促進學生水溶液認識方式發展的高三復習研究

張朝賽

摘要：在新一輪的中學課程改革背景下，在高三水溶液體系復習過程中，仍然需要發展學生水溶液體系的認識方式，尤其是發展學生在解決問題過程中表現出的認識思路。文章闡述了高三水溶液體系單元復習在發展學生宏微結合、變化平衡化學核心素養等方面的功能和價值;以發展水溶液體系的基本認識思路為核心目標，提出了水溶液體系單元復習的基本設計思路;并以“應用水溶液中的平衡原理解釋問題”一課為課例，分析了課例實施的過程和效果，提出了高三水溶液體系復習建議。

關鍵詞：認識方式;認識思路;水溶液;復習

文章編號：1008-0546（ 2019 ）11-0042-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.11.01l

在各種復習資料中以及高三化學復習過程中，水溶液體系的復習重點一般放在強弱電解質的判斷、溶液pH計算、水電離出的c（H+）、離子濃度大小比較、守恒式書寫、水解溶解平衡的應用等專題上。學生普遍感覺難，需要掌握的結論多，但是遇到實際問題時，由于思維容量大、思維鏈長，掌握的結論往往用不上或用錯。但是在2016年和2017年北京市高考理綜化學試卷中，涉及到的水溶液中的離子平衡的相關內容卻越來越隱形化，與其他部分的內容融合。在高三水溶液體系復習中，學生的認識方式應該得到怎樣的發展，才能內化宏微結合、變化平衡這一化學學科核心素養，進而提高解決問題的能力？

一、學生對水溶液體系的基本認識思路

有研究概括了水溶液體系的認識角度和認識方式，提出了從物質到微粒種類、微粒相互作用、微粒數量再到宏觀現象的基本認識思路[1]。在此基礎上，把“物質→微粒→相互作用→作用結果→宏觀現象”這一基本認識思路進行細化（見表1）。學生從宏觀的物質入手，以微觀、動態、平衡的視角分析溶液中微粒的相互作用和變化，并將這種變化與宏觀現象聯系起來;同時，也能夠從宏觀現象所反映的物質的變化等反思溶液中的微粒的變化，并為這種變化尋找可能的微粒來源以及相互作用。

二、高三水溶液體系單元復習的功能和價值

1.學生對水溶液體系的認識方式的現狀

進入到高三復習階段，通過問卷和訪談，發現學生已經能夠對于溶質、溶劑、難溶電解質等多種認識對象以及這些認識對象在溶液中的電離、溶解、微粒之間的相互作用（電離平衡、水解平衡、溶解平衡）等形成了基本的認識，能夠分析、解釋涉及單一研究對象當改變某一個條件時水溶液體系問題，但是對于較為復雜的某一條件改變引起的溶液中多平衡體系相互作用，學生主要存在以下幾個問題：

（1）找不全溶液中所涉及的平衡體系。

（2）不能聯系所要解釋的問題選擇相關的平衡體系。

（3）不能很好從微觀、動態平衡的視角理解離子反應。

概括下來，學生水溶液體系的認識對象和認識角度基本建立，但解決水溶液體系多種溶質、多平衡的問題時認識思路還不夠清晰。

2.高三水溶液體系單元復習的功能和價值

近兩年北京市的高考理綜試卷中，沒有再出現單獨考查水溶液體系的題目，是不是這部分內容弱化了或者不是化學學科的核心內容了？

（1）學生發展化學學科核心素養的要求

化學學科核心素養明確宏微結合與變化平衡是化學核心素養的學科特征。水溶液體系的認識對象包括了溶質、溶劑等宏觀物質以及這些物質混合時發生的化學變化，又包括了從微觀、動態平衡水平認識溶液中的粒子和粒子之間的相互作用，是中學階段發展學生宏微結合與變化平衡素養的重要載體。這也是學生認識某些生產、生活活動并繼續學習化學相關專業所必備的核心素養。

（2）發展水溶液體系的認識方式是深刻認識電化學、離子反應等模塊的基礎

只有在微觀的、動態平衡的認識水平上認識電化學、離子反應等相關內容，才能從本質上認識溶液中的離子之間的行為。以理解電化學裝置（電解池或原電池）的工作原理為例，學生只有在對于溶液中離子的行為有了深刻的理解后，才能夠描述清楚裝置中微觀粒子的變化（電極反應、離子反應）、粒子的移動以及移動和變化的結果。

（3）學生問題解決能力的提升

進入高三復習階段，學生所需要處理的問題往往會更加情境化、更加陌生、更加綜合。學生不僅僅要掌握水溶液體系的基本知識，更要形成和發展在處理相關問題時的基本思路方法，才能夠提高學生問題解決的能力。

（4）高考考試和評價的要求

近兩年北京市《高考考試說明》中對于水溶液體系的要求并未降低。《高考考試說明》樣題中：2009年26題考查FeSO4與NH4HCO3制備FeCO3的離子方程式;2015年27題考查HCO3-與Ca2+反應生成CaC03和CO2的離子方程式;2012年25題考查NaHSO3與Na2SO3溶液的分析。近兩年北京市的高考理綜試卷中，雖然沒有再出現單獨考查水溶液體系的題目，但在電化學、離子反應、實驗探究等問題中都需要學生能夠分析清楚溶液中離子種類、數量及變化等問題。這部分內容仍然不能忽視。

三、高三水溶液體系單元復習的核心目標

水溶液體系單元復習的核心目標是要發展學生對水溶液體系的認識思路，以這樣的一種認識思路的發展貫穿整個水溶液體系單元復習。同時，認識對象從溶質（電離平衡）、溶劑發展到質劑相互作用以及難溶電解質等（如圖1）。認識水平從對微粒的認識發展到多種微粒的相互作用，更是豐富以水溶液體系中的離子平衡來認識物質性質的認識視角。

四、課例“應用水溶液中的平衡原理解釋問題”的實施和效果

1.教學設計與實施過程

在本節課中也選取NaHCO3溶液作為研究對象，研究向滴有酚酞的NaHCO3溶液巾滴加Al2（SO4）3溶液、NaAlO2溶液和CaCl2溶液等時溶液中的現象、離子方程式及微觀平衡移動原理。滴加酚酞能夠更好地幫助學生認識溶液中酸堿性的變化。

主要的教學設計包括以下幾個環節（見圖2）：環節一通過對NaHCO3溶液中滴加酚酞會變紅這一現象的解釋，建立基本的認識思路。環節二應用這一認識思路解決涉及水解、電離等單一平衡的解釋、推測型任務。向NaHCO3溶液中滴加Al2（SO4）3溶液后的現象正確書寫離子方程式，并用離子平衡解釋原因;向NaHCO3溶液巾滴加NaAlO2溶液后的現象，結合離子平衡的移動推測其他產物。環節三應用這一認識思路解決涉及水解、電離等多平衡的解釋型任務。

三個環節中學生完成的任務能力要求經歷了從任務水平和思維容量兩個維度上的進階發展（見圖3）。學生從熟悉的涉及水解電離的任務入手，解決涉及水解平衡的單平衡一解釋型任務，再到解決涉及電離平衡的單平衡一推測型任務，最終涉及電離平衡及離子反應等復雜多平衡一解釋型任務。

2.教學實施效果

教學實施后，通過調查問卷對教學效果進行了探查。對學生完成多平衡一解釋型任務的情況進行了前后測對比，并探查了對多平衡一推測型任務的完成情況。將學生在完成任務中的表現水平分為了依次增高的水平1至水平5五個水平，并對各水平進行了界定（見表2）。測查結果顯示，在多平衡-解釋型任務中，學生表現水平有明顯的提升。為了探查學生在解決更高水平的復雜多平衡一推測型任務中的認識表現，后測中，探查了學生對實驗5：向滴有酚酞的NaH-CO3溶液中加入鎂條實驗的認識情況。結果發現，學生在解決多平衡推測型的任務中，多數學生依然能夠運用水溶液的基本認識思路分析問題，但與多平衡-解釋型任務相比，表現水平下降，說明學生在處理更復雜、思維水平更高的問題時仍存在一定問題，需要在后繼復習過程巾繼續訓練（見表3）。

五、促進學生認識方式發展的水溶液體系復習建議

根據教學效果測查的結果，并結合近幾年北京市高考試題分析，提出以下促進學生認識方式發展的水溶液體系復習建議：以發展學生的認識方式尤其是認識思路為核心目標設計教學活動;任務類型與水平要符合學生的發展水平，進階發展;要發展學生對以離子平衡視角認識物質性質的認識角度。

1.以發展學生的認識方式尤其是認識思路為核心目標設計教學活動

高三的水溶液的復習中，所有教學活動的設計核心目標應該是發展學生的認識方式，尤其是認識思路。與傳統的高三水溶液復習相比，弱化了以往靠記憶或重復訓練能夠掌握的離子濃度排序、守恒式書寫等問題，強化了在解決問題過程中對于認識思路的發展。以質子守恒式書寫為例，以往會建議學生將電荷守恒和物料守恒式進行加和得到。而發展學生認識方式的教學活動設計應該突出對于質子守恒式本身的涵義——表示溶液巾H+/OH-的來源與去向。如CH3COONa溶液中的質子守恒式表示溶液中的H+、OH-都來自于水，但H+有部分被CH3COO-結合成了CH3COOH分子，因此守恒式書寫為c（H+）+c（CH3COOH）=c（OH-）。這一過程中，充分運用了從物質到溶液中微粒的來源到微粒間相互作用再到作用結果的基本認識思路，更有利于學生水溶液體系認識方式的發展。

2.任務類型與水平要符合學生的發展水平，進階發展

從課例中教學效果前后測中可以發現，學生已經能夠處理多平衡-解釋型的任務，而對于多平衡-推測型的任務依然存在著困難，需要在后繼的復習過程中繼續發展。在復習的初級階段，解釋型的任務更適合發展學生的認識思路，更符合學生從宏觀到微觀的一般認識過程。但隨著學生認識水平的提高，學生仍需要發展在解決推測型的任務過程中的認識思路。

3.要發展學生對以離子平衡視角認識物質性質的認識角度

經過前期的學習和復習，學生已經基本上建立起物質類別、化合價和元素周期律三個物質性質認識角度，將微觀、動態的離子間相互作用與宏觀上表示物質變化的化學方程式或離子方程式相勾連，能夠很好地促進學生平衡移動的物質性質認識視角的發展（見圖4），能夠更多角度地認識物質性質[2]，進而處理離子反應、電化學、實驗探究、工業流程等更復雜、更綜合的相關問題。

參考文獻

[1]胡久華，王磊，支瑤，董穎，鄭文燕.促進學生認識發展的“電離和離子反應”專題的單元整體教學研究[J].化學教育，2013（4）：44-49

[2]劉臣，何彩霞，賈同改.用問題推動學生思維過程與認識發展[J].教育與裝備研究，2017（5）：36-39

（上接第70頁）

三、教學反思

主題式教學的開展對教師的要求較高，教師要有更開闊的視野、更長遠的考量，不能僅局限在眼前知識的講解，更應著眼于如何提升學生核心素養以適應未來發展的多樣化需求上。所以在進行教學設計的時候，教師要能打破不同單元、不同年段、不同學科之間的壁壘，將相關內容進行梳理、整合，通過創設情境、實驗探究、證據推理等環節，提升學生的思維品質。

“化學平衡”內容貫穿高巾三個年段，“合成氨反應”在必修模塊的“氨氣的制備”“化學反應的限度”，選修模塊的“化學平衡的移動”中多次出現，是極具有學科價值的一個經典反應，本節課圍繞“合成氨反應”開展教學，既是主題式教學的一次嘗試，更是對科學家們的致敬。

為了及時掌握學生對于化學平衡狀態的理解程度，本堂課最后設置了一個反饋環節：在一定條件下，恒溫恒容密閉容器巾進行可逆反應：N2+3H2催化劑2NH3，下列能說明該反應已經達到化學平衡狀態的是____。

A.單位時間內生成n mol N2同時生成3n mol H2

B.單位時間內生成n mol N2同時消耗3n mol H2

C.容器巾N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2

D.容器巾N2、H2、NH3的濃度保持不變

C選項通常是學生易選的一個錯誤選項，雖然通過習題強化能提高應試技巧，但是本堂課通過環節二的鋪墊，教師引導學生運用數據素材開展了概括關聯、比較說明等活動，所以絕大多數學生沒有“踩雷”，學習效果顯著。

參考文獻

[1]袁頂國，朱德全.論主題式教學設計的內涵、外延與特征[J].課程·教材·教法，2006，26（ 12）：19-23