基于“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的教學(xué)策略

胡繼先

【摘要】以人教版化學(xué)九年級(jí)下冊(cè)的《酸和堿的中和反應(yīng)》教學(xué)為例，通過對(duì)鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)無明顯現(xiàn)象的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，辨識(shí)發(fā)生化學(xué)變化的本質(zhì)是生成新物質(zhì);運(yùn)用酸堿中和反應(yīng)的微觀直動(dòng)畫，從微觀角度加深學(xué)生對(duì)中和反應(yīng)本質(zhì)和質(zhì)量守恒定律的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】宏觀辨識(shí);微觀探析;中和反應(yīng);化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值理念、必備品格和關(guān)鍵能力。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)方面。這些學(xué)科素養(yǎng)既是高中化學(xué)的要求，也涵蓋了對(duì)初中化學(xué)的教學(xué)要求。其中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”是化學(xué)學(xué)科有別于其他學(xué)科的重要特征。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能從不同角度、層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類;能從元素和原子、分子、離子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的觀念;能透過宏觀現(xiàn)象和微觀結(jié)構(gòu)相結(jié)合分析與解決實(shí)際問題。那么，初中化學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”學(xué)科素養(yǎng)呢？本文以“酸和堿的中和反應(yīng)”為例進(jìn)行探索。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)背景

學(xué)習(xí)本節(jié)課前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了《課題1 常見的酸和堿》的內(nèi)容，知道常見的酸能與指示劑、活潑金屬和金屬氧化物作用的化學(xué)性質(zhì);堿能與指示劑、非金屬氧化物作用的化學(xué)性質(zhì)。也知道不同的酸在水中能解離出相同的氫離子（H+），不同的堿在水中能解離出相同的氫氧根離子（OH-）。因此，不同的酸有相似化學(xué)性質(zhì)——酸性，不同的堿也有相似的化學(xué)性質(zhì)——堿性。因此，本節(jié)課《酸和堿的中和反應(yīng)》重點(diǎn)不在于酸和堿能不能反應(yīng)，而在于如何判斷酸和堿發(fā)生了中和反應(yīng)，中和反應(yīng)的微觀本質(zhì)是什么？為什么是H+和OH-反應(yīng)生成了水分子而不是Na+和Cl-反應(yīng)生成NaCl呢？本節(jié)課就從酸和堿中和反應(yīng)的宏觀過程和微觀粒子的變化為著力點(diǎn)，突破這一重難點(diǎn)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

首先，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)將稀鹽酸和氫氧化鈉溶液互滴，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象。從宏觀角度分析判斷是否發(fā)生化學(xué)變化不是僅看現(xiàn)象，而應(yīng)從化學(xué)反應(yīng)是否生成新物質(zhì)的本質(zhì)去分析。再?gòu)馁|(zhì)量守恒定律的角度分析還可以是反應(yīng)物的減少，生成物的增多來判斷。但這個(gè)反應(yīng)無明顯變化，因此，必須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓我們能借助現(xiàn)象判斷是否出現(xiàn)反應(yīng)物減少或新物質(zhì)生成。然后，從酸和堿在水中都能發(fā)生解離，運(yùn)用動(dòng)畫演示，從粒子減少和增多的角度分析中和反應(yīng)的本質(zhì)，加深學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒定律的微觀理解。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

師：【補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)】向盛有NaOH溶液的試管中滴加稀鹽酸，再向另一支盛有稀鹽酸的試管中滴入NaOH溶液。

生1：均無明顯現(xiàn)象。

任務(wù)一：探究鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生了中和反應(yīng)

師：將稀鹽酸和氫氧化鈉溶液混合，都沒有明顯象現(xiàn)。那么，我們猜一下，這兩者之間有沒有發(fā)生反應(yīng)呢？

生2：我猜沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

生3：我猜發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，但沒有明顯現(xiàn)象。

師：怎么證明呢？判斷化學(xué)反應(yīng)發(fā)生可借助反應(yīng)現(xiàn)象看是否生成了新物質(zhì)，但本反應(yīng)沒有明顯現(xiàn)象，還可以利用什么來判斷？

生4：生成物是否減少。

師：我們可利用酸和堿的哪些化學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)有明顯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)來證明酸或堿的減少呢？

生5：與指示劑作用。如向NaOH溶液中滴入石蕊試液，呈藍(lán)色，再滴入稀鹽酸，若溶液不變紅則它們不反應(yīng)，若變紅，說明溶液中沒有NaOH而有酸，說明NaOH與鹽酸反應(yīng)了。

師：說得非常好。我們學(xué)過的指示劑還有酚酞試液，請(qǐng)大家利用桌上的試劑和儀器進(jìn)行探究：①稀鹽酸和NaOH能不能反應(yīng);②如果要使酸和堿剛好反應(yīng)，哪種指示劑更好。操作時(shí)要注意兩位同學(xué)要合作，一位逐滴滴液，一位攪拌。注意觀察反應(yīng)的現(xiàn)象并做好記錄。

【設(shè)計(jì)意圖】因?yàn)镹aOH溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅色，說明了溶液中存在堿。但當(dāng)逐滴加入稀鹽酸時(shí)，溶液變?yōu)闊o色，說明此時(shí)溶液已沒有堿性了，從而證明NaOH從有到無，與鹽酸發(fā)生了反應(yīng)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，選出最佳實(shí)驗(yàn)方案。從宏觀角度把無明顯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)變得明顯，運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明鹽酸和NaOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)、探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。

任務(wù)二：探究酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)

師：我們知道，鹽酸在水中解離出了H+和Cl-，鹽酸有酸性，能使石蕊變紅色是因?yàn)辂}酸中含有H+的緣故。NaOH溶液有堿性，能使酚酞試液變紅色，是NaOH在水中解離出了OH-的緣故。在滴有酚酞試液的NaOH溶液中逐滴加入稀鹽酸，至剛好變?yōu)闊o色時(shí)，溶液呈什么性？

生6：中性。

師：為什么反應(yīng)后溶液呈中性呢？我們從反應(yīng)前后溶液中粒子的變化來分析。請(qǐng)看向NaOH溶液中滴入稀鹽酸的微觀動(dòng)畫（如下圖）。

師：我們知道，任何化學(xué)變化都遵循質(zhì)量守恒定律。請(qǐng)大家回憶，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？化學(xué)反應(yīng)前后有哪“三不變”？

生7：反應(yīng)物的原子重新組成了新的物質(zhì)，反應(yīng)前后原子的種類、數(shù)目、質(zhì)量不變。

師：是的，其實(shí)也包括離子，因?yàn)殡x子就是帶電的原子。也就是說，判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生，宏觀上看就是反應(yīng)物是否減少，而生成物是否增多;從微觀上看，就是反應(yīng)物的粒子是否減少，而生成物的粒子是否增多。

師：“圖1”反應(yīng)物混合前有四種離子;“圖2”反應(yīng)中部分H+和OH-結(jié)合生成了H2O分子;“圖3”H+和OH-消失了，但H2O分子增加了，也就是說H+和OH-參加了反應(yīng)，生成了H2O;而混合前后Na+和Cl-既沒有增加，也沒有減少故沒參加反應(yīng)。所以說，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，是酸中的H+和堿中的OH-反應(yīng)生成了H2O分子，因?yàn)樗岢仕嵝裕瑝A呈堿性，生成了水為中性。NaCl實(shí)質(zhì)上不是反應(yīng)生成，而是隨機(jī)留下的Na+和Cl-，它們之間并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。