基于“宏觀辨識與微觀探析”化學學科素養的教學策略

胡繼先

【摘要】以人教版化學九年級下冊的《酸和堿的中和反應》教學為例，通過對鹽酸和氫氧化鈉溶液反應時無明顯現象的特點，引導學生進行探究，辨識發生化學變化的本質是生成新物質;運用酸堿中和反應的微觀直動畫，從微觀角度加深學生對中和反應本質和質量守恒定律的理解，從而培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科素養。

【關鍵詞】宏觀辨識;微觀探析;中和反應;化學學科素養

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值理念、必備品格和關鍵能力。化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“科學精神與社會責任”五個方面。這些學科素養既是高中化學的要求，也涵蓋了對初中化學的教學要求。其中“宏觀辨識與微觀探析”是化學學科有別于其他學科的重要特征。通過學習，學生能從不同角度、層面認識物質的多樣性，根據物質的性質和結構對物質進行分類;能從元素和原子、分子、離子水平認識物質的組成、結構、性質和變化規律，形成“結構決定性質，性質決定用途”的觀念;能透過宏觀現象和微觀結構相結合分析與解決實際問題。那么，初中化學教學中如何培養“宏觀辨識與微觀探析”學科素養呢？本文以“酸和堿的中和反應”為例進行探索。

一、教學設計背景

學習本節課前，學生已學習了《課題1 常見的酸和堿》的內容，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性質;堿能與指示劑、非金屬氧化物作用的化學性質。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性質——酸性，不同的堿也有相似的化學性質——堿性。因此，本節課《酸和堿的中和反應》重點不在于酸和堿能不能反應，而在于如何判斷酸和堿發生了中和反應，中和反應的微觀本質是什么？為什么是H+和OH-反應生成了水分子而不是Na+和Cl-反應生成NaCl呢？本節課就從酸和堿中和反應的宏觀過程和微觀粒子的變化為著力點，突破這一重難點。

二、教學設計思路

首先，補充實驗將稀鹽酸和氫氧化鈉溶液互滴，引導學生觀察現象。從宏觀角度分析判斷是否發生化學變化不是僅看現象，而應從化學反應是否生成新物質的本質去分析。再從質量守恒定律的角度分析還可以是反應物的減少，生成物的增多來判斷。但這個反應無明顯變化，因此，必須設計實驗讓我們能借助現象判斷是否出現反應物減少或新物質生成。然后，從酸和堿在水中都能發生解離，運用動畫演示，從粒子減少和增多的角度分析中和反應的本質，加深學生對質量守恒定律的微觀理解。

三、教學設計

師：【補充演示實驗】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：均無明顯現象。

任務一：探究鹽酸和氫氧化鈉發生了中和反應

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

生2：我猜沒有發生化學反應。

生3：我猜發生了化學反應，但沒有明顯現象。

師：怎么證明呢？判斷化學反應發生可借助反應現象看是否生成了新物質，但本反應沒有明顯現象，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性質設計有明顯現象的實驗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，呈藍色，再滴入稀鹽酸，若溶液不變紅則它們不反應，若變紅，說明溶液中沒有NaOH而有酸，說明NaOH與鹽酸反應了。

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

【設計意圖】因為NaOH溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅色，說明了溶液中存在堿。但當逐滴加入稀鹽酸時，溶液變為無色，說明此時溶液已沒有堿性了，從而證明NaOH從有到無，與鹽酸發生了反應，通過對實驗方案的評價，選出最佳實驗方案。從宏觀角度把無明顯現象的實驗變得明顯，運用科學實驗證明鹽酸和NaOH發生了化學反應。同時也培養學生的探究意識、探究能力和科學素養。

任務二：探究酸堿中和反應的實質

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為鹽酸中含有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，至剛好變為無色時，溶液呈什么性？

生6：中性。

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

師：我們知道，任何化學變化都遵循質量守恒定律。請大家回憶，化學反應的實質是什么？化學反應前后有哪“三不變”？

生7：反應物的原子重新組成了新的物質，反應前后原子的種類、數目、質量不變。

師：是的，其實也包括離子，因為離子就是帶電的原子。也就是說，判斷化學反應是否發生，宏觀上看就是反應物是否減少，而生成物是否增多;從微觀上看，就是反應物的粒子是否減少，而生成物的粒子是否增多。

師：“圖1”反應物混合前有四種離子;“圖2”反應中部分H+和OH-結合生成了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，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。所以說，中和反應的實質，是酸中的H+和堿中的OH-反應生成了H2O分子，因為酸呈酸性，堿呈堿性，生成了水為中性。NaCl實質上不是反應生成，而是隨機留下的Na+和Cl-，它們之間并沒有發生化學反應。