流程專題等易與真實(shí)情境相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，如果能夠針對教學(xué)內(nèi)容的不同將情境與模型有機(jī)融合，依托情境建構(gòu)思維模型，用模型解決情境問題，二者相輔相成，實(shí)現(xiàn)“情境—模型”雙向建構(gòu)，能有效突破學(xué)生的思維障礙，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，提高微專題教學(xué)的實(shí)效。

三、“情境—模型”雙向建構(gòu)策略的應(yīng)用

教師在微專題復(fù)習(xí)中引入“情境—模型”雙向建構(gòu)策略，應(yīng)重視對微專題的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、模型化整合，并在模型化的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)與之匹配的情境問題，在不斷解決情境問題的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)和鞏固認(rèn)識模型，方能有效地實(shí)現(xiàn)情境與模型的雙向建構(gòu)。例如，水溶液中的離子反應(yīng)有復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和水解反應(yīng)。因此，教師可以分別從三種不同反應(yīng)類型的研究視角來建構(gòu)認(rèn)識模型，落實(shí)核心素養(yǎng)。在本節(jié)微專題復(fù)習(xí)課中，教師以碳酸鈉與碳酸氫鈉溶液的鑒別實(shí)驗(yàn)為問題情境素材，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，設(shè)計(jì)遞進(jìn)式情境問題串來引導(dǎo)學(xué)生從復(fù)分解反應(yīng)、電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡的綜合分析視角進(jìn)一步認(rèn)識離子反應(yīng)的本質(zhì)特征，突破學(xué)生對水溶液體系中離子反應(yīng)認(rèn)識的思維局限，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的微粒觀、平衡觀和轉(zhuǎn)化觀，幫助學(xué)生建構(gòu)并鞏固水溶液中離子反應(yīng)的認(rèn)識模型（如圖1）。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用已有認(rèn)識模型解決具體的情境問題，從而實(shí)現(xiàn)“情境—模型”雙向建構(gòu)，使學(xué)生的“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等學(xué)科核心素養(yǎng)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，凸顯情境問題

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)基于真實(shí)情境的問題探究式教學(xué)。因此，在教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)時(shí)，教師應(yīng)根據(jù)模型建構(gòu)的需要，盡可能選擇與真實(shí)生活、生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)相匹配的情境素材。這樣既體現(xiàn)化學(xué)源于生活，又服務(wù)于生活的理念，又能激發(fā)學(xué)生的探究熱情，引發(fā)學(xué)生積極思考，凸顯情境中的化學(xué)問題，利于后續(xù)情境問題串的創(chuàng)設(shè)及模型的建構(gòu)。特別是借助實(shí)驗(yàn)的“意外”現(xiàn)象，引起學(xué)生思維沖突，暴露學(xué)生的思維缺陷，則更有利于“情境—模型”雙向建構(gòu)策略的落實(shí)。

問題情境 如何鑒別沒有貼標(biāo)簽、濃度均為0.2 mol·L-1的Na2CO3和NaHCO3溶液？提供試劑：酚酞試液、0.2 mol·L-1的鹽酸、0.2 mol·L-1的CaCl2溶液。儀器：試管和膠頭滴管。請完成有關(guān)鑒別實(shí)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明其原理。

根據(jù)學(xué)生的基本情況，學(xué)生可以很自然地分別選擇酚酞試液、鹽酸和氯化鈣溶液進(jìn)行鑒別實(shí)驗(yàn)，但教師需要引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的“異?！爆F(xiàn)象，并將其作為后續(xù)教學(xué)的真實(shí)情境問題，為認(rèn)識模型的建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

（二）設(shè)置情境問題，建構(gòu)思維模型

情境問題是模型建構(gòu)的基礎(chǔ)，教師應(yīng)根據(jù)模型的構(gòu)成要素，將問題情境分解成若干個(gè)較小的情境問題，從多角度設(shè)計(jì)遞進(jìn)式情境問題串來引導(dǎo)學(xué)生主動分析和探究，促進(jìn)學(xué)生對認(rèn)識模型的建構(gòu)和鞏固。如離子反應(yīng)的認(rèn)識模型有復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生條件、化學(xué)平衡移動（勒夏特列）原理、K的大小、K與Q的關(guān)系等要素。因此，情境問題串的設(shè)置可從以下幾個(gè)問題展開。

問題1 結(jié)合溶液中存在的平衡，說明碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液的堿性為什么不同，以及為什么可以用鹽酸鑒別碳酸鈉、碳酸氫鈉。請結(jié)合化學(xué)用語說明。

問題2 如何從平衡移動視角分析碳酸氫鈉溶液中滴加氯化鈣溶液有沉淀生成？

應(yīng)用化學(xué)平衡移動原理解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是高三學(xué)生基本的知識儲備和認(rèn)知能力，學(xué)生必須能夠自主地從化學(xué)平衡移動原理的視角來認(rèn)識離子反應(yīng)。另外，結(jié)合問題2，教師在引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)用語（Ca+2HCO-3=CaCO3↓+H2O+CO2↑）完成問題表達(dá)的同時(shí)，暴露學(xué)生對多重平衡知識掌握的缺漏及思維局限，及時(shí)查缺補(bǔ)漏，為后續(xù)進(jìn)一步的定量研究奠定基礎(chǔ)。

問題3 怎樣利用平衡常數(shù)K的大小來判斷上述反應(yīng)的程度？已知：Ksp（CaCO3）=2.8×10-9，Ka1（H2CO3）=4.2×10-7，Ka2（H2CO3）=5.6×10-11。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題2的結(jié)論進(jìn)行分析和計(jì)算，得出該離子反應(yīng)的平衡常數(shù)K值比較大，反應(yīng)程度比較大。同時(shí)，學(xué)生通過定性判斷和定量比較，平衡觀和定量觀等學(xué)科觀念得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

問題4 已知：0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH=8.3，其中c（CO32-）=1.12×10-3mol·L-1，c（H2CO3）=1.17×10-3mol·L-1，Ksp（CaCO3）=2.8×10-9，Ksp[Ca（OH）2]=4.7×10-6，Ksp[Ca（HCO3）2]=2.2×10-6。將濃度均為0.2 mol·L-1的CaCl2溶液與NaHCO3溶液等體積混合（忽略體積變化）。請結(jié)合溶液中的粒子，通過計(jì)算，判斷生成的沉淀可能是什么。

問題5 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沉淀可能不止一種，如何用實(shí)驗(yàn)來證明沉淀具體是什么？

本環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從定性到定量認(rèn)識離子反應(yīng)，強(qiáng)化了學(xué)生的定量觀、微粒觀，提升了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

情境問題串是為建構(gòu)認(rèn)識模型所需而設(shè)置的，因此，所有的問題應(yīng)能夠緊扣認(rèn)識模型的構(gòu)成要素，層層遞進(jìn)且富有啟發(fā)性。同時(shí)，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)穿插各種觀念建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究等環(huán)節(jié)，以落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。如化學(xué)反應(yīng)的研究包括定性研究和定量研究，如果僅用定性層面的平衡移動原理來說明離子之間的反應(yīng)，顯然說服力是不夠的。而定量觀念既是化學(xué)學(xué)科本質(zhì)之一，也是化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分[3]。良好的定量觀有助于學(xué)生科學(xué)的思維品質(zhì)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的形成。因此，教師需要引導(dǎo)學(xué)生從模型建構(gòu)的需要出發(fā)，應(yīng)用定量觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)探究的方式來建構(gòu)認(rèn)識模型。

（三）運(yùn)用認(rèn)識模型，解決實(shí)際問題

“情境—模型”雙向建構(gòu)策略不僅強(qiáng)調(diào)認(rèn)識模型的建構(gòu)，也強(qiáng)調(diào)運(yùn)用認(rèn)識模型解決實(shí)際問題。因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已建構(gòu)的認(rèn)識模型來解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生對知識本質(zhì)的深度理解，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

問題6 工業(yè)上常用NH4HCO3溶液做沉淀劑來制備難溶性的碳酸鹽（如碳酸鈷、碳酸錳），為什么不用可溶性的碳酸鹽（如碳酸鈉）溶液來制備呢？

適應(yīng)訓(xùn)練 （2019年全國Ⅲ卷高考化學(xué)試題第26題節(jié)選）高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如圖2所示?；卮鹣铝袉栴}：

（6）寫出“沉錳”的離子方程式___________________________。

應(yīng)用模型解決實(shí)際問題，關(guān)鍵在于學(xué)生是否真正領(lǐng)會認(rèn)識模型的本質(zhì)。因此，在模型建構(gòu)環(huán)節(jié)要強(qiáng)化模型與情境問題之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)情境與模型的有機(jī)融合。教師在教學(xué)中選用的實(shí)際問題可以按照難度層級設(shè)置，由淺入深，循序漸進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“情境—模型”雙向建構(gòu)策略的完美落實(shí)。

四、結(jié)語

為有效落實(shí)“情境—模型”雙向建構(gòu)策略，本節(jié)微專題復(fù)習(xí)課始終緊扣“情境”“模型”兩大要素，圍繞電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡導(dǎo)致的微粒變化及平衡移動這些關(guān)鍵問題來設(shè)計(jì)遞進(jìn)式情境問題，提升學(xué)生的模型認(rèn)知思維，使學(xué)生深刻理解模型本質(zhì)，達(dá)到對模型從“無形—有形—無形”的靈活轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)“情境—模型”雙向建構(gòu)的有效達(dá)成。教學(xué)中，教師為使微觀問題顯性化，教學(xué)突出了“宏觀—微觀—符號”三重表征，強(qiáng)化理論分析與實(shí)驗(yàn)探究、定性判斷與定量分析及量變引起質(zhì)變等思想滲透。如教學(xué)中多次引導(dǎo)學(xué)生用平衡移動原理定性分析問題、用K與Q的關(guān)系來定量分析問題和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證推論等策略，有力地培養(yǎng)了學(xué)生的證據(jù)推理意識，使學(xué)生充分感受水溶液中的離子反應(yīng)其實(shí)是微觀粒子間的反應(yīng)導(dǎo)致平衡移動的結(jié)果，促進(jìn)學(xué)生對電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡的理解與應(yīng)用。這對提升學(xué)生對模型的認(rèn)知，并進(jìn)一步發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)有積極的意義[4]。

囿于課堂容量、時(shí)間及落實(shí)本課核心主題的需要，本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)情境中涉及的碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液僅考慮一種濃度，以利于計(jì)算及判斷。對于不同濃度的碳酸氫鈉與氯化鈣溶液的反應(yīng)，教師則通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和鼓勵學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以幫助學(xué)生理解真實(shí)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性。事實(shí)證明，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)探究，解決問題的能力有了進(jìn)一步提升。

在幾年的基于“情境—模型”雙向建構(gòu)理念的教學(xué)實(shí)踐研究及成果推廣過程中，筆者深深感受到，高三的專題復(fù)習(xí)教學(xué)需要同時(shí)追求精準(zhǔn)復(fù)習(xí)和深度復(fù)習(xí)的目標(biāo)達(dá)成。精準(zhǔn)復(fù)習(xí)體現(xiàn)的是復(fù)習(xí)的內(nèi)容、方法要抓住學(xué)生的問題關(guān)鍵，深度復(fù)習(xí)體現(xiàn)的是學(xué)生主動合作、交流，實(shí)現(xiàn)知識的建構(gòu)和素養(yǎng)的提升。教師只有實(shí)施精準(zhǔn)復(fù)習(xí)和深度復(fù)習(xí)，才能從更高的視角全盤審視復(fù)習(xí)策略，實(shí)現(xiàn)專題復(fù)習(xí)的高效實(shí)施，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的螺旋式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：羅小熒）