教學(xué)的目的是打開思維的天窗

摘要： 比較三節(jié)“弱電解質(zhì)電離平衡”的異構(gòu)課堂，尋找各自對學(xué)科的理解，兼談?wù)鎸?shí)情境的教學(xué)作用和打開學(xué)生思維天窗的意義，以期更好地提升教學(xué)設(shè)計(jì)能力與課堂教學(xué)水平，重構(gòu)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 變化與平衡; 電離平衡; 證據(jù)推理; 重構(gòu); 思維天窗

文章編號(hào)： 10056629（2019）7004705中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

在“弱電解質(zhì)電離平衡”的同課異構(gòu)中，三位教師各自展示自己的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)思路，并付諸課堂，學(xué)生的收獲是什么？觀課教師又收獲了什么？這都是值得探討的內(nèi)容。下面筆者根據(jù)自己的觀察談三節(jié)課的成功之處與啟示，以期更好地提升自己的教學(xué)設(shè)計(jì)能力與課堂教學(xué)水平。

1 三節(jié)課教學(xué)環(huán)節(jié)比較

1.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》關(guān)于電離平衡的內(nèi)容要求為： 認(rèn)識(shí)弱電解質(zhì)在水溶液中存在電離平衡，了解電離平衡常數(shù)的含義。這一單元還包括電解質(zhì)在水溶液中的行為、水解平衡、沉淀溶解平衡、離子反應(yīng)與平衡的應(yīng)用，目的是幫助學(xué)生形成并發(fā)展微粒觀、平衡觀和守恒觀。學(xué)業(yè)要求為： 能用化學(xué)用語正確表示水溶液中的離子反應(yīng)與平衡，通過實(shí)驗(yàn)證明水溶液中存在離子平衡，并應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中?；趦?nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求，試確定這一課例的教學(xué)目標(biāo)： （1）電解質(zhì)（HCl和CH3COOH）溶液pH測定并計(jì)算c（H+），比較離子濃度與分子濃度，確定電解質(zhì)在水溶液中的存在微粒，推理電解質(zhì)離子化與分子化速率變化，建立起電離與結(jié)合的平衡;（2）尋找CH3COOH溶液中微粒之間的不同數(shù)學(xué)運(yùn)算（突出平衡轉(zhuǎn)化率與濃度商Qc）表征，認(rèn)識(shí)并建立起電離度與電離平衡常數(shù)表征電離平衡[1];（3）改變條件（濃度、溫度）判斷可逆平衡的移動(dòng)方向，類比運(yùn)用“減弱這種改變”構(gòu)建弱電解質(zhì)電離平衡移動(dòng)規(guī)律，遷移規(guī)律的普遍性，初步形成“變化與平衡”的思想。

實(shí)踐過程中目標(biāo)達(dá)成度與學(xué)生已有基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)效率及學(xué)習(xí)積極性直接相關(guān)，而對于借班上課的教師，更需要關(guān)注學(xué)生課堂反饋，以期更好地提升目標(biāo)達(dá)成度。

1.2 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

基于上述目標(biāo)設(shè)定，筆者分析三節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)。下面是A老師、B老師和C老師各自設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)及主要問題（見表1）。

上述三位老師的設(shè)計(jì)，主環(huán)節(jié)基本相同。A老師和C老師以生活事例引課，B老師從電解質(zhì)強(qiáng)弱復(fù)習(xí)引課，而且從在水溶液中存在微粒入手，切入主題，起點(diǎn)低的引課。結(jié)課環(huán)節(jié)A老師在完成實(shí)驗(yàn)探究2后自然結(jié)束課堂，C老師回答了引課的問題，B老師從問題探討與延伸結(jié)束，留給學(xué)生更多思考與想象空間。下面筆者談一談自己的設(shè)計(jì)思考。

2 新的設(shè)計(jì)與思考

理科學(xué)習(xí)的目的不外乎三點(diǎn)，一是多年后或許已經(jīng)忘記了曾經(jīng)學(xué)會(huì)的知識(shí)，但收獲了提出問題、研究問題的思維習(xí)慣;二是認(rèn)識(shí)自然，理解自然，順應(yīng)自然，獲得人與自然和諧相處之道;三是站在前人的肩膀上，在繼承基礎(chǔ)上創(chuàng)新，推動(dòng)科學(xué)發(fā)展[2]。

2.1 弱電解質(zhì)電離平衡的建立

聽過很多關(guān)于弱電解質(zhì)電離平衡的課，大多是想當(dāng)然認(rèn)為HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，而CH3COOH是弱電解質(zhì)，教師實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本都是測定0.1mol·L-1 HCl溶液pH=1， 0.01mol·L-1CH3COOH溶液pH=2.8左右，從而就說明HCl完全電離、CH3COOH是弱電解質(zhì)部分電離;有的干脆直接就說HCl是強(qiáng)酸，所以是強(qiáng)電解質(zhì)，CH3COOH是弱酸，所以是弱電解質(zhì)，弱電解質(zhì)部分電離，就有電離平衡存在等等;甚至還有0.1mol·L-1 HCl的pH≠1時(shí)，通過調(diào)節(jié)濃度（仍然告訴學(xué)生濃度是0.1mol·L-1，可以理解為善意的謊言）使得pH=1。學(xué)生知道HCl是強(qiáng)電解質(zhì)和CH3COOH是弱電解質(zhì)只是表層的知識(shí)，學(xué)生更需要研究通過測定哪些微粒濃度能證明完全還是部分電離？還能怎樣設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究等。 對于“部分電離”的理解到底是只有一部分電離，還是完全電離，然后部分離子又重新結(jié)合成分子，這樣“”的意義就真正表達(dá)出來。宏觀現(xiàn)象、微觀分析、符號(hào)表征融合一體，這才是有效的學(xué)習(xí)。

2.2 弱電解質(zhì)電離平衡的表征

用好電離度與電離平衡常數(shù)是弱電解質(zhì)電離平衡研究又一重點(diǎn)內(nèi)容，如果僅僅進(jìn)行“定義→表達(dá)式→計(jì)算→小結(jié)平衡常數(shù)、電離度影響因素”基本還是“定義+練習(xí)+鞏固”的知識(shí)主體，真正突顯學(xué)生主體的對話，需要學(xué)生在教師、同學(xué)幫助下，通過多種數(shù)據(jù)、表達(dá)式計(jì)算，以發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性的意義，自我認(rèn)知改進(jìn)，構(gòu)建自己對弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的認(rèn)識(shí)及電離度的理解，這才是主體探究的對話課堂，才能發(fā)展學(xué)生數(shù)據(jù)（證據(jù)）推理下的模型認(rèn)知。

2.3 弱電解質(zhì)電離平衡的特征

怎樣理解弱電解質(zhì)電離平衡中的平衡移動(dòng)方向與電離度的關(guān)系是教學(xué)中的難點(diǎn)，易出現(xiàn)的典型誤解有： 一是誤認(rèn)為反應(yīng)正向移動(dòng)（電離方向）電離度就一定增大，反之一定減小。如在CH3COOHCH3COO-+H+平衡中，加入冰醋酸，增大c（CH3COOH），反應(yīng)正向移動(dòng)，此時(shí)體系中c（CH3COO-）、 c（H+）、 c（CH3COOH）濃度都增大，從這個(gè)角度很難判斷電離度怎樣變化，此時(shí)教師要及時(shí)遷移運(yùn)用“化學(xué)平衡中的非等體積反應(yīng)，加壓（縮小體積，增大體系中微粒濃度）平衡將向體積縮小（微粒數(shù)減?。┑姆较蛞苿?dòng)”模型，增大c（CH3COOH），即增大了體系內(nèi)電解質(zhì)微粒濃度，導(dǎo)致有效碰撞次數(shù)增大，平衡將向電解質(zhì)微粒濃度減小方向移動(dòng)，平衡逆向移動(dòng)，電離度減小。 同理加水稀釋，可以遷移減壓擴(kuò)體反應(yīng)，電離度增大[3];二是誤認(rèn)為加水稀釋，電解質(zhì)微粒濃度都減小，電離平衡常數(shù)K會(huì)減小。原因是當(dāng)大家進(jìn)入數(shù)據(jù)推理過程時(shí)，CH3COOH加水稀釋，c（CH3COO-）、 c（H+）、 c（CH3COOH）濃度減小相同的倍數(shù)，所以c（CH3COO-）·c（H+）c（CH3COOH）就減小了，實(shí)質(zhì)忽略了此時(shí)電離向正向進(jìn)行，導(dǎo)致c（CH3COO-）和c（H+）在稀釋后的基礎(chǔ)上略有增大，而c（CH3COOH）在稀釋后的基礎(chǔ)上略有減小，以保持K不變（中學(xué)里不要求用熱力學(xué)原理公式計(jì)算）。這其實(shí)也為后續(xù)研究與使用水的離子積埋下伏筆。而溫度改變從斷鍵吸熱與成鍵放熱角度很容易理解，其對電離度和電離平衡常數(shù)的影響，離子效應(yīng)對電離度的影響這里不再贅述。

從定性的變大、變小，到定量的分析，這個(gè)過程的設(shè)計(jì)幫助學(xué)生建立數(shù)據(jù)研究“變化與平衡”，區(qū)別反應(yīng)正向進(jìn)行與平衡正向移動(dòng)，發(fā)展學(xué)生變化和平衡的觀念，既有微粒變化分析，又有物質(zhì)濃度大小計(jì)算，宏觀辨識(shí)與微觀探析相結(jié)合。

2.4 運(yùn)用與思考

學(xué)習(xí)某一知識(shí)的目的，無非是兩個(gè)要點(diǎn)： 一是運(yùn)用其解決生產(chǎn)、生活中的問題;二是研究與建構(gòu)這一知識(shí)體系的方法與過程。所以筆者建議設(shè)計(jì)下面三個(gè)思考題。

思考題1： 高氯酸、硫酸、硝酸和鹽酸都是強(qiáng)酸，其酸性在水溶液中差別不大。以下是某溫度下這四種酸在冰醋酸中的電離平衡常數(shù)：

從以上表格數(shù)據(jù)中判斷以下說法不正確的是（）

A. 在冰醋酸中這四種酸都沒有完全電離

B. 在冰醋酸中高氯酸是這四種酸中最強(qiáng)的

C. 在冰醋酸中硫酸的電離方程式為： H2SO42H++SO2-4

D. 水對于這四種酸的強(qiáng)弱沒有區(qū)分能力，但醋酸可以區(qū)別這四種酸的強(qiáng)弱

思考題2： 根據(jù)今天所學(xué)的內(nèi)容，你能從哪些角度設(shè)計(jì)方案，證明NH3·H2O是弱堿？

思考題3： Fe（OH）3是弱電解質(zhì)嗎？電離方程式怎樣寫？平衡常數(shù)表達(dá)式怎樣表示？

[運(yùn)用與思考]教學(xué)環(huán)節(jié)承載了兩項(xiàng)功能，一是對弱電解質(zhì)電離平衡研究的課例進(jìn)行小結(jié)，所以思考題設(shè)計(jì)需要有關(guān)“弱電解質(zhì)電離平衡建立、弱電解質(zhì)電離平衡表征與特征的研究方式”的問題，思考題1和2有效地回應(yīng)了課堂的主體;二是方法的運(yùn)用與知識(shí)的延伸[4]。所以Fe（OH）3多元弱堿電離方程式書寫及電離平衡常數(shù)的表示正是問題研究的新思路。打開思維的天窗，為理解Fe3+水解生成堿式鹽埋下伏筆，更為其他弱堿金屬陽離子水解生成堿式鹽的表達(dá)奠基。

3 啟示

教與學(xué)是互相動(dòng)態(tài)的結(jié)合，學(xué)生發(fā)展才是教學(xué)的意義所在，因此，教學(xué)更應(yīng)該打開學(xué)生思維的天窗。教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐過程，僅僅為證明CH3COOH是弱電解質(zhì)，HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，而人為地“作假”，以期待測定中出現(xiàn)“預(yù)想的效果”，便于自己的教學(xué)過程順利流暢地進(jìn)行，看似和諧的課堂，但學(xué)生缺少智慧的碰撞，更缺少真實(shí)問題的解決，仍然是舊的“傳授+記憶”那一套。而我們更需要的是真實(shí)的數(shù)據(jù)，測定25℃ 0.1mol·L-1 HCl的pH并不一定等于1，這不正與其是強(qiáng)電解質(zhì)相矛盾了嗎？產(chǎn)生認(rèn)知沖突，以此引導(dǎo)學(xué)生提出“還可以怎樣判斷與測定”“還需要研制測定什么參數(shù)的實(shí)驗(yàn)儀器”“是什么原因?qū)е缕鋚H不等于1”等問題，甚至還可能有學(xué)生提出強(qiáng)酸都是完全電離的嗎、等物質(zhì)的量濃度的強(qiáng)酸（鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸）酸性一樣強(qiáng)嗎？證據(jù)推理與數(shù)據(jù)演繹是模型認(rèn)知的兩個(gè)側(cè)面，變化與平衡既是化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，更是人與自然相處之道，我們的課堂更需要基于證據(jù)的推理、變化與平衡的視角研究生活的世界[5]。由此看來，教學(xué)的目的便是打開學(xué)生思維的天窗[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鄭國雄. 基于問題解決模式的弱電解質(zhì)的電離平衡教學(xué)[J]. 化學(xué)教與學(xué)， 2018， （3）： 14～16， 31.

[4]李發(fā)順. “強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)”的教學(xué)與反思[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2012， （12）： 36～37.

[5]何彩霞. 以化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)具體知識(shí)的教學(xué)——以“弱電解質(zhì)的電離”為例[J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2012， （6）： 3～5.

[6][美]Grant Wiggins， Jay Mc. Tighe著. 閆寒冰， 宋雪蓮， 賴平譯. 追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)（第2版）[M]. 上海： 華東師范大學(xué)出版社， 2017： 序1～2.