核心素養導向下的化學概念學習

孫宇紅 董小川

摘要：以新授課“電解質”為例，結合學生的認知結構、認知特點，創設真實的情境，設計學生活動任務，明確核心內容，通過由表及里認識電解質，促使學生從不同的視角認識化學概念，探索在化學概念教學中培養學生學科核心素養的方法。

關鍵詞：核心素養;化學概念;學習視角

文章編號：1008-0546（2022）10-0027-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、主題分析

化學概念用簡練的語言將化學事物的共同特點進行高度的抽象和概括，并凝練出其本質。化學概念是化學學科知識體系中的基石。化學概念掌握得好壞不僅影響學生對其他化學知識的學習，也會影響學生學科核心素養的形成。電解質是高中化學階段的重要概念之一，在整個中學化學知識體系中起著橋梁作用，既是初中化學常見的酸、堿、鹽知識的延伸，也為學生學習離子反應等內容奠定基礎。因此，電解質概念教學需要幫助學生形成全面認識，厘清概念本質。在蘇教版教材中，電解質溶液位于必修第一冊專題1第三單元。根據學生的已有知識、認知能力及教材的內容安排和呈現方式，以《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》[1]對化學學科核心素養的闡釋說明為依據，將第三單元“物質的分散系”的教學內容劃分為二個課時：第一課時為物質的分散系、膠體，學習分散系、分散劑、膠體等概念，探究膠體的性質;第二課時為電解質溶液，通過對電解質、非電解質、電離、電離方程式等概念的探討，結合電解質溶液在生產生活實際中的應用，提煉認識物質的新視角。本文主要闡釋第二課時的教學設計，以期與同行交流。

二、確定目標、重點與難點

1.目標

（1）能夠根據觀察和實驗獲得的現象構建基本的對電解質在水溶液中的電離理論的認識。

（2）通過做中學、學中思，拓展化合物的分類視角，提升學科核心素養。

（3）掌握書寫電離方程式的一般方法。

（4）認識電解質溶液在生活中的應用，感受化學與生活的密切聯系。

2.重點與難點：

（1）掌握電解質、非電解質、電離等概念，及電離方程式的書寫。

（2）從微觀視角認識化合物。

三、教學設計

1.設計理念

皮亞杰建構主義理論的基本觀點是：學生的認知結構是通過同化與順應過程逐步建構起來的，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環中得到不斷地豐富、提高和發展;陶行知先生曾提出學生的學習要“知行合一”，即“學中做，做中學”。根據建構主義的基本觀點和陶行知的思想，在教學設計時立足于讓學生由學會走向會學，變教學設計為學習設計，努力創設真實的情境，讓學生發現問題、提出問題、分析問題、解決問題，在此過程中，發現方法、找到規律，并把學生的所學內容和思維盡可能外顯化，讓學生的思維有生長、素養有提升。

2.設計思路

學生通過初中化學的學習，對于酸、堿、鹽等都有了初步的認識。如果進入高一后教學設計仍然是按學生原有的認識角度去設計，學生在學習的過程中容易感覺疲勞，不易引發學生的興趣，也不利于調動學生的學習積極性。所以如何選擇一個適切視角，圍繞課堂的核心內容展開教學，促進學生的化學學科核心素養的發展，是問題的關鍵。[2]本節課的設計思路如圖1所示。

四、教學過程

為了便于學生更好、更真實地學習化學概念，本節課從不同的視角，以“實驗驅動—問題討論”應用于化

學概念的教學中，將教學過程設計為如下四個環節。

【師】提出問題：同學們回憶初中化學學習階段物質的分類方法？

【師】在學生活動的基礎上，老師提出今天我們將換個角度看化合物（見圖2）。

環節一：拓展化合物的學習視角

【問題1】同學們，你們在國防園里軍訓的時候衣服上有大量的鹽漬（見圖3），教官提醒你喝鹽汽水。你知道它有什么功能嗎？

【資料卡1】鹽汽水是一種無色透明液體，爽口、解渴、低熱量，賦予傳統防暑降溫飲料新活力，所含的氯化鈉（NaCl，食鹽）是人體正常的成份之一。人體在出汗過多時，Na+丟失頗多，從而導致身體虛弱等癥狀，嚴重時還能發生意外。所以在盛夏酷暑或長期在炎熱中工作的人們，渴時須多喝含鹽碳酸飲料，以補充因大量出汗而喪失的鹽份和體液，迅速恢復活力。

【問題2】食鹽喝進人體后是如何幫助人恢復活力的？它是以什么形式存在的呢？

不同的化合物在固體狀態、水溶液中以及熔融狀態下存在的行為是什么呢？能否設計實驗證明呢？

【生】可以通過導電性實驗來證明。

【實驗探究1】以氯化鈉為例進行導電性實驗。

1.將氯化鈉固體放入燒杯中，將微型溶液導電試驗器的兩電極插入，摁住開關，觀察現象（見圖4）。

2.取適量氯化鈉固體放入裝有水的燒杯中，攪拌使其溶解，將微型溶液導電試驗器兩電極插入，摁住開關，觀察現象（見圖5）。

3.教師演示—熔融氯化鈉的導電實驗（播放視頻）。

【實驗探究2】以乙酸（醋酸）為例進行導電性實驗

1.純乙酸

2.乙酸溶液

【實驗探究3】以NaOH為例進行導電性實驗

1.NaOH固體

2.NaOH溶液

3.熔融的NaOH（熔點318.4℃）

【實驗探究4】以蔗糖為例進行導電性實驗

1.蔗糖固體

2.蔗糖溶液（用三重蒸餾水配制）【學生交流實驗現象，完成表1】

【問題4】如果要將表1中的化合物分成兩類，分類的標準是什么？

【生】按化合物的水溶液或熔融狀態導電性進行分類，一類是能導電的，如氯化鈉、氫氧化鈉、乙酸;另一類是不能導電的，如蔗糖等。

小結：像氯化鈉、氫氧化鈉一樣，在水溶液或熔融狀態下能導電的化合物，稱之為電解質;像蔗糖一樣在水溶液和熔融狀態下都不能導電的化合物，稱之為非電解質。[3]

ì?電解質：在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物

??非電解質：在水溶液中或熔融狀態下均不能導電的化合物

設計意圖：通過學生軍訓時的照片引入教學內容，讓學生感知化學就在身邊，與大家的生活息息相關;然后設計具體的探究實驗，通過大量的實驗現象，為學生提取共同的特征信息，讓學生經歷可感知的、宏觀的到抽象的、概括化的發展歷程，當學生回首審視共同特征信息時，產生頓悟，自我建立電解質和非電解質的概念。

環節二：理解電解質的不同行為

以氯化鈉NaCl為例，提供氯化鈉晶體模型及溶于水的視頻。

圖示在水分子作用下氯化鈉溶于水的過程（如圖6所示）。

【問題5】（1）為什么NaCl在固態時不能導電，而在水溶液或熔融狀態下可以導電呢？（2）NaCl溶液中有哪些微粒？（3）推測NaCl溶液中微粒運動有何特點？（4）NaCl溶液導電的本質是什么？

【生】固體氯化鈉中由于鈉離子與氯離子之間的靜電作用而不能自由移動，由于水分子的作用鈉離子形成了水合鈉離子（簡稱鈉離子）、氯離子形成了水合氯離子（簡稱氯離子）而可以自由移動，熔融狀態下鈉離子和氯離子獲得了能量可以自由移動;NaCl溶液中主要存在鈉離子和氯離子，它們在溶液中自由運動。

【師】電解質在一定條件下能導電是因為電解質在溶液中或熔融狀態下是以自由運動的離子形式存在的。

【實驗探究5】離子在電流作用下的運動

取長度為4～6cm果凍條（實驗前用飽和的硫酸銅溶液浸泡白色的果凍條2至3小時），9V的電池，兩支鉛筆芯相距2～3cm（用鉛筆芯電極）。實驗如圖7所示。

【問題6】預測實驗現象？并試著解釋實驗現象。

【生】實驗開始2～3min后發現與電源負極相連的一極附近藍色加深，與電源正極相連的一極藍色變淺。

結論：說明在電流的作用下銅離子移向陰極，同時硫酸根離子移向陽極。

【師】在飽和的硫酸銅溶液中，硫酸銅電離成自由移動的銅離子和硫酸根離子;物質導電的本質是自由移動的帶電微粒作定向移動。

總結：電解質在水溶液中或熔融狀態下，組成電解質的微粒與水分子的作用或獲得足夠的能量后以自由移動的離子形式存在，在電場的作用下陰陽離子發生定向移動而導電。

設計意圖：心理學上有一種說法叫“場境投射”，研究表明人所面臨的場境會對人的認知活動產生巨大的影響。因此，在理解電解質的教學設計時，為學生提供晶體結構模型、展示過程性的圖示及可以看得見的實驗，一方面加深學生對宏觀表征的理解，另一方面讓學生對構成物質的微粒及微粒間的相互作用有更深層次的理解，從而從本質上理解電解質。

環節三：描述電解質的電離行為

【師】為學生提供NaCl固體溶于水、熔化、HCl分子溶于水及蔗糖溶于水時微觀粒子發生變化的示意圖（如圖8所示）。

化合物在水溶液或熔融狀態下產生自由移動的離子的過程稱為電離，電離方程式是描述化合物電離過程的符號語言。

【問題7】如何用化學語言表示NaCl、CuSO4的電離過程？

符號表征：NaCl=Na+Cl+-;CuSO4=Cu2++SO-

【問題8】寫出下列物質的電離方程式：第1組：

HCl、H2SO4、HNO3;第2組：NaOH、KOH、Ba（OH）2;第3組：NH4Cl、K2SO4、FeCl3

【問題9】通過上述化合物電離方程式的書寫，你認為書寫電離方程式的注意點是什么？

【師生小結】

1.正確書寫符號（化學式、陽離子、陰離子的符號）。

2.表示離子數目的數字要寫在離子符號的前面。

3.在電離方程式中，陰陽離子所帶正負電荷的總數必須相等。

4.用“=”（或“”）連接化學式（離子）與離子。

【問題10】你對初中化學所學的酸、堿、鹽的概念有什么新的認識嗎？

【生】在注意元素、原子團正確書寫的基礎上，還要注意離子的電荷守恒;電離時產生陽離子都是H的+化合物是酸，產生陰離子都是OH-的化合物是堿，產生金屬陽離子（包括銨根離子）和酸根離子的化合物是鹽。

設計意圖：學生通過對圖8的觀察、對比、分析，可以把宏觀、微觀層次的某一瞬間建立起對應的聯系，不僅讓學生在宏觀層次上認識電解質，更能在微觀層次認識電解質，深刻理解微粒之間的相互作用，建構微粒作用觀;通過教師的示范，在分析電離方程式組成的基礎上引導學生進行分析、推理，并加強思維運用揭示電離方程式蘊含的意義;為學生提供3組物質并書寫電離方程式，讓學生感知電離方程式的書寫與化學方程式之間的關聯，并小結電離方程式的書寫，同時進行比較9種物質的電離方程式，通過辨識記憶、概括關聯等學習理解活動完成新知識內容的建構和新的認識角度，完善初中階段所學的酸、堿、鹽等概念。

環節四：應用電解質，創健康生活

展示資料卡（見圖9）。

【問題11】電解質在人體內是以什么形式存在的？談談你對電解質與人體健康認識？談談你對電解質與人們生活的感受？

【生1】電解質在人體內是以離子形式存在的。

【生2】電解質是維持人體活動、物質代謝的必須物質，其非常重要，電解質紊亂可導致嚴重后果，甚至猝死。

【生3】電解質溶液在人們生活中到處都有，說明電解質溶液與人們的生活有著密切的聯系，合理利用好電解質可以為人們創造更美好的生活。

設計意圖：學好化學能讓你活得明白，化學是一門真實有用的學科。學生經過一年的初中化學的學習，會對高中化學的學習產生美好的憧憬，通過提供資料卡的形式為學生提供電解質在日常生活中的應用，豐富學生的學習內容，開拓學生的視野，讓學生感受到化學給我們的生活帶來了便利，更在潛移默化地影響著、改變著我們的生活，化學就在我們的身邊，它時時刻刻都在陪伴著、保護著我們，讓我們享受到更加多彩的生活。

瑞士化學諾貝爾獎獲得者薇雷娜·施坦納在她的《10倍速學習法》一書中說：“變換視角是一條穿越學習內容風景線的新途徑。”[4]總是以一種思維去看待物質，久了就會形成線性思維。變換視角看物質往往就能有不同的新發現、新感受，就能實現部分與整體、細節與全貌、結果與成因、表象與實質、演繹與歸納、課本知識與現實生活等內容的多向理解。在高中化學概念教學時，教師要改變傳統的教學方式，進行多元化教學，讓學生在有效的課堂上產生學習化學概念的興趣。“塞翁失馬，焉知非福。”不管是在生活中或學習中，我們都要非線性的視角或思維看待每一種物質或事物，或許會給大家帶來意外的驚喜。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]王祖浩.普通高中教科書·高中化學教學參考必修第一冊[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2020.

[3]王祖浩.普通高中教科書（化學必修第一冊）[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2021.

[4]薇雷娜·施坦納.10倍速學習法[M].車云，譯.海口：南海出版公司，2022.