基于學科核心素養的高中化學教學設計

武光榮

[摘 要]化學是具體的，化學又是抽象的。在日常課堂教學中將化學學科知識實驗化、微型化和數字化，同時運用比較法、比喻法、圖像法，有利于落實學生化學核心素養的培養。以《弱電解質的電離平衡》的教學為例，充分展現如何在課堂教學中落實學生化學核心素養的培養目標。

[關鍵詞]化學核心素養；弱電解質；電離平衡；教學設計

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）26-0062-03

一、設計思想與理論依據

高中化學核心素養包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任?；瘜W實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是科學探究的一種重要途徑。知識實驗化，有助于培養學生宏觀辨識與微觀探析的能力；實驗微型化，有助于培養學生的科學態度與社會責任，體現“綠色化學”觀念；實驗數字化，可讓學生在感受到高新科技時代氣息的同時，從動態的角度認識微觀世界的本質，有助于培養學生的創新能力。以上這些都有助于落實化學核心素養的培養目標。

美國著名的教育心理學家奧蘇貝爾在其提出的“有意義接受學習理論”中，強調要想真正實現有意義的學習，關鍵是要在當前所學的新知識與學習者原有認知結構中的某個方面之間建立起非任意的實質性聯系。因此，在教學設計中運用比較法、比喻法等方法，可以有效降低新知識的認知難度，提高學生的研究興趣，提高實驗效果，提升課堂效益。

二、教材分析

《弱電解質的電離平衡》是滬教版化學教材《探究電解質溶液的性質》中的第1節《電解質的電離》第3課時的內容。

自然界中到處存在著電解質，浩瀚的海洋是含有眾多電解質的寶庫，眾多的生理反應也離不開電解質的作用。因此，探究電解質在水溶液中的電離過程，認識電離平衡的本質以及電離平衡的移動規律，在認識自然、保護自然、與自然和諧發展中都發揮著重要作用，是高中化學中非常重要的一個內容。

三、學情分析

1.知識基礎

學生已經掌握了電解質與非電解質、強電解質與弱電解質、電解質的電離以及化學平衡移動的相關知識，具備基本的實驗探究能力，且具有一定的分析問題和解決問題的能力。

2. 思維水平

基于學生的思維水平在難度和深度上需要適當降低，從學生最熟悉的HCl與CH3COOH入手，引導學生通過生活經驗、理論分析和實驗探究，進而從微觀世界來認識物質在水溶液中的存在狀態及行為，學會運用比較思維（求同求異）、微粒觀和平衡移動觀等方法去分析和解決問題。

3. 心理及態度

課堂總體氣氛較為活躍，互動氛圍良好，學生能夠在教師的引導下積極思考和回答問題。

四、教學目標

1. 知識與技能

（1）能理解強電解質與弱電解質的區別，復述電離平衡的概念，歸納電離平衡的特征。

（2）能列舉溫度、濃度等影響電離平衡的外界因素，并能根據勒夏特列原理解釋這些外界因素對電離平衡移動的影響。

2. 過程與方法

通過分析HCl與CH3COOH的異同，得出鑒別強弱電解質的方法，從更深層次認識弱電解質的電離平衡，認識物質變化中內因和外因的辯證關系，學習從現象到本質的思維方法。

體驗用比較與分類、推理與驗證的方法，對事實材料進行分析與整合，實現知識的同化與遷移，提升思維品質。

3. 情感態度與價值觀

通過對弱電解質的電離平衡及平衡移動的學習，初步建立事物之間的聯系和轉化等辯證觀，感悟化學的微粒觀、平衡移動觀，養成辯證分析問題的意識與習慣。

五、教學重點與難點

（1）重點：弱電解質的電離平衡及其平衡的移動。

（2）難點：用勒夏特列原理解釋電離平衡的移動。

六、教學過程

活動1：宏觀辨識

創設情境：實驗盒中有A、B兩種酸，濃度都是0.1mol/L，一瓶是醋酸，一瓶是鹽酸。結合已學知識，思考并討論0.1mol/L鹽酸與0.1mol/L醋酸的異同，設計實驗方案并預測實驗結果。

[設計意圖]學生在宏觀和微觀上對鹽酸的認識比較透徹，通過比較相同濃度的兩種酸的相同點和不同點，設計鑒別方案并預測實驗的結果，再通過討論，可加深學生對弱電解質部分電離的印象，再次體會結構決定性質，微觀決定宏觀。

活動2：實驗探究，證據推理

向學生提供實驗藥品及儀器，驗證活動1中討論的方案。儀器及藥品：0.1mol/L的鹽酸和醋酸、CaCO3、精密pH試紙（0.5～5）、pH計、微型導電儀、點滴板、玻璃棒、藥匙等。

活動1、2的效果：學生提出的方案基本上都著眼于一個是強電解質、一個是弱電解質，一個是全部電離、一個是部分電離，溶液中氫離子濃度不同，從而鑒別出這兩種酸。用點滴板代替試管測定CaCO3粉末與兩種酸反應速率的快慢，在不影響實驗效果的同時可以節約藥品用量。用微型導電儀也可以大大節約藥品用量。

活動3：微觀探析

以上活動基于宏觀辨識，接下來要進入微觀探析環節。進一步提出問題：這兩種酸中的微粒有何不同？如何把這兩種酸的電離用化學語言表達出來？

常溫下，0.1mol/L醋酸中每一千個醋酸分子中只有約13個醋酸分子發生電離，其余絕大多數是以醋酸分子的形式存在。通過比喻，能夠使學生更易于理解醋酸的部分電離以及電離平衡。

活動4：變化觀念與平衡思想

如何讓這個電離平衡動起來呢？哪些條件的改變會使電離平衡發生移動？

由于課堂上現場做數字化實驗時間過于緊張，因此可借助數字化實驗圖像幫助分析電離平衡移動，具體分析如下：

I.升溫：由于電離過程需要吸熱，據此先讓學生預測各個相關量的變化情況，然后結合圖1進行分析。在一定溫度范圍內，隨著溫度的升高溶液的導電率升高，說明溶液中離子濃度升高，平衡向電離方向移動，“越熱越電離”。

II.加水稀釋：對0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的醋酸分別稀釋10倍，由于氯化氫是強電解質，稀釋10倍后氫離子濃度降低至原來的1/10，即0.01mol/L，pH變化1個單位，結合圖像發現基本如此，而醋酸的稀釋，假設平衡不移動，pH的變化應與鹽酸類似。但事實并非如此，pH變化的幅度小于1，說明在稀釋過程中，醋酸體系在抵抗這種稀釋，氫離子得到補充，所以平衡向電離方向移動，“越稀越電離”。

為了便于學生理解“越稀越電離”，教師可做如下比喻：用兩個好朋友手拉手來比喻醋酸分子，用大量人群比喻水分子。這兩個好朋友手拉手在廣場上散步，這時候突然來了一大波人，于是這兩個好朋友就被人群沖散了，兩個人想再重新拉起手已變得很困難，比喻稀溶液中離子之間發生碰撞重新結合成分子的概率大大降低。

進一步加深難度，設問：如果對冰醋酸進行加水稀釋，結果會怎樣？

加水稀釋，電離程度增大，使離子濃度增大，但是溶液體積增大，會使離子濃度減小。同時受上面兩個因素的影響，結果如何，要看二者誰占主導。

如圖4所示，導電率達到最大值之前，電離占主導，離子濃度逐漸增大，導電率增大，達到最大值之后，稀釋作用占主導，所以離子濃度逐漸減小，導電率下降。

III.加微量NaOH：將少量NaOH固體比喻為強盜，專門搶氫離子，NaOH一次性就可以將鹽酸的氫離子搶完，而由于醋酸氫離子量少，所以是逐步進行的，當搶掉現有的氫離子后，醋酸分子又會補充部分氫離子，繼續被搶，直至NaOH消耗完。

IV.同離子效應：將NaCl（g）和CH3COONa（s）比喻為春節的壓歲錢，現金增加了，就把這些多出來的現金儲存起來，所以平衡向分子化的方向移動。

活動5：科學精神與社會責任

地球是一個水球，江、河、湖、海、地下水，其實都是電解質溶液，存在許多的電離平衡。我們要善于利用電離平衡知識來研究和保護這種平衡，這也是我們學習電離平衡的另一層意義所在。

七、教學反思

將化學學科知識實驗化、數字化和微型化是對當前高中化學實驗教學的創新和改革，有助于激發學生學習興趣，提升學生宏觀辨識與微觀探析意識、變化觀念與平衡思想意識、證據推理與模型認知意識、實驗探究與創新意識及科學精神與社會責任意識，能夠全面體現化學核心素養。通過綜合運用比較法、比喻法以及數字化實驗圖像，有利于學生主動參與，開闊思路，培養良好的學習方法，形成科學的思維方式，提升解決問題的能力。

（責任編輯 羅 艷）