促進學(xué)生水溶液認識方式發(fā)展的高三復(fù)習(xí)研究

張朝賽

摘要：在新一輪的中學(xué)課程改革背景下，在高三水溶液體系復(fù)習(xí)過程中，仍然需要發(fā)展學(xué)生水溶液體系的認識方式，尤其是發(fā)展學(xué)生在解決問題過程中表現(xiàn)出的認識思路。文章闡述了高三水溶液體系單元復(fù)習(xí)在發(fā)展學(xué)生宏微結(jié)合、變化平衡化學(xué)核心素養(yǎng)等方面的功能和價值;以發(fā)展水溶液體系的基本認識思路為核心目標，提出了水溶液體系單元復(fù)習(xí)的基本設(shè)計思路;并以“應(yīng)用水溶液中的平衡原理解釋問題”一課為課例，分析了課例實施的過程和效果，提出了高三水溶液體系復(fù)習(xí)建議。

關(guān)鍵詞：認識方式;認識思路;水溶液;復(fù)習(xí)

文章編號：1008-0546（ 2019 ）11-0042-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.11.01l

在各種復(fù)習(xí)資料中以及高三化學(xué)復(fù)習(xí)過程中，水溶液體系的復(fù)習(xí)重點一般放在強弱電解質(zhì)的判斷、溶液pH計算、水電離出的c（H+）、離子濃度大小比較、守恒式書寫、水解溶解平衡的應(yīng)用等專題上。學(xué)生普遍感覺難，需要掌握的結(jié)論多，但是遇到實際問題時，由于思維容量大、思維鏈長，掌握的結(jié)論往往用不上或用錯。但是在2016年和2017年北京市高考理綜化學(xué)試卷中，涉及到的水溶液中的離子平衡的相關(guān)內(nèi)容卻越來越隱形化，與其他部分的內(nèi)容融合。在高三水溶液體系復(fù)習(xí)中，學(xué)生的認識方式應(yīng)該得到怎樣的發(fā)展，才能內(nèi)化宏微結(jié)合、變化平衡這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，進而提高解決問題的能力？

一、學(xué)生對水溶液體系的基本認識思路

有研究概括了水溶液體系的認識角度和認識方式，提出了從物質(zhì)到微粒種類、微粒相互作用、微粒數(shù)量再到宏觀現(xiàn)象的基本認識思路[1]。在此基礎(chǔ)上，把“物質(zhì)→微?！嗷プ饔谩饔媒Y(jié)果→宏觀現(xiàn)象”這一基本認識思路進行細化（見表1）。學(xué)生從宏觀的物質(zhì)入手，以微觀、動態(tài)、平衡的視角分析溶液中微粒的相互作用和變化，并將這種變化與宏觀現(xiàn)象聯(lián)系起來;同時，也能夠從宏觀現(xiàn)象所反映的物質(zhì)的變化等反思溶液中的微粒的變化，并為這種變化尋找可能的微粒來源以及相互作用。

二、高三水溶液體系單元復(fù)習(xí)的功能和價值

1.學(xué)生對水溶液體系的認識方式的現(xiàn)狀

進入到高三復(fù)習(xí)階段，通過問卷和訪談，發(fā)現(xiàn)學(xué)生已經(jīng)能夠?qū)τ谌苜|(zhì)、溶劑、難溶電解質(zhì)等多種認識對象以及這些認識對象在溶液中的電離、溶解、微粒之間的相互作用（電離平衡、水解平衡、溶解平衡）等形成了基本的認識，能夠分析、解釋涉及單一研究對象當改變某一個條件時水溶液體系問題，但是對于較為復(fù)雜的某一條件改變引起的溶液中多平衡體系相互作用，學(xué)生主要存在以下幾個問題：

（1）找不全溶液中所涉及的平衡體系。

（2）不能聯(lián)系所要解釋的問題選擇相關(guān)的平衡體系。

（3）不能很好從微觀、動態(tài)平衡的視角理解離子反應(yīng)。

概括下來，學(xué)生水溶液體系的認識對象和認識角度基本建立，但解決水溶液體系多種溶質(zhì)、多平衡的問題時認識思路還不夠清晰。

2.高三水溶液體系單元復(fù)習(xí)的功能和價值

近兩年北京市的高考理綜試卷中，沒有再出現(xiàn)單獨考查水溶液體系的題目，是不是這部分內(nèi)容弱化了或者不是化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容了？

（1）學(xué)生發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)明確宏微結(jié)合與變化平衡是化學(xué)核心素養(yǎng)的學(xué)科特征。水溶液體系的認識對象包括了溶質(zhì)、溶劑等宏觀物質(zhì)以及這些物質(zhì)混合時發(fā)生的化學(xué)變化，又包括了從微觀、動態(tài)平衡水平認識溶液中的粒子和粒子之間的相互作用，是中學(xué)階段發(fā)展學(xué)生宏微結(jié)合與變化平衡素養(yǎng)的重要載體。這也是學(xué)生認識某些生產(chǎn)、生活活動并繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)相關(guān)專業(yè)所必備的核心素養(yǎng)。

（2）發(fā)展水溶液體系的認識方式是深刻認識電化學(xué)、離子反應(yīng)等模塊的基礎(chǔ)

只有在微觀的、動態(tài)平衡的認識水平上認識電化學(xué)、離子反應(yīng)等相關(guān)內(nèi)容，才能從本質(zhì)上認識溶液中的離子之間的行為。以理解電化學(xué)裝置（電解池或原電池）的工作原理為例，學(xué)生只有在對于溶液中離子的行為有了深刻的理解后，才能夠描述清楚裝置中微觀粒子的變化（電極反應(yīng)、離子反應(yīng)）、粒子的移動以及移動和變化的結(jié)果。

（3）學(xué)生問題解決能力的提升

進入高三復(fù)習(xí)階段，學(xué)生所需要處理的問題往往會更加情境化、更加陌生、更加綜合。學(xué)生不僅僅要掌握水溶液體系的基本知識，更要形成和發(fā)展在處理相關(guān)問題時的基本思路方法，才能夠提高學(xué)生問題解決的能力。

（4）高考考試和評價的要求

近兩年北京市《高考考試說明》中對于水溶液體系的要求并未降低?！陡呖伎荚囌f明》樣題中：2009年26題考查FeSO4與NH4HCO3制備FeCO3的離子方程式;2015年27題考查HCO3-與Ca2+反應(yīng)生成CaC03和CO2的離子方程式;2012年25題考查NaHSO3與Na2SO3溶液的分析。近兩年北京市的高考理綜試卷中，雖然沒有再出現(xiàn)單獨考查水溶液體系的題目，但在電化學(xué)、離子反應(yīng)、實驗探究等問題中都需要學(xué)生能夠分析清楚溶液中離子種類、數(shù)量及變化等問題。這部分內(nèi)容仍然不能忽視。

三、高三水溶液體系單元復(fù)習(xí)的核心目標

水溶液體系單元復(fù)習(xí)的核心目標是要發(fā)展學(xué)生對水溶液體系的認識思路，以這樣的一種認識思路的發(fā)展貫穿整個水溶液體系單元復(fù)習(xí)。同時，認識對象從溶質(zhì)（電離平衡）、溶劑發(fā)展到質(zhì)劑相互作用以及難溶電解質(zhì)等（如圖1）。認識水平從對微粒的認識發(fā)展到多種微粒的相互作用，更是豐富以水溶液體系中的離子平衡來認識物質(zhì)性質(zhì)的認識視角。

四、課例“應(yīng)用水溶液中的平衡原理解釋問題”的實施和效果

1.教學(xué)設(shè)計與實施過程

在本節(jié)課中也選取NaHCO3溶液作為研究對象，研究向滴有酚酞的NaHCO3溶液巾滴加Al2（SO4）3溶液、NaAlO2溶液和CaCl2溶液等時溶液中的現(xiàn)象、離子方程式及微觀平衡移動原理。滴加酚酞能夠更好地幫助學(xué)生認識溶液中酸堿性的變化。

主要的教學(xué)設(shè)計包括以下幾個環(huán)節(jié)（見圖2）：環(huán)節(jié)一通過對NaHCO3溶液中滴加酚酞會變紅這一現(xiàn)象的解釋，建立基本的認識思路。環(huán)節(jié)二應(yīng)用這一認識思路解決涉及水解、電離等單一平衡的解釋、推測型任務(wù)。向NaHCO3溶液中滴加Al2（SO4）3溶液后的現(xiàn)象正確書寫離子方程式，并用離子平衡解釋原因;向NaHCO3溶液巾滴加NaAlO2溶液后的現(xiàn)象，結(jié)合離子平衡的移動推測其他產(chǎn)物。環(huán)節(jié)三應(yīng)用這一認識思路解決涉及水解、電離等多平衡的解釋型任務(wù)。

三個環(huán)節(jié)中學(xué)生完成的任務(wù)能力要求經(jīng)歷了從任務(wù)水平和思維容量兩個維度上的進階發(fā)展（見圖3）。學(xué)生從熟悉的涉及水解電離的任務(wù)入手，解決涉及水解平衡的單平衡一解釋型任務(wù)，再到解決涉及電離平衡的單平衡一推測型任務(wù)，最終涉及電離平衡及離子反應(yīng)等復(fù)雜多平衡一解釋型任務(wù)。

2.教學(xué)實施效果

教學(xué)實施后，通過調(diào)查問卷對教學(xué)效果進行了探查。對學(xué)生完成多平衡一解釋型任務(wù)的情況進行了前后測對比，并探查了對多平衡一推測型任務(wù)的完成情況。將學(xué)生在完成任務(wù)中的表現(xiàn)水平分為了依次增高的水平1至水平5五個水平，并對各水平進行了界定（見表2）。測查結(jié)果顯示，在多平衡-解釋型任務(wù)中，學(xué)生表現(xiàn)水平有明顯的提升。為了探查學(xué)生在解決更高水平的復(fù)雜多平衡一推測型任務(wù)中的認識表現(xiàn)，后測中，探查了學(xué)生對實驗5：向滴有酚酞的NaH-CO3溶液中加入鎂條實驗的認識情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在解決多平衡推測型的任務(wù)中，多數(shù)學(xué)生依然能夠運用水溶液的基本認識思路分析問題，但與多平衡-解釋型任務(wù)相比，表現(xiàn)水平下降，說明學(xué)生在處理更復(fù)雜、思維水平更高的問題時仍存在一定問題，需要在后繼復(fù)習(xí)過程巾繼續(xù)訓(xùn)練（見表3）。

五、促進學(xué)生認識方式發(fā)展的水溶液體系復(fù)習(xí)建議

根據(jù)教學(xué)效果測查的結(jié)果，并結(jié)合近幾年北京市高考試題分析，提出以下促進學(xué)生認識方式發(fā)展的水溶液體系復(fù)習(xí)建議：以發(fā)展學(xué)生的認識方式尤其是認識思路為核心目標設(shè)計教學(xué)活動;任務(wù)類型與水平要符合學(xué)生的發(fā)展水平，進階發(fā)展;要發(fā)展學(xué)生對以離子平衡視角認識物質(zhì)性質(zhì)的認識角度。

1.以發(fā)展學(xué)生的認識方式尤其是認識思路為核心目標設(shè)計教學(xué)活動

高三的水溶液的復(fù)習(xí)中，所有教學(xué)活動的設(shè)計核心目標應(yīng)該是發(fā)展學(xué)生的認識方式，尤其是認識思路。與傳統(tǒng)的高三水溶液復(fù)習(xí)相比，弱化了以往靠記憶或重復(fù)訓(xùn)練能夠掌握的離子濃度排序、守恒式書寫等問題，強化了在解決問題過程中對于認識思路的發(fā)展。以質(zhì)子守恒式書寫為例，以往會建議學(xué)生將電荷守恒和物料守恒式進行加和得到。而發(fā)展學(xué)生認識方式的教學(xué)活動設(shè)計應(yīng)該突出對于質(zhì)子守恒式本身的涵義——表示溶液巾H+/OH-的來源與去向。如CH3COONa溶液中的質(zhì)子守恒式表示溶液中的H+、OH-都來自于水，但H+有部分被CH3COO-結(jié)合成了CH3COOH分子，因此守恒式書寫為c（H+）+c（CH3COOH）=c（OH-）。這一過程中，充分運用了從物質(zhì)到溶液中微粒的來源到微粒間相互作用再到作用結(jié)果的基本認識思路，更有利于學(xué)生水溶液體系認識方式的發(fā)展。

2.任務(wù)類型與水平要符合學(xué)生的發(fā)展水平，進階發(fā)展

從課例中教學(xué)效果前后測中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生已經(jīng)能夠處理多平衡-解釋型的任務(wù)，而對于多平衡-推測型的任務(wù)依然存在著困難，需要在后繼的復(fù)習(xí)過程中繼續(xù)發(fā)展。在復(fù)習(xí)的初級階段，解釋型的任務(wù)更適合發(fā)展學(xué)生的認識思路，更符合學(xué)生從宏觀到微觀的一般認識過程。但隨著學(xué)生認識水平的提高，學(xué)生仍需要發(fā)展在解決推測型的任務(wù)過程中的認識思路。

3.要發(fā)展學(xué)生對以離子平衡視角認識物質(zhì)性質(zhì)的認識角度

經(jīng)過前期的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本上建立起物質(zhì)類別、化合價和元素周期律三個物質(zhì)性質(zhì)認識角度，將微觀、動態(tài)的離子間相互作用與宏觀上表示物質(zhì)變化的化學(xué)方程式或離子方程式相勾連，能夠很好地促進學(xué)生平衡移動的物質(zhì)性質(zhì)認識視角的發(fā)展（見圖4），能夠更多角度地認識物質(zhì)性質(zhì)[2]，進而處理離子反應(yīng)、電化學(xué)、實驗探究、工業(yè)流程等更復(fù)雜、更綜合的相關(guān)問題。

參考文獻

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[2]劉臣，何彩霞，賈同改.用問題推動學(xué)生思維過程與認識發(fā)展[J].教育與裝備研究，2017（5）：36-39

（上接第70頁）

三、教學(xué)反思

主題式教學(xué)的開展對教師的要求較高，教師要有更開闊的視野、更長遠的考量，不能僅局限在眼前知識的講解，更應(yīng)著眼于如何提升學(xué)生核心素養(yǎng)以適應(yīng)未來發(fā)展的多樣化需求上。所以在進行教學(xué)設(shè)計的時候，教師要能打破不同單元、不同年段、不同學(xué)科之間的壁壘，將相關(guān)內(nèi)容進行梳理、整合，通過創(chuàng)設(shè)情境、實驗探究、證據(jù)推理等環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

“化學(xué)平衡”內(nèi)容貫穿高巾三個年段，“合成氨反應(yīng)”在必修模塊的“氨氣的制備”“化學(xué)反應(yīng)的限度”，選修模塊的“化學(xué)平衡的移動”中多次出現(xiàn)，是極具有學(xué)科價值的一個經(jīng)典反應(yīng)，本節(jié)課圍繞“合成氨反應(yīng)”開展教學(xué)，既是主題式教學(xué)的一次嘗試，更是對科學(xué)家們的致敬。

為了及時掌握學(xué)生對于化學(xué)平衡狀態(tài)的理解程度，本堂課最后設(shè)置了一個反饋環(huán)節(jié)：在一定條件下，恒溫恒容密閉容器巾進行可逆反應(yīng)：N2+3H2催化劑2NH3，下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____。

A.單位時間內(nèi)生成n mol N2同時生成3n mol H2

B.單位時間內(nèi)生成n mol N2同時消耗3n mol H2

C.容器巾N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2

D.容器巾N2、H2、NH3的濃度保持不變

C選項通常是學(xué)生易選的一個錯誤選項，雖然通過習(xí)題強化能提高應(yīng)試技巧，但是本堂課通過環(huán)節(jié)二的鋪墊，教師引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)據(jù)素材開展了概括關(guān)聯(lián)、比較說明等活動，所以絕大多數(shù)學(xué)生沒有“踩雷”，學(xué)習(xí)效果顯著。

參考文獻

[1]袁頂國，朱德全.論主題式教學(xué)設(shè)計的內(nèi)涵、外延與特征[J].課程·教材·教法，2006，26（ 12）：19-23