唐琛 王慧 于少華 孫敏

摘要： 以“離子反應”教學為例，創(chuàng)造真實的實驗情境，激發(fā)學生的認知沖突，引導學生自主探究實驗。從單一電解質(zhì)溶液到多種電解質(zhì)溶液，從宏觀現(xiàn)象的預測到微觀本質(zhì)的分析，從定性解釋到定量分析，層層深入，讓學生逐步構建離子反應的認識模型，提升學生“宏微結(jié)合”素養(yǎng)，同時實施多樣化評價，為開展認識模型建構的課堂教學提供實踐參考。

關鍵詞： 宏微結(jié)合； 核心素養(yǎng)； 離子反應； 認識模型； 高中教學

文章編號： 10056629（2022）10005005

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 理論依據(jù)

高中化學學科核心素養(yǎng)分為宏觀辨識與微觀探析（簡稱“宏微結(jié)合”）、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任五個維度。為了更好地發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，《普通高中化學課程標準（2017年版）》（簡稱“新課標”）在課程基本理念中提出，“知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律”［1］?！澳Ｐ驼J知”素養(yǎng)除了關注科學模型的建構與應用外，還強調(diào)科學思維的過程，要為學生學習化學知識、解決化學問題構建相應的思維框架，即認識模型的構建與應用［2］。此類認識模型主要由研究對象、認識角度、認識方式、化學問題、任務類型等要素構成，具有將化學學習內(nèi)容從知識關聯(lián)的結(jié)構化提升到認識思路的結(jié)構化的重要價值［3］。創(chuàng)設特定的情境，讓學生在化學知識的學習和化學問題的解決中，基于核心概念構建認識模型，可促進知識向能力的轉(zhuǎn)化，從而發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。

本文以“從具體的知識傳授到核心觀念的構建，從知識的解析為本到基于學生認識發(fā)展為本”為指導思想，圍繞離子反應核心概念的建構、理解和應用，形成認識水平的考查指標并在教學過程中進行實時評價，將核心概念轉(zhuǎn)化為認識物質(zhì)性質(zhì)的角度和思路。以離子反應認識模型的自主建構為統(tǒng)領，通過從宏觀現(xiàn)象的解釋到微觀本質(zhì)的分析、為微觀分析尋找宏觀證據(jù)等學習任務，讓學生在宏觀與微觀之間不斷切換角度進行思考，從而提升“宏微結(jié)合”的化學學科核心素養(yǎng)。

2 主題的確立

“電離和離子反應”是2019年魯科版高中化學必修一第二章第2節(jié)的內(nèi)容。新課標對本節(jié)內(nèi)容的要求是“認識酸、堿、鹽等電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離。通過實驗事實認識離子反應及其發(fā)生條件。了解常見離子的檢驗方法”。

本部分內(nèi)容可以分為3課時。第1課時為離子反應認識模型的初步建構——電解質(zhì)的電離，以“固體氯化鈉溶于水后會發(fā)生什么”為驅(qū)動問題，引導學生提出猜想、實驗驗證，建立起宏觀物質(zhì)與微觀粒子間的關聯(lián)，形成認識單一電解質(zhì)溶液的思路方法，初步形成“宏微結(jié)合”的意識；第2課時為離子反應認識模型的建構，以“稀H2SO4和Ba（OH）2溶液混合后會發(fā)生什么”為問題情境，引導學生分析探究，進入微觀視角認識化學反應，真正從本質(zhì)上理解離子反應的實質(zhì)，從而突破學生書寫離子方程式的難點，形成多種電解質(zhì)溶液性質(zhì)及變化分析的思路方法，自主建構離子反應的認識模型，發(fā)展學生“宏微結(jié)合”核心素養(yǎng)；第3課時為離子反應認識模型的應用，以“如何用化學沉淀法除去粗鹽中的雜質(zhì)離子”為問題情境，引導學生分析思考，設計實驗方案，再實驗驗證，在真實的實驗情境中應用離子反應認識模型解決物質(zhì)的除雜問題，體現(xiàn)離子反應認識模型的功能價值，進一步提升學生“宏微結(jié)合”的核心素養(yǎng)。

建構認識模型是一個動態(tài)、復雜的過程，需要以具體的化學知識為基礎，在化學問題的解決過程中，逐步形成對認識對象結(jié)構化的認識，從而形成相應的思維框架。本部分第1課時形成認識單一電解質(zhì)溶液的思路方法，初步建構離子反應的認識模型；第2課時形成認識多種電解質(zhì)溶液的思路方法，真正建構離子反應的認識模型；第3課時實際應用離子反應的認識模型，完成對陌生情境復雜問題的解決。三課時有序推進，有利于學生逐步建構和應用離子反應認識模型。本文具體以第2課時建構離子反應的認識模型為例，從教學目標、評價思路、實踐過程以及教學反思等方面進行詳細闡述，為建構認識模型的課堂教學提供實踐參考。

3 教學目標與評價思路

3.1 教學目標

（1） 通過對Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的再次認識，鞏固認識單一電解質(zhì)溶液的思路方法。

（2） 通過Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的實驗探究，形成認識多種電解質(zhì)溶液的思路方法，建立離子反應的認識模型。

（3） 通過分析描述NaOH溶液滴加到CuCl2溶液中的微粒變化，初步應用離子反應的認識模型。

3.2 評價目標

（1） 通過學生對Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的再次認識，診斷并發(fā)展學生從微觀角度認識物質(zhì)的水平，鞏固并提升認識單一電解質(zhì)在水溶液中行為的思路方法。

（2） 通過Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的實驗現(xiàn)象預測和分析解釋，診斷并提升學生根據(jù)宏觀現(xiàn)象預測微觀本質(zhì)以及根據(jù)微觀本質(zhì)解釋宏觀現(xiàn)象的能力；通過電導率變化趨勢圖的繪制，診斷并發(fā)展學生認識多種電解質(zhì)在水溶液中行為的思路方法。

（3） 通過分析NaOH溶液滴加到CuCl2溶液的微粒變化及離子方程式的書寫，診斷并發(fā)展學生對離子反應認識模型的應用水平。

3.3 評價思路

基于“教、學、評”一體化理念，以核心素養(yǎng)為導向，確定“離子反應”的教學和評價思路如圖1所示。

4 教學實踐過程

4.1 診斷已知，探查起點

［學習任務1］Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的再次認識。請將你的認識記錄在學案上。

學生自主思考，在學案中記錄相應的認識想法，并闡述自己的觀點，學生和學生相互交流評價，達成共識。Ba（OH）2屬于易溶于水的堿，在水溶液中會電離出Ba2+和OH-，且兩者數(shù)量之比為1∶2，同時溶液中還存在水分子。H2SO4屬于易溶于水的酸，在水溶液中會電離出SO2-4和H+，且兩者數(shù)量之比為1∶2，同時溶液中還存在水分子。

［評價任務1］診斷學生是否具有微觀的視角認識物質(zhì)，是否掌握單一電解質(zhì)在水溶液中的行為，為后續(xù)離子反應奠定基礎。以下是教學實踐過程中，不同水平學生的表現(xiàn)。

水平1：認為Ba（OH）2溶液中存在Ba（OH）2；H2SO4溶液中存在H2SO4。

水平2：認為Ba（OH）2溶液中存在Ba2+和OH-；H2SO4溶液中存在H+和SO2-4。

水平3：認為Ba（OH）2溶液中存在Ba2+和OH-；H2SO4溶液中存在H+和SO2-4，并可指出離子的數(shù)量關系，且還能關注水分子。

4.2 創(chuàng)設情境，構建模型

［學習任務2］在2～3mL滴有2～3滴酚酞的Ba（OH）2溶液中滴加過量稀H2SO4會發(fā)生什么？請預測實驗現(xiàn)象，并進行分析解釋。

學生先自主思考，然后小組內(nèi)交流討論，小組代表表述相應的觀點，各小組通過交流評價，達成一致的意見。然后學生分組實驗，驗證預測的實驗現(xiàn)象，教師再進行精煉總結(jié)。

（1） 現(xiàn)象：酚酞變紅。

解釋：Ba（OH）2屬于易溶于水的堿，在水溶液中會電離出OH-，因此加酚酞后會變紅。

（2） 現(xiàn)象：酚酞變紅后褪色。

解釋：H2SO4屬于易溶于水的酸，在水溶液中會電離出H+，隨著稀H2SO4的加入，H+與OH-結(jié)合生成H2O， OH-濃度不斷減小，酚酞褪色。

（3） 現(xiàn)象：生成白色沉淀。

解釋：Ba（OH）2屬于易溶于水的堿，在水溶液中會電離出Ba2+， H2SO4屬于易溶于水的酸，在水溶液中會電離生SO2-4，隨著稀H2SO4的加入，Ba2+與SO2-4結(jié)合生成BaSO4白色沉淀。

［評價任務2］診斷學生能否根據(jù)宏觀現(xiàn)象預測微觀本質(zhì)，根據(jù)微觀本質(zhì)解釋宏觀現(xiàn)象，初步感受溶液中離子變化與離子反應。通過實驗探究，讓學生真實感受離子反應的發(fā)生，理解粒子間的相互作用。以下是實驗現(xiàn)象解釋的教學實踐過程中，不同水平學生的表現(xiàn)。

水平1：Ba2＋與SO2－4反應生成BaSO4白色沉淀，發(fā)生酸堿中和反應，酚酞變紅后褪色。

水平2：Ba2＋與SO2－4反應生成BaSO4白色沉淀，OH-與H+發(fā)生反應，酚酞變紅后褪色。

水平3：Ba2＋與SO2－4反應生成BaSO4白色沉淀，酚酞遇OH-變紅，硫酸中有H+， OH-與H+反應，OH-濃度減小，酚酞變紅后褪色。

［學習任務3］請預測并在學案上畫出向Ba（OH）2溶液中滴加過量稀硫酸的過程中溶液的導電性變化趨勢圖。

學生自主思考后，小組內(nèi)交流討論，小組代表表述相應的觀點，小組間相互評價，達成共識。隨著過量稀硫酸的滴加，溶液的導電性由強變?nèi)酰僮儚?，隨后教師用微型溶液導電器做導電性演示實驗，結(jié)果如圖2所示，驗證學生的預測。

通過以上實驗來比較導電性強弱還是較粗糙的，科學家們找到一個更精確的、可定量表示溶液中離子濃度大小的物理量——電導率。電導率的數(shù)值越高，表示溶液中的離子濃度越大。實驗測出電導率的變化圖如圖3所示，讓學生再次解釋說明向Ba（OH）2溶液中滴加過量稀硫酸過程中混合溶液的電導率變化情況。

學生通過自主梳理和完善，再次解釋說明電導率的變化趨勢，然后由教師通過整理剛才的實驗探究過程，形成離子反應及離子方程式的概念，歸納總結(jié)認識多種電解質(zhì)水溶液的思路方法，建構離子反應的認識模型（如圖4所示）。

［評價任務3］通過電導率變化趨勢圖的繪制，診斷學生對多種電解質(zhì)在水溶液中行為的掌握情況；通過電導率變化趨勢圖的再次解釋說明，進一步鞏固分析離子反應的角度和思路方法，形成離子反應的核心概念，構建離子反應的認識模型。以下是電導率變化趨勢圖的繪制教學實踐過程中不同水平學生的表現(xiàn)。

水平1：滴加稀硫酸后，離子數(shù)目增加，導電性變強。學生繪制圖如圖5所示。

水平2：滴加稀硫酸后，發(fā)生離子反應，離子濃度降低，導電性變?nèi)酢W生繪制圖如圖6所示。

水平3：滴加稀硫酸后，發(fā)生離子反應，離子濃度降低，導電性先變?nèi)?，但由于滴加的是過量的稀硫酸，所以后續(xù)離子濃度增加，導電性又變強。學生繪制圖如圖7所示。

4.3 應用模型，解決問題

［學習任務4］分析NaOH溶液滴加到CuCl2溶液中的微粒變化，并寫出相應的離子方程式。

學生自主思考后，交流討論，通過相互評價，達成共識，并應用構建的離子反應認識模型解決陌生情境下的離子反應。然后教師歸納總結(jié)離子反應發(fā)生的條件及本質(zhì)。宏觀上需要生成氣體、沉淀和水，微觀上是某些離子的濃度下降。

［評價任務4］診斷學生能否應用構建的認識模型，解決兩種電解質(zhì)溶液在水溶液中的行為，體會認識模型的應用價值，歸納離子反應發(fā)生的條件及本質(zhì)。以下是教學實踐過程中，不同水平學生的表現(xiàn)。

水平1：Na++OH-+Cu2++2Cl-Cu（OH）2↓+NaCl

水平2：2Na++2OH-+Cu2++2Cl-Cu（OH）2↓+2Na++2Cl-

水平3：2OH-+Cu2+Cu（OH）2↓

5 教學反思

“離子反應”是高中化學必修課程中的核心概念，是高中階段水溶液的認識起點，也是發(fā)展學生從微觀角度認識物質(zhì)性質(zhì)，使學生認識方式從宏觀發(fā)展到微觀，并向“宏微結(jié)合”轉(zhuǎn)變的重要環(huán)節(jié)。本文旨在離子反應認識模型的構建過程中發(fā)展學生“宏微結(jié)合”的化學學科核心素養(yǎng)。

5.1 創(chuàng)設實驗情境，引發(fā)認知沖突

以“探究稀H2SO4和Ba（OH）2溶液混合后發(fā)生的變化”創(chuàng)設實驗情境，引發(fā)學生的認知沖突，激發(fā)學生想要解決問題的欲望。情境的創(chuàng)設是建立在充分診斷學生前認識的基礎上，通過學習任務1診斷學生的已有認識，鞏固單一電解質(zhì)在水溶液中行為的認知，然后結(jié)合學生的最近發(fā)展區(qū)，提出有效的問題情境。

5.2 自主實驗探究，建立認識模型

學生自主實驗探究，建立認識模型是本節(jié)課的核心環(huán)節(jié)，構建認識模型有利于學生學習抽象的化學概念，理解化學現(xiàn)象的本質(zhì)，發(fā)展思維能力［4］。在教學過程中，教師要充分考慮學生的實際水平，圍繞核心認知提出驅(qū)動性問題，引導學生自主探究。有效的驅(qū)動性問題的提出，需要教師在備課過程中充分了解學生的水平，在教學過程中做到心中有數(shù)。核心問題的提出一定要在教學過程中追問到核心認知，如“酚酞變紅后褪色”的解釋說明環(huán)節(jié)，學生只回答到酸堿中和是不到位的，教師一定要追問到微粒的角度和數(shù)量的變化，才能真正讓學生在學習任務中落實核心認知。

5.3 實施多樣化評價，教學評一體化

“新課標”提出樹立素養(yǎng)為本的化學學習評價觀，實施“教、學、評”一體化教學，多樣化的教學評價需要貫穿整個教學活動的始終。如學習任務1“Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液的再次認識”是對學生已知的探查，通過學生的自主思考、相互評價，鞏固單一電解質(zhì)在水溶液中行為的認知；學習任務4“NaOH溶液滴加到CuCl2溶液中微粒變化的分析”是對學生新認知的診斷，評價學生是否能應用離子反應的認識模型來解決實際問題。教學過程中，教師通過觀察、提問、點評等方式進行表現(xiàn)性評價和過程性評價，同時引導學生開展自我評價、小組互評等。教學結(jié)束后，可組織學生訪談、結(jié)合紙筆測試等診斷評價學生的水平，以此促進學生的批判性思維以及自我評價、反思能力的不斷提高。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018： 3～4.

［2］解宏偉， 王秀紅， 于志民， 曹宇. 基于認識模型建構與應用的化學教學設計——“水溶液中的離子反應與離子平衡”一輪復習課［J］. 化學教育（中英文）， 2022， 43（3）： 37～44.

［3］王婉洋， 王磊， 于少華， 康永明， 白光耀， 陳娜， 范洪玲. 元素周期律復習教學中認識模型建構的有效策略［J］. 化學教育（中英文）， 2018， 39（7）： 18～26.

［4］張禮聰. 促進“模型認知”的化學教學——以“化學反應中的熱量變化”為例［J］. 化學教與學， 2019，（11）： 30～32.