微觀世界的宏觀具象：離子反應教學策略探析

李鑫悅，邱瑩瑛，張 欣

（江蘇師范大學 化學與材料科學學院，江蘇 徐州 221116）

人教版高中化學教材改版后，離子反應相關教學內(nèi)容在位置上較老版教材有所提前。在新版教材中，該部分內(nèi)容位于2019人教版高中化學必修一第一章《物質(zhì)及其變化》的第二節(jié)，上承“物質(zhì)的分類及其轉化”，下啟“氧化還原反應”。有效掌握這部分的內(nèi)容，能夠讓學生較為輕松地學習和理解沉淀溶解平衡、原電池和鹽類水解等方面的知識，是學生了解和掌握化學物質(zhì)的一項必要儲備。國家教育部編撰的2017年版《普通高中化學課程標準》中就明確提出，學習該部分內(nèi)容的目的主要是讓學生學會以微觀視角認識化學物質(zhì)，揭示化學反應本質(zhì)，幫助學生形成微粒觀。

1 離子反應在高中教材中的地位與特點

微觀粒子世界具有“看不見、摸不著”的特點，因此，對于高一年級的新生來說，掌握、理解離子反應相關知識具有一定難度。在高中階段，離子反應部分的內(nèi)容始終是普通高中化學教學和學習的重點及難點。對于全體高中生來說，該部分是必修內(nèi)容，在高中學業(yè)水平測試以及高考中占有很大比例，學生在今后的日常生活中也能接觸到與離子反應相關的現(xiàn)象，該部分知識被廣泛應用于社會的各個領域中。 2017年發(fā)布的《普通高中化學課程標準》，針對學生在核心知識的理解和認知方面進行了強化，并改善了認識視角對其進行修訂，提倡激發(fā)和培養(yǎng)學生的探究意識，使學生能通過更加多樣化的學習方式來形成更有創(chuàng)新性的思維方法，使其化學學科方面的核心素養(yǎng)也能夠得到培養(yǎng)和提升。

“離子反應”這一節(jié)主要分為兩部分內(nèi)容：電解質(zhì)的電離和離子反應。在介紹離子反應之前，需要先介紹電解質(zhì)和電離的概念，為學生理解和學習離子反應奠定基礎。對于大部分學生來說，“離子反應”課程的相關教學內(nèi)容是較為抽象的，即在理論方面的學習壓力更大，需要學生更多地思考和探究。因此，在編寫教材時，需要通過構建一些具有趣味性的情景來激發(fā)學生的學習興趣，誘導學生自行思考。在呈現(xiàn)方式上，教材一方面緊密結合實驗引入概念，充分發(fā)揮實驗在化學概念學習中“現(xiàn)象直觀、通俗易懂、利于激發(fā)學習興趣”的重要功能；另一方面注重基于實驗證據(jù)（宏觀現(xiàn)象）進行分析和推理，逐步引導學生認識物質(zhì)導電性及電解質(zhì)在溶液中反應的本質(zhì)特征（微觀實質(zhì)），建立電離與離子反應的概念模型，讓學生體會模型在解釋化學現(xiàn)象、揭示現(xiàn)象的本質(zhì)中發(fā)揮的重要作用，培養(yǎng)化學學科的核心素養(yǎng)。

2 離子反應成為教學難點的原因

難點是指學生在經(jīng)過預習環(huán)節(jié)以后，仍然難以理解的知識點，其產(chǎn)生的原因主要有3點：一是知識點本身難度較大，二是教師教學方式可能存在問題，三是學生的理解能力和接受程度等方面存在較大的差距[1]。

在針對該課程的教學難點進行剖析時，筆者認為，最關鍵的一點是學生能否吸收課程中與生活實際聯(lián)系較少、更加感性化和具體化的內(nèi)容。教學難點主要在教學過程中產(chǎn)生，一般來說，教學難點的理論性和抽象性較強，容易制約學生思維，學生短時間難以掌握[2]。任課教師在教學過程中確定教學難點時，要充分考慮學生的個人學習能力，這是因為不同的班級、學生存在基礎知識和認知水平發(fā)展情況的差異，所以教學難點也不同[3]。

2.1 學生學習的心理

在“離子反應”這一節(jié)中，《普通高中化學課程標準》（2017年版）要求學生在認識電解質(zhì)的同時，也要通過電離方程式來表示電解質(zhì)的電離過程，同時學會概括、總結離子反應的條件，掌握鑒別各種常見離子的方法。對于高中生來說，雖然離子反應相關內(nèi)容的抽象性較強，但學生并不能通過自然的、直觀的經(jīng)驗直接轉換成微觀世界的認知，所以，學生在學習該部分內(nèi)容時，往往不能直觀地理解，有時甚至會因為較大的學習壓力而產(chǎn)生逆反心理，起到完全相反的效果。一般而言，學生在學習此章節(jié)時，重點和難點都集中在辨析電解質(zhì)概念和書寫電離方程式等方面[4]。實際上，微粒的世界距離學生的生活十分遙遠，學生需要通過很強的意志力進行抽象的理解和科學的想象，從而積累間接經(jīng)驗。

突破離子反應教學難點的關鍵在于教師對于電解質(zhì)概念的教學方式，在此過程中，要求教師注意對電解質(zhì)、非電解質(zhì)概念的延伸和辨析，這對于后面知識的學習具有重要的基礎性作用。

2.2 教師教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方法

首先，高中化學教師在講解離子反應相關內(nèi)容時，主要采用講授法。通過概念的講解和理論知識的灌輸，完成離子反應的教學，學生很難在此教學模式下產(chǎn)生學習的積極性，對于較為抽象的知識點也不能很好地吸收，更不能在頭腦中建立微粒觀。因此，學生在理解和掌握離子反應的內(nèi)容時，通常會面臨很多問題。其次，在教學過程中，時間緊、任務重，一些教師在設計教學活動時，以升學考試為主，時常會為了完成任務而縮短教學時間，減少化學實驗的演示和操作，將實驗的探索與實踐視作浪費教學時間的活動，無法充分發(fā)揮化學實驗的教學價值。學生在此教學模式下，難以自主開展探索和聯(lián)想，很難產(chǎn)生探索知識的欲望和發(fā)散思維。最后，不同學校、不同班級中的學生各不相同，教師的精力也十分有限，無法精準地掌握每個學生的特點，在教學中很難做到因材施教，進而進行有差異、有針對性的教學，最終導致教學效果不佳。因此，教師在教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式上，要努力探尋更加適合學生的方式方法，盡力做到因材施教，正確引導學生進行自主探究，提升化學教學的質(zhì)量和效果。

2.3 教材內(nèi)容的編排

離子反應的內(nèi)容與新版教材必修1《化學反應原理》中的第二章“化學反應速率與化學平衡”、第三章“水溶液中的離子反應與平衡”密切相關，但由于學習時間間隔較長，學生難以全面地掌握這些知識點，更難以將這些知識聯(lián)系到一起，且該部分內(nèi)容的知識點繁雜，具有很強的邏輯性和理論性，大部分學生很難做到融會貫通。但研究這些問題有助于科學家對化學本質(zhì)進行探索，對工農(nóng)業(yè)發(fā)展、人類日常生活、生命活動和環(huán)境保護等方面具有重要意義。

此外，在目前基礎教育界大力提倡貫徹落實核心素養(yǎng)的前提下，離子反應的相關內(nèi)容與社會發(fā)展和人們的生活實際關系緊密，是教師培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)的有力工具。教師在開展該版塊的教學時，需要付出更多的時間，以保證學生能夠完全掌握知識點，所以，迫切需要教育工作者們探索合理有效的教學策略。在離子反應的教學中，教師要幫助學生認識水溶液中的微粒存在及微粒間的相互作用，建立微粒作用觀念，理解離子反應本質(zhì)。因此，經(jīng)過對教學內(nèi)容的研究和思考而形成的教學策略，可以十分高效地達到教學目標。

3 以宏觀表征微觀：突破離子反應教學難點的教學策略

教學策略是構成、實施課程計劃的特定的全部教學技術和教學方法的總和[5]，能夠反映教師對特定教學內(nèi)容的理解以及對教學技術和教學方法的熟練運用[6]。教師針對不同的教學內(nèi)容創(chuàng)建特定的教學情境，組織學生開展相關活動，并通過特定的教學方法來完成預期的教學目標，使學生能夠高效地完成學習任務[7]。

化學教學策略是化學教師根據(jù)教學目標，對教學情境、教學活動類型、學生的學習方式、所學知識的類型和順序開發(fā)和實施的一組方法。

3.1 結合化學實驗，創(chuàng)建宏觀現(xiàn)象與微觀反應之間的聯(lián)系

實驗部分在高中化學學科中十分重要，《普通高中化學課程標準》（2017年版）明確指出，實驗是學生在進行化學知識學習過程中的重要環(huán)節(jié)。因此，教師在教學過程中，要加強實驗部分的教學和應用，引入學生易理解、好操作的化學小實驗、趣味實驗、多媒體數(shù)字化實驗等，以此充分調(diào)動學生學習化學、進行科學探究的興趣。教師在對微觀世界中的粒子變化進行講解時，配合宏觀上的實驗現(xiàn)象，學生在這樣的教學中會更加深入地理解相關知識，更全面地掌握課本內(nèi)容。這種宏微結合的教學，能夠使學生將離子反應的微觀本質(zhì)和宏觀現(xiàn)象聯(lián)系起來，使學生真正理解“生成沉淀、氣體和水”是離子反應發(fā)生的條件，為后續(xù)知識的學習奠定堅實基礎。教師可以引導學生對實驗進行創(chuàng)新改進，培養(yǎng)和提高學生自主探究的能力。教師要充分將實驗探究和證據(jù)推論相結合，幫助學生建立“宏觀現(xiàn)象”與“微觀粒子”之間的關聯(lián)，以實驗為手段，讓學生認識離子反應的微觀本質(zhì)，體驗從宏觀到微觀、從實驗現(xiàn)象到反應本質(zhì)的科學認知和思考過程，通過證據(jù)推理和模型認知，初步形成分析水溶液中微粒間作用的基本思路，使學生突破學習上的障礙。

3.2 利用多媒體動畫教學，形象地展示微觀粒子變化過程，使其具象化

宏觀物質(zhì)是由微粒構成的，物質(zhì)的本質(zhì)變化是由微粒性質(zhì)決定的。在離子反應的教學中，教師可選擇性地進行可視化教學，熟練使用多媒體教學技術，為學生呈現(xiàn)離子反應的內(nèi)部過程示意圖或者動畫片，使學生能夠直觀地觀察和感知到微觀世界的動態(tài)變化，通過思考，加深對離子反應變化的理解。在實際開展教學時，離子反應中的微粒反應變化情況一直是重點和難點，教師在教學過程中，可以充分發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢，將微觀世界的反應過程有效放大，使學生可以從更加直觀的角度認識微觀世界。建構主義教學觀認為，有效的學習需要在一定的情境中進行，多媒體技術的出現(xiàn)為創(chuàng)設生動活潑、形象直觀的情景教學提供了可能，為學生有效建構微粒觀提供了助力。多媒體將抽象的內(nèi)容具體化，直觀地展示在學生面前，再借助宏觀上的化學反應現(xiàn)象，為學生理解有關概念和微觀世界奠定堅實基礎。教育學之父夸美紐斯認為，感官是學習所有知識的根源。例如講到氯化鈉的電離時，通過動畫模擬，將氯化鈉分子分裂成氯離子和鈉離子，帶領學生書寫電離方程式，可以幫助學生感知變化過程，加深學生腦海中對于電離知識的印象。在高中化學教學中，敢于利用多媒體動畫教學展示微觀世界的特點和變化過程，對于教師突破微觀教學的難點、學生樹立微粒觀有較大助益。

3.3 重新編排教學內(nèi)容，注重聯(lián)系與反饋

針對當下高中化學的教學現(xiàn)狀，教師需要通過深入研究教材來達到更好的教學效果。教師要熟悉教材的內(nèi)容，有效地整合和編排離子反應的相關教學內(nèi)容，發(fā)掘教材中相關的知識點，在這些知識中建立有效聯(lián)系，使學生能夠站在全新的視角了解離子反應的相關知識，幫助學生借助離子反應方程式理解和學習微粒在反應過程中所發(fā)生的實際變化。教師在教學過程中要讓學生有充足的時間去探究和理解離子反應的過程和條件。同時，教師要及時關注學生掌握這部分內(nèi)容的情況，通過布置學習任務等方式，得到學生學習成果的反饋，確保教學的有效性。

3.4 構建微觀世界的教學情境，促使學生形成微粒觀

在離子反應的學習過程中，學生無法通過肉眼看到粒子，也無法看見微粒間的相互作用。因此，對于他們來說，建構有效的微粒觀具有很大難度。在離子反應的教學過程中，教師常利用微觀的化學式來幫助學生建立離子反應的微粒觀，如通過三維立體的粒子運動圖像加深學生的記憶。教師可以通過構建微觀世界的教學情境，將學生學習的內(nèi)容串聯(lián)起來，構建一個完整的化學學習體系。在構建教學情境的同時，教師以發(fā)展學生的微粒觀為目的，將化學知識的本質(zhì)與現(xiàn)實中的實例和現(xiàn)象相結合，激發(fā)學生自主探究的動力和學習化學的興趣，發(fā)散學生的思維，幫助學生學習更加抽象的理論知識，使學生的學習能力能夠在探索的過程中得到提高。構建微觀世界的教學情境，促使學生形成微粒觀，在幫助學生理解化學反應實質(zhì)、解釋宏觀現(xiàn)象等方面具有重要的作用。

4 結語

通過宏觀現(xiàn)象表征微觀反應，尋求離子反應的有效教學策略。結合化學實驗、利用多媒體動畫教學、編排教學內(nèi)容、以微觀世界為基礎構建模擬教學情境，培養(yǎng)學生自主探究相關知識的能力，使學生的化學學習能力得到提升，促使其更好地理解化學學科的本質(zhì)。在教學過程中，在深入研究新版高中化學教材的同時，合理利用、開發(fā)多媒體資源，激發(fā)學生學習化學的興趣，提高教師的教學效率，幫助學生構建科學的微粒觀，使學生的化學學科核心素養(yǎng)得到培養(yǎng)和提高。微粒作用是中學化學的一個核心概念，構建學生對于微觀世界的認識，從微觀視角出發(fā)來認識化學知識和本質(zhì)規(guī)律，是高中化學教學的一項重要任務。通過宏觀現(xiàn)象來表征微觀反應，對于離子反應教學乃至整個高中階段的化學教學都有重要意義。