基于模型認(rèn)知的物料守恒表達(dá)式的教學(xué)探索

王海燕

【關(guān)鍵詞】 ?游戲教學(xué) 可視化教學(xué) 模型認(rèn)知 物料守恒

【中圖分類號(hào)】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A ? 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）23-175-02

溶液中存在的物料守恒關(guān)系，一直是高考及各種模擬考試的難點(diǎn)。究其原因，是由于內(nèi)容過于抽象、微觀不可視、溶液離子變化多樣化等特點(diǎn)，讓部分學(xué)生抓不住問題的重點(diǎn)，導(dǎo)致難以理解。以Na2CO3溶液中的物料守恒表達(dá)式的書寫為例，盡管教學(xué)時(shí)，教師努力強(qiáng)調(diào)要抓住Na元素與C元素之間的關(guān)系，但是學(xué)生一見到CO32-以及HCO3-離子的水解方程式，他們的思維迅速被變化產(chǎn)生的OH-占據(jù)了，總是覺得OH-是CO32-、HCO3-水解生成的，所以物料守恒表達(dá)式中應(yīng)該有OH-;其次，他們總是覺得Na2CO3中Na元素下角有個(gè)2，為何寫成物料守恒之后，系數(shù)2反而寫在C元素那邊？

如何以恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略，克服化學(xué)知識(shí)的抽象性，突破學(xué)生的認(rèn)知障礙，讓微觀變化可視化，是每一位化學(xué)教師要經(jīng)常思考的問題。模型方法作為思維方法和行為方式，蘊(yùn)涵著很高的認(rèn)知價(jià)值，學(xué)生一旦將模型方法內(nèi)化為自己的認(rèn)知圖式，就能獲得認(rèn)知水平的躍進(jìn)。可視化教學(xué)增加了課堂教學(xué)中“視覺”比重，強(qiáng)調(diào)了對(duì)視覺的刺激，從學(xué)生單純地“聽課”，變?yōu)槁?、看、?dòng)相結(jié)合，從教師單純地“講”，變?yōu)槎喾N形式調(diào)動(dòng)學(xué)生思維。因此，若能幫助學(xué)生建立溶液微觀模型，使得微觀變化可視，則可以大大降低學(xué)生第一次學(xué)習(xí)物料守恒表達(dá)式時(shí)抽象思維的成分，同時(shí)又為學(xué)生對(duì)物料守恒表達(dá)式的深度理解及抽象思維的形成奠定了基礎(chǔ)。

1.建立微觀模型

以Na2CO3溶液為例，用圓圈表示溶液中的微觀粒子，物料守恒模型如圖1：

學(xué)生得出物料守恒表達(dá)式的正確答案，并不代表問題的解決，課堂教學(xué)不是為了得到一個(gè)正確的表達(dá)式，而是要形成思維。因此，在教學(xué)時(shí)，需要繼續(xù)掃清學(xué)生思維形成過程中的障礙，可以設(shè)置以下問題，讓學(xué)生根據(jù)模型思考討論。

問題1：為何發(fā)生CO32-水解后，含Na元素與C元素的微粒依然保持著最初的比例關(guān)系？

問題2：Na2CO3化學(xué)式中Na元素下角標(biāo)2，為何寫出物料守恒表達(dá)式后，2卻成了含C微粒的系數(shù)？

在問題1中，CO32-在水溶液發(fā)生一系列的變化，在這個(gè)變化過程中，有變的量和不變的量，其中這不變的量背后的內(nèi)涵便是守恒思想。從不斷變化的過程中，找出不變的量，這是物料守恒表達(dá)式教學(xué)過程中所要傳達(dá)的核心素養(yǎng)。在問題2中，從下角標(biāo)2變成了系數(shù)2，如果沒有微觀模型，部分學(xué)生難以理解，這也恰恰說明了阻礙學(xué)生理解這個(gè)問題的根源是學(xué)生缺乏微粒意識(shí)和定量意識(shí)。

教學(xué)時(shí)，需要和學(xué)生說明的是，微觀模型中的CO32-水解比例與現(xiàn)實(shí)溶液中的CO32-水解比例是不一樣的，圓圈的大小比例也和真實(shí)的離子大小比例不一致。

2.對(duì)微觀模型的理解與再建

微觀模型的建立，是為了幫助學(xué)生理解變化過程，最終是要讓學(xué)生從對(duì)模型的理解上升抽象思維能力的形成，而不是止步于對(duì)微觀模型的看圖說話。因此，在上面的教學(xué)基礎(chǔ)之上，學(xué)生根據(jù)自己對(duì)上面微觀模型的理解，引導(dǎo)從溶液的微觀角度出發(fā)，自己建立溶液的微觀模型，這個(gè)過程不僅是對(duì)物料守恒思想的理解與輸出，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生微粒觀意識(shí)的形成起到推波助瀾的作用。

為了增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，可以把模型建立設(shè)計(jì)成教學(xué)游戲，小組比賽建模，再讓學(xué)生對(duì)彼此模型進(jìn)行相互評(píng)價(jià)，以此驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極性，鍛煉學(xué)生的合作精神和溝通能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力?？稍O(shè)置如下內(nèi)容，①CH3COONH4溶液;②NaHCO3溶液;③Na2S溶液。讓學(xué)生完成微觀模型建立并寫出物料守恒表達(dá)式。

3.從有“型”到無“型”，完成對(duì)物料守恒認(rèn)知的飛躍

從觀看微觀模型，到建立微觀模型，最終是要做到心中有“型”而紙上無需有“型”。最后一步轉(zhuǎn)變即是飛躍，也是本節(jié)課的最具升華價(jià)值的部分，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生的思維發(fā)展設(shè)置好階梯。因此，設(shè)置如下例題，要求學(xué)生根據(jù)自己的理解，不繪制模型，寫出物料守恒的表達(dá)式。

例題1：CH3COONa溶液中的物料守恒表達(dá)式;

例題2：CH3COOH與CH3COONa物質(zhì)的量之比為1：1的混合溶液的物料守恒表達(dá)式;

例題3：常溫下，向20mL0.

1000mol/LCH3COOH溶液中滴加0.1000mol/LNaOH溶液，混合溶液的pH變化如圖2所示，請(qǐng)寫出A點(diǎn)與C點(diǎn)的物料守恒表達(dá)式。

三個(gè)問題，梯度明顯，問題涉及的變量逐級(jí)增加。在教學(xué)時(shí)，也便于診斷學(xué)生的思維發(fā)展水平。

4.結(jié)語(yǔ)

通過微觀模型，讓學(xué)生感受微觀模擬真實(shí)情景，通過教師引導(dǎo)形成學(xué)生自己的認(rèn)知方式，再用化學(xué)語(yǔ)言將變化反饋出來，這也正是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)想要傳達(dá)的精神。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]張?zhí)烀?微觀表征的可視化嘗試與思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（10）：78.

[2]吳克勇，蔡子華.模型認(rèn)知釋讀[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（17）：11-14.

[3]陳維，張紅俊.高中化學(xué)可視化教學(xué)例談[J].化學(xué)教與學(xué)，2017（09）：28-29.