以“情境—问题—实验—建模”突破传统
摘??要:“离子反应”是高中化学的核心概念之一,是学生形成微粒观和变化观的重要载体。但教学中往往重实验情境,忽视生活生产中的具体应用;实验演示多,学生动手少;强调概念及“四步法”,忽视“宏观—微观—符号”三重表征的特质。教师可采取问题导向策略,通过真实情境引出问题,引导学生对实验事实进行分析推理、抽象概括,促进学生思维从宏观向微观转变,切实培养化学核心素养。
关键词:离子反应;证据推理;模型认知;“宏观—微观—符号”三重表征
“离子反应”是高中化学的核心概念之一,是学生形成微粒观和变化观的重要载体。但教学中往往存在这样的现象:注重实验情境的设置,却忽视离子反应在生活或生产中的具体应用;演示实验多,但学生分组动手实验的机会很少;强调离子反应的概念及离子方程式书写的“四步法”,却忽视“宏观—微观—符号”三重表征的特质。所以,学生在面对具体问题时,往往缺乏从微观视角去分析的意识、思路和方法。
一、教学改进
为解决上述问题,笔者认为可采取如下教学改进:
1.利用电视剧《三国演义》中诸葛亮带兵南征时用“安乐泉”水解“哑泉”毒这一“博眼球”的剧情,结合专家考证云南的确存在这样两口泉水的事实,通过真实的生活情境引出问题:为什么“安乐泉”水可以解毒?
2.学习任务采取问题导向策略,通过层层递进的问题链触动学生的原有认知,触发学生思维兴奋区,促进学生形成从微观的离子视角认识物质及反应的认知方式,把思维引向深度发展。
3.发挥学生主体作用,通过小组实验,引导学生基于实验事实进行分析推理、抽象概括,从而归纳出离子反应满足条件,并正确书写相应离子方程式。通过师生间的对话与交流、生生间的合作与讨论,充分发挥学生学习的主体性,激发学生解决问题的兴趣。
4.基于化学“宏观—微观—符号”三重表征的特质,帮助学生构建离子反应分析的思维模型,发展模型认知能力,使思维能力逐渐进阶。
二、教学实录
(一)问题情境:为什么“安乐泉”水可以解毒
[观看视频——电视剧《三国演义》中诸葛亮带兵南征遇到的故事:将士误喝“哑泉”水变哑,后得高人指点,用“安乐泉”水解毒。]
师:是否真的存在这样两口泉水呢?
[观看视频——科教片《地理中国》:专家考证云南地区的确存在这样的两口泉水;“哑泉”水中含有大量的铜盐,铜离子大大超标,饮入过多,容易导致咽喉部位迅速脱水,从而造成失声。]
师:“安乐泉”水为什么能解毒?
生:泉水中含有的离子能与Cu2+结合。
师:你觉得泉水中可能含有什么离子?判断的理由是什么?
生:含有OH-,因为OH-能与Cu2+结合生成Cu(OH)2沉淀。
师:预测是否合理呢?我们通过实验验证下。
设计意图:戏剧冲突来源于真实的生活,泉水使人中毒和解毒容易激发学生探究的兴趣,同时也让学生用化学的眼光看生活,体会运用化学知识解决生活问题的学科魅力。
(二)实验探析和模型建构:理解“安乐泉”水能解毒的原因
[展示装有CuSO4溶液、Ba(NO3)2溶液和NaOH溶液的试管。]
师:哪支试管中装的是CuSO4溶液?另外两种溶液都能和CuSO4反应吗?
生:显蓝色的为CuSO4溶液,与另外两种溶液都会发生反应。
环节一:从电离角度回顾溶质在水溶液中的行为
[实验:CuSO4溶液分别和Ba(NO3)2溶液、NaOH溶液混合。]
师:两种溶质各自主要存在形式及它们之间的数量关系如何?
生:CuSO4按1∶1完全电离为Cu2+和SO42-,Ba(NO3)2按1∶2完全电离为Ba2+和NO3-。
师:CuSO4和Ba(NO3)2为什么完全电离?
生:它们是强电解质。
师:(强调)在像CuSO4和Ba(NO3)2这样可溶性的强电解质溶液中,不存在CuSO4和Ba(NO3)2分子。
师:以CuSO4和Ba(NO3)2溶质为横坐标,它们在溶液中的微粒种类和数目为纵坐标,构建电离模型图(图略)可以帮助我们进行分析。
师:(强调)这些离子在各自溶液中是完全自由的。
环节二:探讨溶液中反应的微观实质
师:溶液混合后离子是怎样的存在形式?发生反应了吗?请亮出你的证据。
生:有白色沉淀生成,说明混合后Ba2+与SO42-反应生成BaSO4。
师:BaSO4是强电解质还是弱电解质?
生:强电解质。
师:(强调)BaSO4虽是强电解质,但同时又是难溶性物质,在溶液中主要以分子形式聚集,宏观上就是我们看到的沉淀,所以我们用BaSO4表示。但BaSO4极少量溶于水的部分又完全电离。
师:Cu2+与NO3-反应了吗?
生:上层溶液仍是蓝色,说明两者没有反应。
师:但上层溶液颜色变浅了,请设计实验证明Cu2+与NO3-没有发生反应。
生:可以做对比实验,取同浓度同体积的CuSO4溶液,加入与Ba(NO3)2溶液同体积的蒸馏水,观察溶液颜色的变化。
师:我们把相互反应的离子