素養為本的教學設計

張婷

一、問題的提出

電離和電解質是高中化學階段的重要概念，在中學化學知識體系中起著承上啟下的作用，既是初中階段對酸、堿、鹽知識學習的延續，同時也為后面學習離子反應打下重要基礎。傳統教學通常直接給出電解質、非電解質的概念，再強調定義中的關鍵字，然后羅列一系列物質讓學生進行區分。由于學生很難將物質導電性與電解質、非電解質的關系理清楚，于是又有從物質的導電性的角度來引出電解質與非電解質概念，接著大量習題強化概念辨析的教學模式。新課程標準強調素養為本，顯然這兩種模式都很難落實學生宏觀辨識與微觀探析的核心素養培養目標。與其花費大量時間來對電解質與非電解質的概念進行辨析，忽視學生的主觀能動性，不如以史為境，用真實的情境串聯教學，重視化學史的教育，讓學生與前輩們古今對話，了解“電離”、“電解質”與“離子”的由來。基于以上思考，筆者設計了“換個角度看化合物”的課例，希望學生能走出概念辨析的困境。

二、教學目標

參照《普通高中化學課程標準（2017年版）》對本節內容的要求“認識酸、堿、鹽等電解質在水溶液中或熔融狀態下能發生電離”，學業要求“能用電離方程式表示某些酸、堿、鹽的電離”，結合教材及學情，本節的教學目標確立如下：

1.通過實驗探究，結合宏觀實驗現象推理出物質在水溶液或熔融狀態下的微觀行為，培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養

2.通過化學史的學習，感受前輩科學家的科學探究精神，重走電解質的發現之路，培養學生建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律的素養。

3.學會用化學專業術語對電解質的電離進行符號表征，并從電離的角度定義酸、堿、鹽。

4.回歸生活，知道電解質在生產生活中的應用，深刻認識化學對創造更多物質財富和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻。

三、教學過程

1.生活情景：用電安全提示，濕手不準去觸摸電燈開關以及其他電氣設備為什么？

【生】水能導電

【師】我們知道物質導電的微觀本質是電子或陰陽離子的定向移動，汗液中往往含有氯化鈉，所以濕手能導電。那為什么氯化鈉的水溶液能夠導電呢？請同學們給出猜想并設計實驗驗證。

【生】猜想1：氯化鈉能導電;猜想2：水能導電;猜想3：氯化鈉溶于水能導電。設計實驗驗證猜想，結果證實氯化鈉溶于水能導電。

【師】氯化鈉固體在水中經歷了什么？水分子的作用是什么？請大家猜想氯化鈉在水中發生的變化并繪制相應的微觀示意圖，并說明理由。

設計意圖：培養學生宏觀辨識與微觀探析的核心素養，能根據物質導電的微觀本質去思考氯化鈉水溶液能導電的原理，明確導電的關鍵在于有可自由移動的電子或陰陽離子。

【任務驅動】是否所有物質溶于水后就能導電呢？組織學生進行分組實驗，分別測定稀鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鋇溶液、氯化鈉和碳酸鈉溶液以及酒精和蔗糖溶液的導電性。觀察實驗現象，完成實驗記錄。并思考物質導電的微觀本質，歸納物質類別，物質導電是否一定需要水參與？

通過實驗，引發學生的認知沖突，并不是所有物質溶于水后就能導電。組織學生交流討論，歸納總結得出結論：像酒精和蔗糖這樣的物質在水溶液中無自由移動的離子，不能導電;能導電的是溶于水中的酸、堿、鹽;鹽和堿在熔融態也能導電。

【微觀探析，揭示本質】

請同學們繪制氯化鈉在水溶液和熔融態導電的微觀示意圖。

【師】播放氯化鈉在水溶液和熔融態導電的Flash動畫。

2.回溯歷史，了解“電解質”名稱的由來

[科學史話]?大家對溶液的研究由來已久，1800年伏打發明伏打電池以后，同一年尼克爾森和卡利斯爾發現了酸、堿、鹽溶液能夠導電。1807年戴維又發現熔融鹽和堿也是很好的導體。但直到1834年，法拉第提出溶液導電是因為在通電條件下讓物質發生解離，解離產生的物質能運輸電流，才逐漸知道溶液導電的原因。法拉第將解離之前的物質定義為“電解質”。科學界普遍贊同法拉第在電解過程中提出的假說，有關“電解質”的理論在當時被人們視為真理。

[科學史話]電離學說剛剛誕生，仍然存在著需要完善的地方，許多質疑暫時無法被解答。1894年，奧斯特瓦爾德意識到鹽和強酸、強堿大概是完全電離的，弱酸在水中是部分電離的。1897年，湯姆遜發現了電子，朗繆爾、西奇威克等創立和發展了原子價的電子理論，一些列的原子、電子理論很自然地解釋了分子電離后離子帶電的原因。1913年，英國物理化學家布拉格證實固態的鹽和金屬氫氧化物完全是離子化的。此時化學家們意識到當強酸、強堿和鹽分散到溶液中時應完全電離，于是把這類物質稱為強電解質。

1929年，德拜提出了水合離子理論，認為電解質溶液中離子是以水合狀態存在的。解釋了為什么溶液中正、負離子可以穩定共存。電離理論這才發展完善。

[思考交流]結合前人的發現，說說電解質需要滿足哪些條件？你能給電解質下一個定義嗎？

【引入概念】電解質：在水溶液里或熔融狀態下能導電的化合物。

非電解質：在水溶液里和熔融狀態下都不能導電的化合物。

[概念辨析]隨著完整電離模型的建立，以往人們對“電解質”的諸多誤解得以厘清，“電解質”及“電離”中的“電”，并不是法拉第學說中認為的“通電能夠離解”，而是因為這些化合物可以在水溶液或熔融狀態下形成自由移動的離子，才產生了“導電”這一宏觀現象。結合對“電解質”的理解，CO2 、NH3、 SO2 、SO3 都是化合物，且在水溶液中都能導電，它們是電解質嗎？

[學生活動]離子方程式的書寫。

[問題引導]從電離角度認識酸、堿、鹽。

[學生活動]交流討論、歸納提升。換個角度認識化合物，知道單質和混合物既不是電解質也不是非電解質。

【學以解惑】知道了手汗常常含有電解質溶液，所以濕手直接觸摸電源易發生觸電事故。

【學以致用】知道電解質在生產生活中的重要應用。如無土栽培技術和我們日常飲用的電解質溶液等。

【歸納總結】從宏觀表現到微觀實質最后進行符號表征，從“電解質”“電離”的由來了解到我們可以從不同的角度對物質進行分類，學無止境。

[課后承接]電解質溶液中存在著可以自由移動的離子，如果將多種電解質溶液混合，不同離子接觸是否會產生變化呢？