素養(yǎng)為本的教學設計

張婷

一、問題的提出

電離和電解質(zhì)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(xù)，同時也為后面學習離子反應打下重要基礎。傳統(tǒng)教學通常直接給出電解質(zhì)、非電解質(zhì)的概念，再強調(diào)定義中的關(guān)鍵字，然后羅列一系列物質(zhì)讓學生進行區(qū)分。由于學生很難將物質(zhì)導電性與電解質(zhì)、非電解質(zhì)的關(guān)系理清楚，于是又有從物質(zhì)的導電性的角度來引出電解質(zhì)與非電解質(zhì)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(diào)素養(yǎng)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(yǎng)培養(yǎng)目標。與其花費大量時間來對電解質(zhì)與非電解質(zhì)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(lián)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(zhì)”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(jié)內(nèi)容的要求“認識酸、堿、鹽等電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離”，學業(yè)要求“能用電離方程式表示某些酸、堿、鹽的電離”，結(jié)合教材及學情，本節(jié)的教學目標確立如下：

1.通過實驗探究，結(jié)合宏觀實驗現(xiàn)象推理出物質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下的微觀行為，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)

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(zhì)的發(fā)現(xiàn)之路，培養(yǎng)學生建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的素養(yǎng)。

3.學會用化學專業(yè)術(shù)語對電解質(zhì)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(zhì)在生產(chǎn)生活中的應用，深刻認識化學對創(chuàng)造更多物質(zhì)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(guān)以及其他電氣設備為什么？

【生】水能導電

【師】我們知道物質(zhì)導電的微觀本質(zhì)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?qū)щ娔兀空埻瑢W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(jié)果證實氯化鈉溶于水能導電。

【師】氯化鈉固體在水中經(jīng)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(fā)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(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)，能根據(jù)物質(zhì)導電的微觀本質(zhì)去思考氯化鈉水溶液能導電的原理，明確導電的關(guān)鍵在于有可自由移動的電子或陰陽離子。

【任務驅(qū)動】是否所有物質(zhì)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(xiàn)象，完成實驗記錄。并思考物質(zhì)導電的微觀本質(zhì)，歸納物質(zhì)類別，物質(zhì)導電是否一定需要水參與？

通過實驗，引發(fā)學生的認知沖突，并不是所有物質(zhì)溶于水后就能導電。組織學生交流討論，歸納總結(jié)得出結(jié)論：像酒精和蔗糖這樣的物質(zhì)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(tài)也能導電。

【微觀探析，揭示本質(zhì)】

請同學們繪制氯化鈉在水溶液和熔融態(tài)導電的微觀示意圖。

【師】播放氯化鈉在水溶液和熔融態(tài)導電的Flash動畫。

2.回溯歷史，了解“電解質(zhì)”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(fā)明伏打電池以后，同一年尼克爾森和卡利斯爾發(fā)現(xiàn)了酸、堿、鹽溶液能夠?qū)щ姟?807年戴維又發(fā)現(xiàn)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(zhì)發(fā)生解離，解離產(chǎn)生的物質(zhì)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(zhì)定義為“電解質(zhì)”。科學界普遍贊同法拉第在電解過程中提出的假說，有關(guān)“電解質(zhì)”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(zhì)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(fā)現(xiàn)了電子，朗繆爾、西奇威克等創(chuàng)立和發(fā)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(tài)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(zhì)稱為強電解質(zhì)。

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

[思考交流]結(jié)合前人的發(fā)現(xiàn)，說說電解質(zhì)需要滿足哪些條件？你能給電解質(zhì)下一個定義嗎？

【引入概念】電解質(zhì)：在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導電的化合物。

非電解質(zhì)：在水溶液里和熔融狀態(tài)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(zhì)”的諸多誤解得以厘清，“電解質(zhì)”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(tài)下形成自由移動的離子，才產(chǎn)生了“導電”這一宏觀現(xiàn)象。結(jié)合對“電解質(zhì)”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(zhì)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(zhì)和混合物既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。

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

【學以致用】知道電解質(zhì)在生產(chǎn)生活中的重要應用。如無土栽培技術(shù)和我們?nèi)粘ｏ嬘玫碾娊赓|(zhì)溶液等。

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

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