高中化學(xué)核心概念教學(xué)的實(shí)踐與思考
——以“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”為例

張金怡

（江蘇省常州高級(jí)中學(xué)　江蘇　常州　213000）

高中化學(xué)核心概念教學(xué)的實(shí)踐與思考
——以“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”為例

張金怡

（江蘇省常州高級(jí)中學(xué)江蘇常州213000）

以“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例，分析了通過情境的創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)的探究、問題的設(shè)置以及歷史的視角來認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)習(xí)中核心概念的過程，實(shí)現(xiàn)了基于學(xué)科思想、學(xué)科特點(diǎn)和內(nèi)在價(jià)值的教學(xué)。

核心概念；強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)；知識(shí)價(jià)值

一、問題的提出

美國著名課程專家埃里克森提出:“核心概念應(yīng)該是居于學(xué)科中心，且有超越課堂的持久和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性原理、方法和概念。同時(shí)，它們還具有廣闊的解釋空間，能為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供深入的視角，并加強(qiáng)學(xué)科之間的聯(lián)系。”

那么，化學(xué)核心概念則是建立在化學(xué)發(fā)展的過程中，在化學(xué)學(xué)科體系中有著重要的地位，體現(xiàn)了化學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、本質(zhì)屬性，是一種能對(duì)化學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)概括與抽象的思維形式，更是化學(xué)學(xué)科體系的精髓和命脈［1］。

在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中，就包含著大量的化學(xué)核心概念和原理知識(shí)。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，師生普遍反映高中化學(xué)中最難教和最難學(xué)的就是《化學(xué)反應(yīng)原理》。這個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，需要學(xué)生從宏觀到微觀、從定性到定量、由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)等多個(gè)角度觀察、思考化學(xué)變化的問題；學(xué)會(huì)建立和轉(zhuǎn)換不同概念之間的關(guān)系；更需要通過對(duì)紛繁復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象背后共同規(guī)律的認(rèn)識(shí)，體會(huì)現(xiàn)象背后的統(tǒng)一性。因此，在對(duì)學(xué)生的思維能力和思維品質(zhì)基礎(chǔ)較高要求的同時(shí)，也對(duì)教師教學(xué)提出了高要求［2］。

基于對(duì)化學(xué)核心概念涵義的界定及有關(guān)師生的調(diào)查，筆者就怎樣通過課堂教學(xué)來幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)核心概念，在認(rèn)知得到發(fā)展的基礎(chǔ)上，從而改變對(duì)化學(xué)物質(zhì)及變化的認(rèn)識(shí)方式，進(jìn)行了關(guān)于化學(xué)核心概念的教學(xué)實(shí)踐和探索，以《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”一節(jié)為例。

二、高中化學(xué)核心概念“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”的教學(xué)實(shí)踐與思考

1.教學(xué)分析

“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”位于蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》專題三“溶液中的離子反應(yīng)”。溶液是很多化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所以及所需的介質(zhì)，與我們的生命活動(dòng)也息息相關(guān)。通過對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)的學(xué)習(xí)，能促使學(xué)生學(xué)會(huì)從微觀的角度，認(rèn)識(shí)物質(zhì)在水溶液中的存在狀態(tài)，從而為后續(xù)理解溶液中化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)，初步建立起研究水溶液系統(tǒng)的思維方法，因而屬于化學(xué)核心概念。

在認(rèn)識(shí)強(qiáng)弱電解質(zhì)概念之前，學(xué)生已經(jīng)知道了酸、堿、鹽在溶液中能發(fā)生電離，能書寫強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大部分可溶性鹽等強(qiáng)電解質(zhì)的電離方程式。此外，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立了對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)等概念的基本認(rèn)知，這也有助于他們更好地理解弱電解質(zhì)電離的特征。

2.教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合生活中的實(shí)例，理解電解質(zhì)的概念，感受電解質(zhì)在生活、生產(chǎn)中的重要作用。

通過方案解讀與實(shí)驗(yàn)探究，在提升實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的差異是它們?cè)谒芤褐械碾婋x程度不同，從而培養(yǎng)科學(xué)研究的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

通過強(qiáng)、弱電解質(zhì)概念的學(xué)習(xí)，體會(huì)學(xué)習(xí)概念性知識(shí)常用的“歸納法和演繹法”。

3.教學(xué)過程

（1）通過情境的設(shè)置，體現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值

教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在化學(xué)概念教學(xué)中，教學(xué)情境更有利于學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)化學(xué)概念知識(shí)，為學(xué)生提供一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題并自主解決問題的機(jī)會(huì)，最終建立概念知識(shí)體系，取得更好的教學(xué)效果。

教學(xué)片段（一）

［師］軍訓(xùn)是高中生活中一段難忘的時(shí)光，同學(xué)們是否還記得，我們?cè)诹胰障掠?xùn)練得汗流浹背時(shí)喝過的那一杯鹽開水么？為什么此時(shí)來點(diǎn)淡鹽水比糖水，更加利于我們的身體健康呢？

［投影］圖片:軍訓(xùn)時(shí)喝過的鹽開水。

［生］大量流汗后，汗液中含有的電解質(zhì)氯化鈉隨之流失，所以應(yīng)補(bǔ)充淡鹽水，維持人體平衡。

［師］糖水中的蔗糖是不是電解質(zhì)呢？怎樣的物質(zhì)我們可以稱之為電解質(zhì)？

［生］蔗糖溶于水不能電離，所以是非電解質(zhì)。只有在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔锊拍芊Q之為電解質(zhì)；如果在兩種情況下都不能導(dǎo)電的化合物，則是非電解質(zhì)。

［師］電解質(zhì)與我們的生活密切相關(guān):

①我們經(jīng)常能看到這樣的安全警告標(biāo)志。不能用潮濕的手觸摸正在工作的電器，否則易發(fā)生觸電。

②在電解水時(shí)，常常向水中加入少量的氫氧化鈉或硫酸溶液，從而更快地得到氫氣和氧氣。

能否嘗試用你所學(xué)的知識(shí)說說其中的原因？

［生］①人體的體液也是電解質(zhì)溶液，潮濕的手觸碰工作的電器形成回路，引發(fā)觸電。

②純水導(dǎo)電能力弱，加入少量氫氧化鈉和硫酸溶液可以增強(qiáng)導(dǎo)電性，但不影響電解產(chǎn)物。

［師］如果改成加氨水或醋酸能不能增強(qiáng)水溶液的導(dǎo)電性？

［生］可以。

［師］同樣是酸和堿，為什么我們一般選擇加氫氧化鈉和硫酸，而不是氨水和醋酸呢？

［生］可能與加入物質(zhì)后溶液導(dǎo)電性變化有關(guān)。

設(shè)計(jì)意圖：首先從學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景出發(fā)，引發(fā)學(xué)生求知的興趣，并喚起對(duì)原有概念的認(rèn)知。接著，依然選取了生活中的實(shí)際案例，使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到“電解質(zhì)”和我們生活生產(chǎn)的密切關(guān)系，并從中逐步引出這節(jié)課的研究重點(diǎn)——對(duì)“弱電解質(zhì)”概念的認(rèn)識(shí)。學(xué)生以原有概念為基礎(chǔ)，從情境中發(fā)現(xiàn)問題，并分析解決問題，同時(shí)引出了實(shí)驗(yàn)探究的主題，符合一般的認(rèn)知規(guī)律。

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究，加深對(duì)概念的直觀認(rèn)識(shí)和理解

實(shí)驗(yàn)是過程方法教學(xué)的重點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)測(cè)定、條件控制等實(shí)驗(yàn)方法的過程中，也領(lǐng)悟了化學(xué)知識(shí)。更讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)也是一種重要的科學(xué)研究方法，有助于加深對(duì)客觀事實(shí)的理解。從而使概念的形成過程不僅僅停留于表面，而是發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”兩個(gè)概念只有兩句話，但怎樣讓學(xué)生來更好地理解和“完全電離”和“部分電離”的差異是本節(jié)課需要突破的難點(diǎn)。本節(jié)課通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，分別直接和間接地論證了強(qiáng)電解質(zhì)“完全”電離和弱電解質(zhì)“部分”電離的存在，將原本抽象的概念直觀地呈現(xiàn)出來，使學(xué)生自發(fā)地總結(jié)出強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念，體會(huì)科學(xué)研究的過程。而探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)又有一定的靈活性，開放程度也大，盡管學(xué)生的能力水平不同，但同樣得到了發(fā)展。

教學(xué)片段（二）

［師］電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的強(qiáng)弱又與什么有直接關(guān)系？

［生］和單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的離子的數(shù)目有關(guān)，其值越大，溶液的導(dǎo)電性越強(qiáng)。

［師］現(xiàn)有濃度均為0.1mol/L的鹽酸和醋酸溶液，你有哪些方法可以來比較兩種溶液的導(dǎo)電性？

［生］交流討論，設(shè)計(jì)方案，完成實(shí)驗(yàn)、交流分享（見表1）。

表1　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與探究一

［師］借助于DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，我們也可以通過電導(dǎo)率的直接測(cè)量來比較兩種溶液導(dǎo)電性。

（電導(dǎo)率:以數(shù)字表示的溶液傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)率越大，溶液導(dǎo)電能力越強(qiáng)。）

［演示實(shí)驗(yàn)］

DIS實(shí)驗(yàn):測(cè)定0.1mol/L的鹽酸和醋酸溶液的電導(dǎo)率。

0.1mol/L的鹽酸的電導(dǎo)率已超出量程，而0.1mol/L的醋酸電導(dǎo)率約為0.334ms/cm。

［學(xué)生總結(jié)］同濃度的兩種一元酸的電離程度越大，溶液中自由移動(dòng)的離子的濃度越大，導(dǎo)電性越強(qiáng)。

［師］所以說，不同的電解質(zhì)在水中的電離程度并不相同，鹽酸中氫離子的濃度與酸的濃度相當(dāng)，說明已經(jīng)完全電離，而醋酸中氫離子的濃度遠(yuǎn)小于酸的濃度，說明只是部分電離。觀察課本P63頁圖3-2、圖3-3，進(jìn)一步比較HCl和CH3COOH在水中的電離，你能說說在CH3COOH溶液中除了H+和CH3COO-之外，還存在哪類微粒？

［生］CH3COOH分子和H2O分子。

［師］你能進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)來確證在醋酸溶液中還存在醋酸分子么？

［生］交流討論、設(shè)計(jì)方案。

［師］DIS實(shí)驗(yàn):

［師］對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能嘗試作出分析么？

［生］鹽酸被稀釋10倍，其氫離子的濃度也變?yōu)樵瓉淼?/10，稀釋的過程并沒有更多氫離子產(chǎn)生。而醋酸溶液稀釋之后ΔpH遠(yuǎn)小于1個(gè)單位，則說明有更多氫離子產(chǎn)生了。

［追問］氫離子來源于哪里？

［生］未電離的醋酸分子。

［師］從而我們也間接證明了，醋酸溶液中醋酸分子的存在，而在鹽酸中則沒有氯化氫分子了。

［師］若將鹽酸和醋酸換成是相同濃度的氫氧化鈉和氨水，它們的電離程度有無差異？在這兩者的溶液中又各自存在哪些微粒？你能否同樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證？

［生］模仿對(duì)鹽酸和醋酸的研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并論證。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合實(shí)驗(yàn)，一方面，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度來比較和認(rèn)識(shí)同濃度的鹽酸與醋酸電離程度的差異，從而引起導(dǎo)電能力的變化。另一方面，幫助學(xué)生理解弱電解質(zhì)溶液中所含的微粒并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證，借助數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將抽象的化學(xué)原理知識(shí)直觀展示。加深了學(xué)生對(duì)弱電解質(zhì)概念中“部分電離”的理解，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)電離平衡奠定基礎(chǔ)，并將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移應(yīng)用分析。

3.通過問題的科學(xué)設(shè)置，提升學(xué)生的思維能力

課堂的提問行為在啟發(fā)學(xué)生思考的過程中起著不可替代的作用，如能根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)情況，通過發(fā)問、追問、反問、質(zhì)疑、設(shè)問等手段，則能誘發(fā)學(xué)生反思自己的認(rèn)知缺陷，拓展自己的思維角度、激發(fā)探究欲望，促進(jìn)概念的理解［3］。

在“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”的教學(xué)過程中，設(shè)計(jì)了貫穿性的系列問題:

1.結(jié)合具體的生活場(chǎng)景，提出“什么樣的物質(zhì)是電解質(zhì)，什么樣的物質(zhì)屬于非電解質(zhì)？”回顧舊知。

2.仍然結(jié)合生活實(shí)例，提出問題:“電解質(zhì)溶液為什么能夠?qū)щ?？它們的?dǎo)電能力是否相同？和什么因素有關(guān)？如何通過實(shí)驗(yàn)來比較論證？”從而引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的角度，來進(jìn)一步體會(huì)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的不同。

3.通過第一組實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，不同的電解質(zhì)在水中電離程度的差異后，提出問題:如何進(jìn)一步論證在弱電解質(zhì)溶液中存在未電離的弱電解質(zhì)分子？”

4.在學(xué)生提煉出“強(qiáng)、弱電解質(zhì)”的概念后，又設(shè)計(jì)了問題組:

（1）在我們所認(rèn)識(shí)的物質(zhì)中，除了氫氧化鈉和氯化氫，還有哪些物質(zhì)屬于強(qiáng)電解質(zhì)；除了醋酸和氨水是弱電解質(zhì)，還有哪些屬于弱電解質(zhì)？

（2）難溶物一定是弱電解質(zhì)嗎？

（3）強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力是否一定強(qiáng)？

（4）強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力是否一定強(qiáng)于弱電解質(zhì)溶液？

從而，拓展了概念的外延，揭示了電解質(zhì)、強(qiáng)弱電解質(zhì)、難溶物、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力之間的關(guān)系。

4.通過歷史的視角，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)概念的研究過程

著名化學(xué)家徐光憲曾經(jīng)說過:“化學(xué)的教學(xué)要把21世紀(jì)化學(xué)的生動(dòng)活潑，立體多維的形象向?qū)W生展示出來。不要只講靜態(tài)的當(dāng)代化學(xué)，要回顧歷史、展望未來?！保?］因此，本節(jié)課的教學(xué)，最終并沒有只停留在化學(xué)概念的探索和理解上，而是呈現(xiàn)了這個(gè)概念產(chǎn)生的歷史過程。

教學(xué)片段（三）

［師］通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對(duì)于電解質(zhì)的理解又加深了一步。但回顧化學(xué)科學(xué)的發(fā)展過程，對(duì)于電解質(zhì)的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷過激烈的爭論。

［投影］化學(xué)史話:我們的身邊的酸堿鹽都是電解質(zhì)，化學(xué)科學(xué)史告訴我們，科學(xué)家對(duì)電解質(zhì)在水溶液能導(dǎo)電的根本原因至少爭論了80年。

1.法拉第等人認(rèn)為:“溶液中不存在離子，通電后才產(chǎn)生離子?！?/p>

2.法國化學(xué)家希托夫等人認(rèn)為:“電解質(zhì)的分子與形成它們的原子之間存在著動(dòng)態(tài)平衡，電解質(zhì)分子與鄰近分子之間不斷地交換原子，原子

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