《化學反應原理》教學中模型建立的實踐與思考

施丹

摘 要：培養學生核心素養是高中化學課程教學的核心，課程教學必須充分引導學生綜合知識實現從原理理解到實驗觀測的內化過程。以《弱電解質的電離平衡》為例，通過構建教學模型，數據研究“變化與平衡”，幫助學生理解教學內容從定性的變大、變小，到定量分析，區別正向進行與平衡正向移動，從發展學生變化和平衡的視角看問題，既有微粒變化分析，也有物質濃度大小計算，實現宏觀辨識與微觀探析的結合。

關鍵詞：高中化學;教學模型;弱電解質;電離平衡

高考是我國主要的高等教育選拔學生的方式。化學作為選考科目，需要學生以更為有效的方式開展課程學習，理解學習要點。通過對近幾年的高考題7選3《化學》試題研究，發現在我們化學教學中，原理的教學尤為重要。其中一個重要規律就是圖像（數據）—規律（原理）—符號、描述、圖像或數據表征。因此，應突出平衡體系中的“常數”特征，而不是它的定性特征（逆、動、等、定、變）。從定性的變大、變小，到定量的分析，這個過程的設計幫助學生建立數據研究“變化與平衡”，區別正向進行與平衡正向移動，發展學生從變化和平衡的視角看問題，既有微粒變化分析，也有物質濃度大小計算，宏觀辨識與微觀探析相結合。《化學反應原理》主要在高二時完成教學任務，在教學中能夠用發展的眼光，注重學生長遠發展，建立模型認知的方法，更能起到事半功倍的效果。筆者以一節公開課為例，通過《弱電解質的電離平衡》，發掘在《化學反應原理》教學中進行模型建立的思考。

上課實錄

1.備課前的思考

《弱電解質的電離平衡》本單元共有三課時，學生之前已經學過《強電解質和弱電解質》，上一個專題也已經學習了《化學平衡》，因此已經有了足夠的理論基礎和實驗基礎。本節課為該單元的第二課時，如何讓學生能夠從化學平衡知識順利地遷移到電離平衡的知識，構建一個認識弱電解質特點的模型，是本節課需要解決的關鍵。通過本節課的學習，希望增強學生解決問題的思維能力，將所學的理論知識進行內化，轉化成解決問題的思維能力，并為后續的學習埋下伏筆。

采用的教學方法：本節課通過讓學生自主學習，證據推理，從定性到定量的知識遷移，合作學習，實驗操作等方式主動獲取知識，建立認識弱電解質特點的一般模型，通過設計系列問題，構建好學生的思維模型，形成化學觀念，并進行知識遷移。即以學科邏輯理性為內在線索完成教學目標。

評價標準：通過學習之后，給予學生新信息和新問題，學生如果能夠用所學模型去分析和解決問題，那么就達成了教學目標。

教學過程：（見下表）

2.課堂內容重難點的突破

（1）理清弱電解質的電離

因為在講強弱電解質時還未學習《化學平衡》，教師基本通過實驗手段，如：測試相同濃度下的鹽酸和乙酸與活潑金屬反應速率（通過宏觀觀察氣球變化的大小）然后給出結論即在水溶液中部分電離的化合物為弱電解質。對于學生而言，當時根本不理解“部分電離”這個真正含義，會誤認為，有些弱電解質分子發生電離而有些并未發生電離，一旦這種觀念根深蒂固，不利于學生繼續理解電離平衡，無法解決選考中的新信息題，更無法談及思維能力的培養。

本節課采用的解決方法：問學生少量乙酸溶解在水中有哪些微粒？學生會回答其中有乙酸分子，追問學生，為什么會有乙酸分子？是否是未與水分子反應呢？學生會在腦海中進行思考。教師再進一步引導，將弱電解質的電離分為“離子化和分子化”兩個角度進行講解，且這兩個反應是同時同條件發生的，就讓學生自己得出結論，原來我們平時寫的弱電解質的電離方程式用可逆符號來表示的真正含義。

（2）準確畫出弱電解質微粒濃度隨時間變化的趨勢圖

當乙酸分子加入水中，電離開始的瞬點，乙酸分子濃度最大，乙酸根離子濃度為零，隨著電離和結合的進行，乙酸分子不斷減少，乙酸根離子濃度不斷增加，一段時間后，各微粒的濃度不斷發生變化即達到平衡狀態。由于學生已學過《化學平衡》，其反應過程中生成物和反應物濃度隨時間的變化圖一般為，濃度交叉后生成物濃度大于反應物濃度，《化學反應原理》書本P47頁圖2-16。所以，學生在畫弱電解質的電離平衡時，常會誤認為弱電解質乙酸分子和乙酸根離子濃度隨時間的變化圖也是這樣，這樣就會將學生思維定勢，不利于學生邏輯思維的培養，更無法談及化學核心素養，知道卻無法在實際運用中表達準確。

本節課采用的解決方法：先只要求學生畫出微粒濃度與時間變化的趨勢圖，對學生認為的三種趨勢不簡單地用對錯來評價，認為趨勢都是沒有錯的。

而是在后續教學的推進中，讓學生從自己的數據分析中，反思發現之前自己的趨勢圖的問題。數據分析主要為《化學反應原理》P65頁交流與討論提供的實驗數據，進行電離度的計算。計算出1.00mol/L的乙酸的電離度為0.421%，0.10mol/L的乙酸的電離度為1.34%，橫向比較數據，發現乙酸濃度越稀電離程度越小，0.10mol/L的乙酸的電離度為1.34%，因此一般性濃度的乙酸電離后，乙酸根離子濃度遠遠小于乙酸分子，不用教師繼續解釋，學生不難發現，原來無法確定的那張圖，就很快能確定出來了。教學的最高境界應該是讓學生自己去發現問題，并把這個問題運用所學的知識解釋清楚。

（3）通過系列問題引導學生主動進行思考，自己形成認識模型

在學習電離平衡的表征時，首先要求學生根據課本已經提供的數據進行計算，得出計算結果后教師設計一系列的問題，問題包括：

從計算結果發現：（1）電離度的大小？（2）表中電離度有何規律？（3）結合化學平衡移動，探討影響電離平衡的因素？（4）從計算結果看，K與弱電解質的濃度是否有關？（5）K值的影響因素有哪些？（6）K值的意義是什么？問題的設計不僅關注的是學習本身的內容，而且重視學生認知發展規律，讓學生跳一跳就可以摘到果子。抓住學生的最近發展區，激發學生主動思考，構建弱電解質的特點的模型。問題設計的一般思路包括：認識知識內容→引導問題→設置問題的作用，構成了認知框架和問題序列。

（4）利用科學數據和實驗演示為證據，鼓勵學生根據數據得出原理規律

化學概念的學習是比較抽象的、微觀的，學生在已有的經驗里無法找到模型，這就需要教師在教學過程中幫助學生通過宏觀現象和科學數據來建立從微粒及微粒的相互作用角度分析弱電解質的概念，最終形成弱電解質特點的一般思路和方法。本節課在探究弱電解質電離的影響因素時就采用了實驗法。

3.本節課存在的問題

（1）對于弱電解質的電離過程缺少實驗設計

本節課教師原設計是希望同學對弱電解質的電離建立“離子化”和“分子化”的兩個過程。但是設計時，只憑學生以往的經驗進行思考，學生課堂上思維再思考和建立過程并不夠，并非學生都能掌握這個抽象的理論過程。若在這個環節能設計實驗，通過實驗，讓學生自己總結出方法得出結論，這樣不僅培養了學生的實驗能力，更重要的是幫助學生逐步形成認識的思路和方法。通過宏觀實驗的設計，學生自然會從微觀視角去探究化學的魅力就在于能讓學生自己去發現問題，并且嘗試去解決問題，如果能夠把問題解決了，那不但掌握了新知識，關鍵是建立了學習的方法，也就是建立了化學觀念，形成問題模型。不僅授人以魚，更是授人以漁。這不就是學生的最大收獲嗎？

（2）這節課缺少解決生活實際問題的載體

化學來源于生活，學習化學知識的目的是解決生活中的問題，所以該節課最好能夠設計某個生活中的化學實際問題，根據實際問題來提出化學問題，通過實驗手段掌握化學的知識點，學會了化學知識，建立了解決問題的模型，最終將化學問題解決了，整節課就顯得比較完整了。

教與學是互相動態的結合，學生發展才是教學的意義所在，因此，教學更應該打開學生思維的天窗。教學設計與實踐過程，僅僅為證明CH3COOH是弱電解質，HCl是強電解質，而人為的“作假”，以期待測定中出現“預想的效果”，便于自己的教學過程順利流暢地進行，看似和諧的課堂，學生缺少智慧的碰撞，更缺少真實問題的解決，仍然是典型的“傳授+記憶”。從定性的變大、變小，到定量的分析，這個過程的設計幫助學生建立數據研究“變化與平衡”，區別正向進行與平衡正向移動，發展學生用變化和平衡的視角看問題，既有微粒變化分析，也有物質濃度大小計算，實現宏觀辨識與微觀探析的結合。

參考文獻：

[1]吳星.對高中化學核心素養的認識[J].高中化學，2017（5）：3-7.

[2]楊梓生.對高中化學學科核心素養的認識[J].中學化學教學參考，2016（8）：1-2.

[3]俞賽紅.高中化學學科核心素養的學習與理解[J].數理化解題研究，2017（4）：83.

[4]程遇玲.淺談高中化學學科核心素養的培養[J].中學化學教學參考，2017（13）：18-20.