促進(jìn)初中化學(xué)定量觀建構(gòu)的教學(xué)案例

鄧錦松+童文浩+張茶妹

摘要：用觀念的視角分析“中和反應(yīng)”對(duì)促進(jìn)初中化學(xué)定量觀建構(gòu)的價(jià)值，并以觀念建構(gòu)為本對(duì)本節(jié)課進(jìn)行設(shè)計(jì)與展開教學(xué)。

關(guān)鍵詞：觀念建構(gòu)；定量觀；中和反應(yīng)；教學(xué)案例

文章編號(hào)：1008-0546（2016）10-0066-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.023

本案例以初中化學(xué)滬教版第七章“中和反應(yīng)”為例。

一、“中和反應(yīng)”教學(xué)價(jià)值的再認(rèn)識(shí)

通過查閱文獻(xiàn)和下校調(diào)研中發(fā)現(xiàn)大家對(duì)“中和反應(yīng)”的教學(xué)價(jià)值僅停留在以知識(shí)為本的層面上，具體的教學(xué)思路是：通過實(shí)驗(yàn)探究鹽酸和氫氧化鈉溶液混合過程中是否發(fā)生反應(yīng)，從而引出中和反應(yīng)的概念，分析其微觀實(shí)質(zhì)，并介紹有關(guān)應(yīng)用等。沒有對(duì)“中和反應(yīng)”對(duì)建構(gòu)定量觀的價(jià)值進(jìn)行深度的挖掘，甚至，某些教師本身也缺乏定量意識(shí)，如在一次龍巖市“中和反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能比賽時(shí)，有些教師對(duì)教材中的操作步驟“逐滴加入”按部就班，浪費(fèi)時(shí)間，而有的教師能根據(jù)鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系，估算所需鹽酸的量，靈活處理教材中的操作步驟，剛開始時(shí)采用快滴或傾倒的方式，等到所加鹽酸的量接近反應(yīng)完全時(shí)，再改用膠頭滴管逐滴加入，節(jié)約了比賽時(shí)間，收到了良好的教學(xué)效果。

教材沒有將中和反應(yīng)作為酸或堿的性質(zhì)來介紹，而是單獨(dú)將它編為一個(gè)課題，原因是中和反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)的典型，而鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)又是最簡(jiǎn)單的中和反應(yīng)，有利于建立復(fù)分解反應(yīng)中離子交換與結(jié)合的模型，具有豐富的觀念價(jià)值。因此，中和反應(yīng)的成功教學(xué)，能幫助學(xué)生理解其他酸、堿、鹽之間反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)，提高書寫相關(guān)化學(xué)方程式的能力，認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)中離子交換的方式與數(shù)量關(guān)系，促進(jìn)定量觀等化學(xué)觀念的建構(gòu)。

鹽酸溶液中含有H+、Cl-和H2O分子，氫氧化鈉溶液中含有Na+、OH-和H2O分子，H+、OH-的濃度與鹽酸、氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比。鹽酸、氫氧化鈉溶液中離子的組成及它們量的關(guān)系是探究中和反應(yīng)微觀實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)。中和反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)是H+和OH-結(jié)合成H2O，可表示為：H++OH-→H2O，H+和OH-結(jié)合的比例為1∶1，這個(gè)比例是書寫中和反應(yīng)化學(xué)方程式配平的依據(jù)。以上這些內(nèi)容是學(xué)生建構(gòu)酸、堿、鹽溶液的組成及相互反應(yīng)都是以一定量的形式存在和發(fā)生等觀念的重要載體。在中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程中又體現(xiàn)“物質(zhì)的量變會(huì)引起質(zhì)變，物質(zhì)的量變是有范圍的”的規(guī)律，往氫氧化鈉溶液滴加鹽酸前OH-的濃度大，溶液呈堿性，酚酞試液變紅色，隨著滴加鹽酸的量加大，OH-被消耗，c（OH-）愈來愈小，當(dāng)氫氧化鈉溶液中OH-恰好與H+結(jié)合成水時(shí)，溶液呈中性，酚酞試液變?yōu)闊o色，而當(dāng)反滴一滴氫氧化鈉溶液溶液時(shí)，c（OH-）又大于c（H+），溶液又呈堿性，顏色又變?yōu)榧t色。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 目標(biāo)設(shè)計(jì)

（1）圍繞“酸和堿混合能否發(fā)生反應(yīng)”展開探究與對(duì)話，理解驗(yàn)證沒有明顯化學(xué)現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生反應(yīng)的一般思路和方法，建立中和反應(yīng)的概念，感受量變質(zhì)變規(guī)律在化學(xué)反應(yīng)中的體現(xiàn)。

（2）通過分析中和反應(yīng)的微觀動(dòng)畫，能從定性與定量的角度認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)，并能根據(jù)H+和OH-結(jié)合的數(shù)量關(guān)系配平有關(guān)中和反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（3）通過應(yīng)用中和反應(yīng)的原理解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，體會(huì)中和反應(yīng)與生產(chǎn)生活的密切性，建構(gòu)化學(xué)價(jià)值觀。

2. 教學(xué)過程

[知識(shí)再現(xiàn)]

（1）寫出鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣的化學(xué)式。

（2）鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液為什么能導(dǎo)電？

（3）鹽酸、稀硫酸為什么具有共同的化學(xué)性質(zhì)？氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液為什么具有共同的化學(xué)性質(zhì)？

（4）上述各物質(zhì)的水溶液與酸堿指示劑作用有什么現(xiàn)象？

設(shè)計(jì)意圖：通過知識(shí)再現(xiàn)，喚起學(xué)生原有的認(rèn)知，為本節(jié)的學(xué)習(xí)掃清障礙。

[導(dǎo)入]酸具有共同化學(xué)性質(zhì)的原因是酸的溶液中都含有H+，堿具有共同性質(zhì)的原因是堿溶液中都含有共同的OH-，那么，將這兩類不同的物質(zhì)混合是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)呢？請(qǐng)同學(xué)們分組完成下列實(shí)驗(yàn)：

第1組：氫氧化鈉溶液和稀鹽酸

第2組：石灰水和稀鹽酸

第3組：氫氧化銅的懸濁液和稀硫酸

第4組：氫氧化鐵的懸濁液和稀鹽酸

[師生對(duì)話]

師：請(qǐng)分組描述所觀察到的現(xiàn)象。

生：……

師：3組實(shí)驗(yàn)的氫氧化銅不見了，4組實(shí)驗(yàn)的氫氧化鐵也不見了，說明3、4組的酸和堿確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)，而1、2組的實(shí)驗(yàn)無明顯現(xiàn)象，那么能不能說它們就沒有發(fā)生反應(yīng)呢？

生：不能。

師：可以通過什么方法證明1、2組兩種物質(zhì)確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)？

生：可以往氫氧化鈉溶液中滴加幾滴酚酞試液，然后逐滴加入稀鹽酸，通過酚酞試液的變色來證明它們能發(fā)生反應(yīng)。

師：對(duì)了！你是怎么想到的，能說說你的根據(jù)嗎？

生：判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生可以根據(jù)是否有新物質(zhì)生成或反應(yīng)物是否消失來判斷，如剛才的3、4組實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)氫氧化銅懸濁液、氫氧化鐵懸濁液的消失來證明它們發(fā)生了反應(yīng)。而1、2組中的氫氧化鈉溶液和石灰水是澄清的，在反應(yīng)中看不到它們是否消失，但可以通過滴加酚酞試液，觀察它的顏色變化間接證明它們是否消失來實(shí)現(xiàn)。

師：小結(jié)判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生的一般思路和方法。

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生操作、觀察有明顯現(xiàn)象和無明顯現(xiàn)象的常見酸和堿反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)認(rèn)識(shí)沖突。然后，圍繞“如何判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生”為話題展開對(duì)話，形成判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生的一般思路和方法，為探究中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作鋪墊。

[實(shí)驗(yàn)探究]課本[實(shí)驗(yàn)1]。

[問題]溶液溫度升高、酚酞試液由紅色變?yōu)闊o色，分別說明了什么？

[學(xué)生回答]說明溶液由堿性變成中性，鹽酸與燒杯中的溶液發(fā)生了反應(yīng)，并放出了熱量。

[追問]紅色的消失的原因是什么？是酚酞被鹽酸消耗，還是鹽酸消耗了氫氧化鈉呢？你能用實(shí)驗(yàn)證明嗎？

[實(shí)驗(yàn)探究]課本[實(shí)驗(yàn)2]。

[問題]向燒杯中反滴一滴氫氧化鈉溶液，溶液由無色又變?yōu)榧t色，這一現(xiàn)象說明了什么？

[學(xué)生回答]說明溶液由中性又變成了堿性，溶液中還存在酚酞試液，說明[實(shí)驗(yàn)1]中是鹽酸消耗了氫氧化鈉。

[追問]以上實(shí)驗(yàn)說明，鹽酸和氫氧化鈉溶液能發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果是酸性消失、堿性也消失，那么，決定溶液酸堿性的H+和OH-都去哪兒了？

[動(dòng)畫演示]反應(yīng)的微觀動(dòng)畫。

[師生對(duì)話]

師：稀鹽酸和氫氧化鈉溶液中分別含有哪些離子？

生：……

師：在反應(yīng)前后，減少的離子是什么，不變的離子是什么？

生：……

師：H+和OH-結(jié)合生成什么物質(zhì)？它們結(jié)合的比例如何？

生：……

小結(jié)：在稀鹽酸與氫氧化鈉溶液的混合過程中，H+和OH-結(jié)合生成水，溶液的酸堿度隨之發(fā)生改變，溶液的酸堿度取決于c（H+）、c（OH-）的大小，剛開始時(shí)氫氧化鈉溶液中c（OH-）大，溶液呈堿性；當(dāng)?shù)稳胂←}酸時(shí)，H+和OH-結(jié)合成H2O，c（OH-）減少，pH減??；當(dāng)溶液由紅色剛好褪成無色時(shí)，氫氧化鈉溶液中OH-恰好都與稀鹽酸中H+結(jié)合成水，pH=7，溶液呈中性；當(dāng)反滴1滴氫氧化鈉溶液時(shí)，c（OH-）又大于c（H+），溶液又呈堿性，溶液又變成紅色。在這個(gè)過程中充分反映了哲學(xué)中“量變引起質(zhì)變，質(zhì)變是有范圍”的規(guī)律。

[問題]在上述的過程中H+和OH-結(jié)合成H2O，那么Na+和Cl-呢？

[實(shí)驗(yàn)]課本[實(shí)驗(yàn)3]。

[追問]加熱至蒸干，產(chǎn)生的白色晶體是什么物質(zhì)？

[學(xué)生回答]產(chǎn)生的白色晶體是NaCl。

[歸納小結(jié)] 鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)是溶液中的H+和OH-結(jié)合成H2O，Na+和Cl-結(jié)合成NaCl，它們結(jié)合的比例1∶1，化學(xué)方程式為：HCl+NaOHNaCl+ H2O。

[板書]中和反應(yīng)的定義：酸+堿→鹽+水 實(shí)質(zhì)：H++OH-→H2O。

設(shè)計(jì)意圖：以課本實(shí)驗(yàn)、Flash動(dòng)畫創(chuàng)設(shè)問題情境，生成“話題”，師生圍繞話題展開對(duì)話。從宏觀到微觀，定性到定量，并以“符號(hào)”為紐帶將中和反應(yīng)的宏觀與微觀、定性與定量信息融合其中，幫助學(xué)生從多角度認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)，感悟復(fù)分解反應(yīng)中離子交換與結(jié)合是按一定比例進(jìn)行的，“量變引起質(zhì)變，質(zhì)變是有范圍”的觀念。

[練習(xí)]請(qǐng)寫出稀硫酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。

[師生對(duì)話]圍繞“你是如何配平這個(gè)化學(xué)方程式的”展開對(duì)話。

生1：根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平。

生2：根據(jù)中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)配平，1個(gè)H+和1個(gè)OH-結(jié)合成1個(gè)H2O分子。

教師：中和反應(yīng)可以結(jié)合中和反應(yīng)中H+和OH-結(jié)合的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行配平。

[練習(xí)]胃酸過多的病人常吃一種叫“復(fù)方氫氧化鋁”的藥物，其主要成分是氫氧化鋁Al（OH）3，請(qǐng)寫出治療胃酸過多的反應(yīng)原理。

設(shè)計(jì)意圖：要求學(xué)生用中和反應(yīng)概念和實(shí)質(zhì)書寫、配平中和反應(yīng)的化學(xué)方程式，在練習(xí)的過程中再次從定性和定量角度領(lǐng)會(huì)中和反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)。

[學(xué)以致用]

請(qǐng)解釋日常生活中的這些現(xiàn)象：施用熟石灰可以改良酸性土壤；被螞蟻、蚊子咬了，皮膚會(huì)瘙癢、紅腫，涂上稀氨水或肥皂水可以止癢、消腫。

[小結(jié)]

中和反應(yīng)

1.定義：酸+堿→鹽+水

2.實(shí)質(zhì)：H++OH-→H2O（H+和OH-結(jié)合的比例為1∶1）

3.熱效應(yīng)：放熱

4.反應(yīng)類型：復(fù)分解反應(yīng)

5.應(yīng)用：改良酸性土壤、治療胃酸過多、處理工廠的廢水等

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)中和反應(yīng)的定義、實(shí)質(zhì)、熱效應(yīng)、反應(yīng)類型和應(yīng)用方面進(jìn)行板書，促進(jìn)學(xué)生全方位認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)。

三、案例評(píng)析

2011年版的課程標(biāo)準(zhǔn)指出在初中化學(xué)教學(xué)中要“引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念”，因此，初中化學(xué)教學(xué)應(yīng)從“知識(shí)為本”的教學(xué)轉(zhuǎn)向“觀念為本”的教學(xué)。定量觀是初中化學(xué)基本觀念，實(shí)施定量觀建構(gòu)的教學(xué)有其自身策略，本節(jié)教學(xué)所采取的策略能有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)定量觀的建構(gòu)。

1. 用觀念的“眼光”分析教材

化學(xué)基本觀念是化學(xué)知識(shí)背后的思想、觀點(diǎn)，定量觀是用“量”角度看待物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思想與方法，它內(nèi)隱于具體的知識(shí)當(dāng)中，因此，實(shí)施定量觀建構(gòu)的教學(xué)要與具體事實(shí)相結(jié)合為主要教學(xué)原則，在教材分析時(shí)要用我們的“慧眼”將知識(shí)中隱含的觀念內(nèi)涵挖掘出來。中和反應(yīng)蘊(yùn)含著豐富的微粒觀、定量觀內(nèi)涵，能有效推動(dòng)學(xué)生認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)中離子的交換及結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。在本節(jié)的教學(xué)中，教師沒有將中和反應(yīng)停留在其知識(shí)的事實(shí)層面，而是將中和反應(yīng)過程中pH的變化所隱含“量變引起質(zhì)變，質(zhì)變是有規(guī)律”的思想揭示出來；不但揭示中和反應(yīng)中離子的交換方式，而且將離子結(jié)合的數(shù)量關(guān)系昭示學(xué)生，并將此關(guān)系應(yīng)用于書寫化學(xué)方程式，深化學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)是以一定量的形式發(fā)生的認(rèn)識(shí)。

2. 實(shí)施對(duì)話教學(xué)，促進(jìn)觀念建構(gòu)

對(duì)話教學(xué)是相對(duì)于傳統(tǒng)的“獨(dú)白”而言的，以參與者持續(xù)的話語投入為特征，并由反思和互動(dòng)的整合來構(gòu)成教學(xué)關(guān)系。促進(jìn)定量觀的教學(xué)要求學(xué)生在積極主動(dòng)的探究活動(dòng)中，經(jīng)歷知識(shí)的形成過程，對(duì)具體知識(shí)做出超越事實(shí)的思考，并在具體情景的遷移應(yīng)用中，不斷概括和升華。因此，實(shí)施對(duì)話教學(xué)能有效促進(jìn)觀念的建構(gòu)。在本課中，教師以實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫視頻等創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置①溶液溫度升高、酚酞試液由紅色變?yōu)闊o色，分別說明了什么？②紅色消失的原因是什么？是酚酞被鹽酸消耗，還是鹽酸消耗了氫氧化鈉呢？你能用實(shí)驗(yàn)證明嗎？③向燒杯中反滴一滴氫氧化鈉溶液，溶液由無色又變?yōu)榧t色，這一現(xiàn)象說明了什么？④決定溶液酸堿性的H+和OH-都去哪兒了？⑤H+和OH-結(jié)合成H2O，那么Na+和Cl-呢？⑥加熱至蒸干，產(chǎn)生的白色晶體是什么呢？等話題。學(xué)生圍繞著有關(guān)“話題”展開對(duì)話，在對(duì)話的過程中，不斷地反思互動(dòng)，由淺入深、層層遞進(jìn)、螺旋上升地建構(gòu)中和反應(yīng)的定義、實(shí)質(zhì)、熱效應(yīng)、反應(yīng)形式。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

[2] 吳成業(yè).對(duì)話教學(xué)：內(nèi)涵、價(jià)值追求及其建構(gòu)[J].現(xiàn)代教育論叢，2009（1）：5