教學的目的是打開思維的天窗

摘要： 比較三節“弱電解質電離平衡”的異構課堂，尋找各自對學科的理解，兼談真實情境的教學作用和打開學生思維天窗的意義，以期更好地提升教學設計能力與課堂教學水平，重構學生核心素養發展的課堂教學。

關鍵詞： 變化與平衡; 電離平衡; 證據推理; 重構; 思維天窗

文章編號： 10056629（2019）7004705中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

在“弱電解質電離平衡”的同課異構中，三位教師各自展示自己的設計思想與設計思路，并付諸課堂，學生的收獲是什么？觀課教師又收獲了什么？這都是值得探討的內容。下面筆者根據自己的觀察談三節課的成功之處與啟示，以期更好地提升自己的教學設計能力與課堂教學水平。

1 三節課教學環節比較

1.1 教學目標設定

《普通高中化學課程標準（2017年版）》關于電離平衡的內容要求為： 認識弱電解質在水溶液中存在電離平衡，了解電離平衡常數的含義。這一單元還包括電解質在水溶液中的行為、水解平衡、沉淀溶解平衡、離子反應與平衡的應用，目的是幫助學生形成并發展微粒觀、平衡觀和守恒觀。學業要求為： 能用化學用語正確表示水溶液中的離子反應與平衡，通過實驗證明水溶液中存在離子平衡，并應用于生產、生活中。基于內容要求和學業要求，試確定這一課例的教學目標： （1）電解質（HCl和CH3COOH）溶液pH測定并計算c（H+），比較離子濃度與分子濃度，確定電解質在水溶液中的存在微粒，推理電解質離子化與分子化速率變化，建立起電離與結合的平衡;（2）尋找CH3COOH溶液中微粒之間的不同數學運算（突出平衡轉化率與濃度商Qc）表征，認識并建立起電離度與電離平衡常數表征電離平衡[1];（3）改變條件（濃度、溫度）判斷可逆平衡的移動方向，類比運用“減弱這種改變”構建弱電解質電離平衡移動規律，遷移規律的普遍性，初步形成“變化與平衡”的思想。

實踐過程中目標達成度與學生已有基礎、學習效率及學習積極性直接相關，而對于借班上課的教師，更需要關注學生課堂反饋，以期更好地提升目標達成度。

1.2 教學環節設計

基于上述目標設定，筆者分析三節課的教學設計。下面是A老師、B老師和C老師各自設計的教學環節及主要問題（見表1）。

上述三位老師的設計，主環節基本相同。A老師和C老師以生活事例引課，B老師從電解質強弱復習引課，而且從在水溶液中存在微粒入手，切入主題，起點低的引課。結課環節A老師在完成實驗探究2后自然結束課堂，C老師回答了引課的問題，B老師從問題探討與延伸結束，留給學生更多思考與想象空間。下面筆者談一談自己的設計思考。

2 新的設計與思考

理科學習的目的不外乎三點，一是多年后或許已經忘記了曾經學會的知識，但收獲了提出問題、研究問題的思維習慣;二是認識自然，理解自然，順應自然，獲得人與自然和諧相處之道;三是站在前人的肩膀上，在繼承基礎上創新，推動科學發展[2]。

2.1 弱電解質電離平衡的建立

聽過很多關于弱電解質電離平衡的課，大多是想當然認為HCl是強電解質，而CH3COOH是弱電解質，教師實驗設計基本都是測定0.1mol·L-1 HCl溶液pH=1， 0.01mol·L-1CH3COOH溶液pH=2.8左右，從而就說明HCl完全電離、CH3COOH是弱電解質部分電離;有的干脆直接就說HCl是強酸，所以是強電解質，CH3COOH是弱酸，所以是弱電解質，弱電解質部分電離，就有電離平衡存在等等;甚至還有0.1mol·L-1 HCl的pH≠1時，通過調節濃度（仍然告訴學生濃度是0.1mol·L-1，可以理解為善意的謊言）使得pH=1。學生知道HCl是強電解質和CH3COOH是弱電解質只是表層的知識，學生更需要研究通過測定哪些微粒濃度能證明完全還是部分電離？還能怎樣設計方法進行研究等。 對于“部分電離”的理解到底是只有一部分電離，還是完全電離，然后部分離子又重新結合成分子，這樣“”的意義就真正表達出來。宏觀現象、微觀分析、符號表征融合一體，這才是有效的學習。

2.2 弱電解質電離平衡的表征

用好電離度與電離平衡常數是弱電解質電離平衡研究又一重點內容，如果僅僅進行“定義→表達式→計算→小結平衡常數、電離度影響因素”基本還是“定義+練習+鞏固”的知識主體，真正突顯學生主體的對話，需要學生在教師、同學幫助下，通過多種數據、表達式計算，以發現其規律性的意義，自我認知改進，構建自己對弱電解質電離平衡常數的認識及電離度的理解，這才是主體探究的對話課堂，才能發展學生數據（證據）推理下的模型認知。

2.3 弱電解質電離平衡的特征

怎樣理解弱電解質電離平衡中的平衡移動方向與電離度的關系是教學中的難點，易出現的典型誤解有： 一是誤認為反應正向移動（電離方向）電離度就一定增大，反之一定減小。如在CH3COOHCH3COO-+H+平衡中，加入冰醋酸，增大c（CH3COOH），反應正向移動，此時體系中c（CH3COO-）、 c（H+）、 c（CH3COOH）濃度都增大，從這個角度很難判斷電離度怎樣變化，此時教師要及時遷移運用“化學平衡中的非等體積反應，加壓（縮小體積，增大體系中微粒濃度）平衡將向體積縮小（微粒數減小）的方向移動”模型，增大c（CH3COOH），即增大了體系內電解質微粒濃度，導致有效碰撞次數增大，平衡將向電解質微粒濃度減小方向移動，平衡逆向移動，電離度減小。 同理加水稀釋，可以遷移減壓擴體反應，電離度增大[3];二是誤認為加水稀釋，電解質微粒濃度都減小，電離平衡常數K會減小。原因是當大家進入數據推理過程時，CH3COOH加水稀釋，c（CH3COO-）、 c（H+）、 c（CH3COOH）濃度減小相同的倍數，所以c（CH3COO-）·c（H+）c（CH3COOH）就減小了，實質忽略了此時電離向正向進行，導致c（CH3COO-）和c（H+）在稀釋后的基礎上略有增大，而c（CH3COOH）在稀釋后的基礎上略有減小，以保持K不變（中學里不要求用熱力學原理公式計算）。這其實也為后續研究與使用水的離子積埋下伏筆。而溫度改變從斷鍵吸熱與成鍵放熱角度很容易理解，其對電離度和電離平衡常數的影響，離子效應對電離度的影響這里不再贅述。

從定性的變大、變小，到定量的分析，這個過程的設計幫助學生建立數據研究“變化與平衡”，區別反應正向進行與平衡正向移動，發展學生變化和平衡的觀念，既有微粒變化分析，又有物質濃度大小計算，宏觀辨識與微觀探析相結合。

2.4 運用與思考

學習某一知識的目的，無非是兩個要點： 一是運用其解決生產、生活中的問題;二是研究與建構這一知識體系的方法與過程。所以筆者建議設計下面三個思考題。

思考題1： 高氯酸、硫酸、硝酸和鹽酸都是強酸，其酸性在水溶液中差別不大。以下是某溫度下這四種酸在冰醋酸中的電離平衡常數：

從以上表格數據中判斷以下說法不正確的是（）

A. 在冰醋酸中這四種酸都沒有完全電離

B. 在冰醋酸中高氯酸是這四種酸中最強的

C. 在冰醋酸中硫酸的電離方程式為： H2SO42H++SO2-4

D. 水對于這四種酸的強弱沒有區分能力，但醋酸可以區別這四種酸的強弱

思考題2： 根據今天所學的內容，你能從哪些角度設計方案，證明NH3·H2O是弱堿？

思考題3： Fe（OH）3是弱電解質嗎？電離方程式怎樣寫？平衡常數表達式怎樣表示？

[運用與思考]教學環節承載了兩項功能，一是對弱電解質電離平衡研究的課例進行小結，所以思考題設計需要有關“弱電解質電離平衡建立、弱電解質電離平衡表征與特征的研究方式”的問題，思考題1和2有效地回應了課堂的主體;二是方法的運用與知識的延伸[4]。所以Fe（OH）3多元弱堿電離方程式書寫及電離平衡常數的表示正是問題研究的新思路。打開思維的天窗，為理解Fe3+水解生成堿式鹽埋下伏筆，更為其他弱堿金屬陽離子水解生成堿式鹽的表達奠基。

3 啟示

教與學是互相動態的結合，學生發展才是教學的意義所在，因此，教學更應該打開學生思維的天窗。教學設計與實踐過程，僅僅為證明CH3COOH是弱電解質，HCl是強電解質，而人為地“作假”，以期待測定中出現“預想的效果”，便于自己的教學過程順利流暢地進行，看似和諧的課堂，但學生缺少智慧的碰撞，更缺少真實問題的解決，仍然是舊的“傳授+記憶”那一套。而我們更需要的是真實的數據，測定25℃ 0.1mol·L-1 HCl的pH并不一定等于1，這不正與其是強電解質相矛盾了嗎？產生認知沖突，以此引導學生提出“還可以怎樣判斷與測定”“還需要研制測定什么參數的實驗儀器”“是什么原因導致其pH不等于1”等問題，甚至還可能有學生提出強酸都是完全電離的嗎、等物質的量濃度的強酸（鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸）酸性一樣強嗎？證據推理與數據演繹是模型認知的兩個側面，變化與平衡既是化學學科的核心素養，更是人與自然相處之道，我們的課堂更需要基于證據的推理、變化與平衡的視角研究生活的世界[5]。由此看來，教學的目的便是打開學生思維的天窗[6]。

參考文獻：

[1]徐清明. 基于課程標準的教學——以弱電解質的電離平衡為例[J]. 化學教育， 2013， （6）： 30～33.

[2]保志明. 教什么比怎么教重要[J]. 江蘇教育·中學教學， 2015， （10）： 72～73.

[3]鄭國雄. 基于問題解決模式的弱電解質的電離平衡教學[J]. 化學教與學， 2018， （3）： 14～16， 31.

[4]李發順. “強電解質與弱電解質”的教學與反思[J]. 化學教學， 2012， （12）： 36～37.

[5]何彩霞. 以化學觀念統領具體知識的教學——以“弱電解質的電離”為例[J]. 中學化學教學參考， 2012， （6）： 3～5.

[6][美]Grant Wiggins， Jay Mc. Tighe著. 閆寒冰， 宋雪蓮， 賴平譯. 追求理解的教學設計（第2版）[M]. 上海： 華東師范大學出版社， 2017： 序1～2.