初中化學(xué)“溶液”單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

◎ 周 峰

在全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的教育教學(xué)變革過程中，學(xué)科核心素養(yǎng)成為基礎(chǔ)教育關(guān)注的一大熱點(diǎn)。素養(yǎng)不會在一節(jié)課中形成，所以單元教學(xué)是課堂教學(xué)中落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體。本文聚焦“溶液”單元，建立本單元知識內(nèi)容與核心素養(yǎng)的主要關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將單元目標(biāo)貫徹于課時(shí)活動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)，在豐富學(xué)生活動(dòng)經(jīng)歷，增加學(xué)生體驗(yàn)機(jī)會的過程中，用學(xué)生不同的行為表現(xiàn)呈現(xiàn)核心素養(yǎng)的不同水平，助推學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

一、“溶液”單元分析

滬教版《化學(xué)》九年級第一學(xué)期第三章中第一單元“溶液”內(nèi)容主要為：①物質(zhì)的溶解性；②飽和溶液與不飽和溶液；③物質(zhì)的溶解度；④物質(zhì)從溶液中析出；⑤溶液的組成和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這些內(nèi)容與學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活緊密聯(lián)系，但又有一定的抽象性。

（一）單元主要內(nèi)容

本單元中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)物質(zhì)溶解的不同現(xiàn)象，了解溶液的組成，知道物質(zhì)溶解性、溶液飽和或不飽和兩種溶液狀態(tài)，理解溶解度概念、溶液結(jié)晶等現(xiàn)象，知道溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用等?！叭芙舛取笔潜締卧暮诵闹R內(nèi)容，“溶解度”不是對溶質(zhì)質(zhì)量或溶劑質(zhì)量的限度，而是對兩者比例關(guān)系的限度。在對溶液的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對溶液的認(rèn)識要從定性水平發(fā)展到定量水平，要建立溶液中各組分的比例關(guān)系決定溶液狀態(tài)的思想，同時(shí)合理調(diào)節(jié)溶液中溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量，滿足社會生產(chǎn)生活中對各種溶液的需求。

比例關(guān)系是對“定量”的一個(gè)重要認(rèn)識發(fā)展，從“比例關(guān)系”角度出發(fā)認(rèn)識溶液是本單元的重要認(rèn)識思路，最終達(dá)到學(xué)生形成認(rèn)識溶液的相應(yīng)認(rèn)識方式——既有定性又有定量；既會認(rèn)識靜態(tài)的溶液狀態(tài)又會分析動(dòng)態(tài)的狀態(tài)改變?；谶@種思考，筆者梳理出本單元的知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 “溶液”單元的知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)框架

（二）學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)本單元之前已具備的知識有：物質(zhì)分類，純凈物和混合物，粗鹽提純中食鹽、泥沙的溶解能力不同。本單元的內(nèi)容與生活聯(lián)系緊密，基于生活中的水或飲料等物質(zhì)，學(xué)生有一定的認(rèn)識基礎(chǔ)和生活常識，能從溶質(zhì)、溶劑種類或溶質(zhì)、溶劑、溶液的質(zhì)量來識別溶液，但沒有對溶液組成的深刻理解；知道“溶液各處都是均勻的”，但其實(shí)質(zhì)代表什么并不清楚。對溶液的認(rèn)識，學(xué)生還存在一些難點(diǎn)問題：①學(xué)習(xí)停留在對溶液的直觀印象。一杯無色溶液，學(xué)生容易遺漏看不見的溶質(zhì)；一杯沒有固體剩余的溶液，學(xué)生容易認(rèn)為它是不飽和溶液；學(xué)生主動(dòng)從溶質(zhì)、溶劑的視角分別分析溶液組成的意識不強(qiáng)。②只關(guān)注溶質(zhì)或溶劑具體的量，沒有比例量的認(rèn)識角度。

看到固體不能完全溶解，學(xué)生知道了溶解是有限度的；加一定量水后，固體溶解了，由此學(xué)生很容易建立物質(zhì)溶解能力就是指溶質(zhì)質(zhì)量的多少，而溶質(zhì)的質(zhì)量與水的質(zhì)量相關(guān)。生活常識也讓學(xué)生知道水多，溶解的鹽或糖就多。因此，學(xué)生頭腦中的定量意識，更多的是指溶質(zhì)的具體量或溶劑的具體量，是孤立地看待溶質(zhì)質(zhì)量或溶劑質(zhì)量，缺乏用溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量的比例量來描述溶液組成的認(rèn)識角度，沒有建立用溶質(zhì)、溶劑和溶液的“量”內(nèi)在聯(lián)系表述溶液組成意識，沒有構(gòu)建用溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量和溶液質(zhì)量的“比例量”處理溶液問題的思路。

綜上所述，基于對溶液核心知識和學(xué)生認(rèn)知現(xiàn)狀的分析，在本單元內(nèi)容中，要發(fā)展學(xué)生的定量認(rèn)知角度，盡早讓學(xué)生對溶液的認(rèn)識從關(guān)注單一的溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量的比例量或溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量的比例量。

二、以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

教師應(yīng)幫助學(xué)生形成系統(tǒng)化的溶液知識結(jié)構(gòu)，建立認(rèn)識溶液不僅從溶液的溶質(zhì)種類或溶劑種類來區(qū)分不同溶液，更要加強(qiáng)從溶質(zhì)、溶劑、溶液的質(zhì)量比例量的角度認(rèn)識溶液組成，基于溶質(zhì)、溶劑、溶液質(zhì)量的比例量認(rèn)識物質(zhì)溶解能力和溶液狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。把對溶液“比例關(guān)系”的定量認(rèn)識轉(zhuǎn)化為解決綜合復(fù)雜問題的思路與方法，是深化學(xué)生認(rèn)識，發(fā)展學(xué)生思維的關(guān)鍵?；谏鲜龇治?，筆者確定如下單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（1）通過利用控制變量思想設(shè)計(jì)“探究影響物質(zhì)溶解能力因素”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，體會科學(xué)探究的基本過程（提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和收集證據(jù)，分析現(xiàn)象和得出結(jié)論等）。

（2）通過對不同實(shí)驗(yàn)方案的對比分析，初步建立比較不同物質(zhì)溶解性的基本思路和方法。

（3）通過“實(shí)現(xiàn)飽和溶液和不飽和溶液轉(zhuǎn)化”“用折光儀測不同溶液的數(shù)值”等活動(dòng)，尋找判斷某物質(zhì)飽和或不飽和溶液的證據(jù)，建立某溫度下飽和溶液中溶質(zhì)、溶劑的質(zhì)量比是一個(gè)定值思想。

（4）通過“配制不同顏色硫酸銅溶液”等活動(dòng)，分析不同溶液的溶質(zhì)、溶劑和溶液質(zhì)量比值，用銅離子試紙進(jìn)一步證明不同質(zhì)量的溶液可以有相同的性質(zhì)，進(jìn)一步鞏固從溶液中各組分的比值認(rèn)識溶液的視角。

（5）學(xué)會從物質(zhì)溶解度視角分析生活中的不同析晶現(xiàn)象，深刻認(rèn)識化學(xué)對人民美好生活的貢獻(xiàn)。

三 、本單元中部分課時(shí)活動(dòng)設(shè)計(jì)分析

依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，筆者調(diào)整了本單元的課時(shí)教學(xué)內(nèi)容先后順序，以“比例關(guān)系”為統(tǒng)領(lǐng)，將物質(zhì)的溶解性、飽和溶液與不飽和溶液、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定為本單元的前三個(gè)課時(shí)，溶解度和溶液結(jié)晶緊隨其后；前三個(gè)課時(shí)構(gòu)建從“比例關(guān)系”新角度認(rèn)識溶液，體現(xiàn)知識的連貫性和遞進(jìn)性，后兩個(gè)課時(shí)進(jìn)一步形成解決溶液析晶等復(fù)雜問題的基本思路與方法，使各課時(shí)內(nèi)容聯(lián)結(jié)為一個(gè)有組織體系的內(nèi)容整體。

以往教學(xué)中，教師更關(guān)注讓學(xué)生利用公式進(jìn)行溶解度或溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算訓(xùn)練，而本單元的學(xué)習(xí)要淡化公式計(jì)算，幫學(xué)生建立認(rèn)識溶液的角度，這個(gè)角度也可以稱為是一個(gè)認(rèn)知模型——比例關(guān)系模型。不管是判斷飽和溶液或不飽和溶液，還是比較物質(zhì)的溶解性，或者構(gòu)建重要概念溶解度，學(xué)生都可以利用這個(gè)“比例關(guān)系模型”進(jìn)行思考。在不同的課時(shí)中，通過設(shè)計(jì)有一定挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)和驅(qū)動(dòng)性問題，組織學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究、分析推理、關(guān)聯(lián)概括、解釋說明等學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生積累活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”和“科學(xué)探究和創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

課時(shí)1 物質(zhì)的溶解性1

“溶解性”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)見表1。

表1 “溶解性”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

【設(shè)計(jì)說明】 在單元學(xué)習(xí)主題教學(xué)引入階段，基于生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生提出影響物質(zhì)溶解能力的幾個(gè)因素，先自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明溫度對物質(zhì)溶解性的影響，鞏固用控制變量思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思路。呈現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，辨析物質(zhì)的溶解性與溶劑質(zhì)量的關(guān)系，得出表征溶解性的理論模型：溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑質(zhì)量比，而不是用溶質(zhì)質(zhì)量表征。根據(jù)溶解性的理論模型，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較白糖、食鹽的溶解性，學(xué)生基于對溶解性的模型表征（溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量比）和控制變量思想，可以設(shè)計(jì)出至少兩種方案（同樣多的水中比溶質(zhì)的多少；溶解同樣多的固體比水的多少等）。

課時(shí)2：飽和溶液與不飽和溶液2

“飽和溶液與不飽和溶液”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)見表2。

表2 “飽和溶液與不飽和溶液”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

【設(shè)計(jì)說明】 以學(xué)生為中心，讓學(xué)生自己配制常溫下食鹽的飽和溶液或不飽和溶液，并讓學(xué)生證明其配制溶液的狀態(tài)。一杯無固體剩下的溶液狀態(tài)的判斷可通過繼續(xù)加入少量該固體，觀察加入的固體是否溶解得出結(jié)論。此內(nèi)容進(jìn)行理論分析比較容易，但實(shí)際操作上很難分辨清楚“溶解了一點(diǎn)” 或“一點(diǎn)都不溶解”情況。為了解決這個(gè)問題，教師引入了“折光儀”測不同狀態(tài)溶液的折光率，發(fā)現(xiàn)兩種不同狀態(tài)溶液的折光率有一定規(guī)律：同一溫度下，不同質(zhì)量飽和溶液的折光數(shù)值是定值，不飽和溶液的折光數(shù)值一定小于飽和溶液的折光數(shù)值；發(fā)現(xiàn)這個(gè)規(guī)律后，再用折光儀測自己所配的溶液，馬上就可以判斷出溶液的狀態(tài)。整個(gè)活動(dòng)過程開放性很大，不同學(xué)生配制的不同溶液的數(shù)值不同，學(xué)生配制要從這些數(shù)值中尋找規(guī)律，體會數(shù)值的同或不同與兩種溶液狀態(tài)的關(guān)系而不是僅僅關(guān)注溶液中溶質(zhì)或溶劑的質(zhì)量。 用折光儀測溶液數(shù)值并判斷溶液狀態(tài)的活動(dòng)，實(shí)際上讓學(xué)生真正進(jìn)入研究溶質(zhì)、溶劑、溶液比值的視角，為后面溶解度、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的學(xué)習(xí)打下遷移的基礎(chǔ)。

課時(shí)3 溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)3

“溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)見表3。

表3 “溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

【設(shè)計(jì)說明】 通過要求學(xué)生配不同深淺顏色的硫酸銅溶液，呈現(xiàn)不同組的溶液取用的溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量的不同。學(xué)生從顏色和溶質(zhì)，溶劑質(zhì)量的相互聯(lián)系中，初步構(gòu)建出溶液顏色不取決于溶質(zhì)質(zhì)量，而是取決于溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量的比例量；從不同質(zhì)量的硫酸銅飽和溶液的顏色相同，進(jìn)一步與舊知“飽和溶液中溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量比是一個(gè)定值”建立聯(lián)系；在寫標(biāo)簽說明時(shí)思考能描述該溶液確定性的性質(zhì)是什么，進(jìn)一步鞏固對溶質(zhì)、溶劑、溶液質(zhì)量比例量的認(rèn)識，最后自主建構(gòu)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)概念。

三節(jié)課都是從關(guān)注具體的溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量到關(guān)注溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量的比值，從而建立對溶液中組成成分“比例量”的認(rèn)識發(fā)展，加深對溶液的認(rèn)識。每一節(jié)課中的活動(dòng)都有不同水平的素養(yǎng)體現(xiàn)，并且隨著課時(shí)教學(xué)內(nèi)容的推進(jìn)，學(xué)生的活動(dòng)也逐漸更有方向。在循序漸進(jìn)中，學(xué)生從知道“均一性”這個(gè)詞到理解“均一性”含義，再到運(yùn)用它區(qū)分溶液狀態(tài)，標(biāo)識溶液等。三節(jié)課都注重對“溶解性”“飽和溶液”“不飽和溶液”“溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)”等重要概念的本質(zhì)探尋，在活動(dòng)中讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和理解事實(shí)、概念等知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，由此構(gòu)成有整體聯(lián)系的，能凸顯“溶液”內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)框架。此知識結(jié)構(gòu)框架便于后續(xù)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)溶解度、溶液結(jié)晶等內(nèi)容，深化學(xué)生對溶液內(nèi)容的理解與運(yùn)用。

四、課時(shí)活動(dòng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本單元的課時(shí)活動(dòng)內(nèi)容、活動(dòng)形式不同程度地體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”和“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”兩個(gè)方面的學(xué)科素養(yǎng)。每課時(shí)都設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)和活動(dòng)反思，讓學(xué)生充分經(jīng)歷活動(dòng)探究、合作交流、展示評價(jià)、梳理總結(jié)等過程，在一系列逐漸進(jìn)階的活動(dòng)中促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。設(shè)計(jì)課時(shí)活動(dòng)時(shí)，教師需要關(guān)注以下三個(gè)方面。

（一）活動(dòng)與目標(biāo)的一致性

不同的課時(shí)活動(dòng)要匹配不同的課時(shí)目標(biāo)，并對應(yīng)不同水平的核心素養(yǎng)，不同的活動(dòng)形式對應(yīng)不同的素養(yǎng)水平層次。

課時(shí)1中主要活動(dòng)“探究影響物質(zhì)溶解能力的因素”中的關(guān)鍵策略是控制變量思想的運(yùn)用。設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)(改變一個(gè)自變量，控制其他條件，測定因變量的變化，形成結(jié)論），體現(xiàn)的是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”第一水平——能從物質(zhì)及其變化的事實(shí)中提取證據(jù)，對有關(guān)的化學(xué)問題提出假設(shè)，能依據(jù)證據(jù)證明或證偽假設(shè)。

課時(shí)2中主要活動(dòng)“利用折光儀濃度計(jì)判斷溶液狀態(tài)”的關(guān)鍵策略是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系，主要體現(xiàn)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”第二水平——從不同視角分析問題，推出合理結(jié)論。

課時(shí)3中主要活動(dòng)“探究兩份硫酸銅溶液顏色深淺不同的原因” 體現(xiàn)的是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”第三水平——能從定性與定量結(jié)合上收集證據(jù)，能通過定性分析和定量計(jì)算推出合理的結(jié)論。

（二）活動(dòng)與活動(dòng)間的遞進(jìn)性

本單元的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了不同課之間的活動(dòng)關(guān)系，力圖通過活動(dòng)間的緊密聯(lián)系，體現(xiàn)出學(xué)生認(rèn)識能力發(fā)展的進(jìn)階。在課時(shí)1中通過比較食鹽和蔗糖溶解能力的不同實(shí)驗(yàn)，初步讓學(xué)生建立了溶解能力是指溶質(zhì)和溶劑關(guān)系，是兩者的比例量而不是僅僅指溶質(zhì)或溶劑單一量的多少；在課時(shí)2中通過用折光儀測不同狀態(tài)溶液的折光數(shù)據(jù)來快速判斷溶液的狀態(tài)，進(jìn)一步體會出一定溫度下，同一溶質(zhì)的不同質(zhì)量的飽和溶液的數(shù)據(jù)是固定的，說明此時(shí)飽和溶液中溶質(zhì)和溶劑質(zhì)量的比值是固定的，改變條件，會使這個(gè)比值發(fā)生變化，在課時(shí)3中通過學(xué)生用不同固體和水的質(zhì)量配制顏色不一的溶液，同時(shí)給燒杯內(nèi)溶液填補(bǔ)標(biāo)簽信息的活動(dòng)，讓學(xué)生再次建立描述溶液的兩個(gè)角度：①從溶質(zhì)、溶劑進(jìn)行定性描述；②從溶質(zhì)、溶劑、溶液質(zhì)量的比值進(jìn)行定量描述。最終，讓學(xué)生對溶液的認(rèn)知方式從關(guān)注單一質(zhì)量到關(guān)注組分質(zhì)量的比值，對溶液性質(zhì)的認(rèn)識就更深刻。

（三）活動(dòng)與問題的聯(lián)系性

學(xué)生在活動(dòng)中經(jīng)歷過程，記錄經(jīng)驗(yàn)，并能提出問題；或在活動(dòng)探究后，經(jīng)過研討，解釋說明等活動(dòng)形式，經(jīng)歷自主解決問題的過程。課時(shí)1通過兩個(gè)活動(dòng)中相同的現(xiàn)象，引發(fā)出核心問題：固體溶解了，溫度是影響溶解性因素，那么水的多少是影響因素么？課時(shí)2在活動(dòng)后提出：如何快速知道溶液狀態(tài)？課時(shí)3在活動(dòng)后提出：如何給該溶液寫標(biāo)簽說明？這些問題，都不是學(xué)生查找教材就可找到答案的，都必須結(jié)合活動(dòng)進(jìn)行思考，才能進(jìn)行問題解決的?；顒?dòng)和問題是緊密聯(lián)系的，根據(jù)核心問題設(shè)計(jì)相應(yīng)的活動(dòng)或者通過相關(guān)的活動(dòng)引發(fā)學(xué)生自主提出問題，問題的類型和解決問題的目的不同，選擇的活動(dòng)形式也會不同。

注釋：

1.本案例由上海外國語大學(xué)松江外國語學(xué)校梁秀華提供。

2.本案例由華東師范大學(xué)松江實(shí)驗(yàn)中學(xué)劉懿雯提供。

3.本案例由華東師范大學(xué)松江實(shí)驗(yàn)中學(xué)盛文強(qiáng)提供。