核心素養(yǎng)理念下的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

曾祥軍

摘要：離子平衡知識(shí)與化學(xué)平衡知識(shí)密切相關(guān)，尤其是化學(xué)平衡的建立和平衡移動(dòng)原理等知識(shí)及其學(xué)習(xí)方法，可直接用來(lái)指導(dǎo)對(duì)離子平衡的學(xué)習(xí)。因此，離子平衡是化學(xué)平衡學(xué)習(xí)的繼續(xù)與拓展。對(duì)電離平衡、水解平衡和溶解平衡的掌握，是對(duì)中學(xué)化學(xué)的平衡理論體系的豐富和完善。本章是高中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)理論的一個(gè)重要部分，也是學(xué)生整個(gè)中學(xué)階段的難點(diǎn)。本文以此為例，重點(diǎn)通過對(duì)水的電離的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”及“證據(jù)推理”，實(shí)踐探索基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)? 教學(xué)設(shè)計(jì)? ?核心素養(yǎng)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》指出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括：宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等五個(gè)方面。[1]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要做到真正的落實(shí)，離不開全體化學(xué)教師的具體教學(xué)實(shí)踐，特別是在進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體的知識(shí)內(nèi)容、采取適宜的教學(xué)方法、設(shè)計(jì)高效的學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成必備的品格、關(guān)鍵能力和正確的價(jià)值觀念。本文以人教版《選擇性必修第一冊(cè)》第三章第二節(jié)“水的電離”為例，實(shí)踐探索基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、“水的電離”教學(xué)設(shè)計(jì)

【情境引入】教師利用真實(shí)的情境引入，設(shè)計(jì)如下問題：干的木材不導(dǎo)電，為什么濕的木材會(huì)導(dǎo)電？通過問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生回顧生活中與水電離相關(guān)的知識(shí)，提出疑問：濕的木材導(dǎo)電是否與水的電離平衡有關(guān)？

核心活動(dòng)一：通過宏觀辨識(shí)與微觀探析，初步建立水中存在電離平衡的概念。

【實(shí)驗(yàn)1】用干電池、小燈泡（帶燈座）以及導(dǎo)線、純水按照如下圖組裝成一個(gè)串聯(lián)電路。觀察現(xiàn)象：小燈泡不發(fā)光，說(shuō)明純水幾乎不導(dǎo)電。

【實(shí)驗(yàn)2】將實(shí)驗(yàn)1裝置中的純水換成礦泉水，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)出微弱的光。

【實(shí)驗(yàn)3】將實(shí)驗(yàn)1裝置中的小燈泡換成靈敏電流計(jì)，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)發(fā)生了微弱的偏轉(zhuǎn)。

【學(xué)生討論】學(xué)生討論觀察到的現(xiàn)象，并分析得出結(jié)論，水分子發(fā)生了微弱的電離，水是一種弱電解質(zhì)。

【講解】水分子在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生了相互碰撞，其中有極少部分的水分子通過碰撞生成了H3O+和OH-，H3O+和OH-又可反應(yīng)生成了H2O。

【板書】1.水的電離：H2O+H2O[] H3O+ +OH-

通常表示為：H2O[]H++OH-

核心活動(dòng)二：通過宏觀辨識(shí)與微觀探析，證據(jù)推理，學(xué)生自主探究水的電離。

【提出問題】實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在25℃時(shí)，1L純水（其物質(zhì)的量為55.6mol）中只有1×10-7mol的H2O發(fā)生電離。可見水的電離是非常微弱的。此時(shí)，c（H+）、c（OH-）各為多少？c（H+）、c（OH-）有什么關(guān)系？

【學(xué)生回答】c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【板書】25℃時(shí)，純水中c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【講解】在25℃時(shí)，c（H+）·c（OH-）=1×10-14，在一定溫度下，c（H+）和c（OH-）的乘積為一個(gè)常數(shù)，這一常數(shù)叫做水的離子積，用Kw表示。

【板書】水的離子積：在一定溫度時(shí)，c（H+）和c（OH-）的乘積為一常數(shù)，用Kw表示。

即Kw=c（H）·c（OH）。Kw為水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱為水的離子積。25℃時(shí)，Kw=c（H）·c（OH）=1×10-14。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生對(duì)水的電離由定性認(rèn)識(shí)上升到定量認(rèn)識(shí)，從微觀角度分析水的電離。

【提問】水的電離與什么因素有關(guān)。

【學(xué)生回答】電離是吸熱過程，水的電離也是電離的一種，因此也是吸熱反應(yīng)。

【提問】升溫時(shí)，促進(jìn)? ? ? （填“促進(jìn)”或“抑制”）水的電離，c（H+）和c（OH-）增大，Kw 增大。如100℃時(shí)，1L水中有1×10-6mol的H2O發(fā)生電離，此時(shí)，Kw=c（H+）·c（OH-）=1×10-12。

【歸納總結(jié)】水的電離是吸熱過程，溫度升高，Kw增大。

【拓展歸納】水的離子積是水電離平衡時(shí)的性質(zhì)，它不僅適應(yīng)純水，也適應(yīng)于酸、堿、鹽溶液中。當(dāng)溫度不變時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得Kw不變。如25℃時(shí)，c（H+）溶液=c（OH-）溶液=1×10-7，即：c（H+）·c（OH-）=1×10-14。

【分析】H2O[]H++OH-，當(dāng)向水中加入H+時(shí)，水的電離受到抑制，水的電離平衡受到破壞，然后又建立了新的電離平衡，此時(shí)c（H+）比原來(lái)增大，而c（OH-）比原來(lái)減小，但實(shí)驗(yàn)測(cè)得，只要溫度不變，c（H+）·c（OH-）不變，即Kw不變。

【板書】Kw的影響因素：只隨溫度的改變而改變，與溶液的酸堿性無(wú)關(guān)。

【提問】影響Kw的因素是溫度，那么，影響水電離的因素是什么？

【學(xué)生回答】根據(jù)上面的分析，可以發(fā)現(xiàn)影響水電離的因素是溫度以及酸與堿。

【板書】影響水電離的因素

（1）溫度：因?yàn)樗碾婋x是吸熱過程，升溫時(shí)，促進(jìn)水的電離。（2）溶液的酸堿度：溶液呈酸性或堿性時(shí)，水的電離程度減弱。

二、教學(xué)反思

本文嘗試基于“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。依托水的電離平衡，通過宏觀辨識(shí)物質(zhì)的形態(tài)及變化現(xiàn)象，從微觀層面理解水的電離及影響電離平衡的因素；通過設(shè)計(jì)有針對(duì)性的問題，組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，逐步樹立推理意識(shí)，能基于證據(jù)對(duì)水的電離進(jìn)行分析，并通過分析推理加以證實(shí)；培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納、推理能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α2]

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018（01）：18-21.

[2]王秀紅，李志航，張冬華.發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的“化學(xué)能與電能”教學(xué)[J].化學(xué)教育（中英文），2020（03）：27-32.