基于学科核心素养的高中化学教学设计

武光荣

[摘 要]化学是具体的，化学又是抽象的。在日常课堂教学中将化学学科知识实验化、微型化和数字化，同时运用比较法、比喻法、图像法，有利于落实学生化学核心素养的培养。以《弱电解质的电离平衡》的教学为例，充分展现如何在课堂教学中落实学生化学核心素养的培养目标。

[关键词]化学核心素养；弱电解质；电离平衡；教学设计

[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）26-0062-03

一、设计思想与理论依据

高中化学核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任。化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径。知识实验化，有助于培养学生宏观辨识与微观探析的能力；实验微型化，有助于培养学生的科学态度与社会责任，体现“绿色化学”观念；实验数字化，可让学生在感受到高新科技时代气息的同时，从动态的角度认识微观世界的本质，有助于培养学生的创新能力。以上这些都有助于落实化学核心素养的培养目标。

美国著名的教育心理学家奥苏贝尔在其提出的“有意义接受学习理论”中，强调要想真正实现有意义的学习，关键是要在当前所学的新知识与学习者原有认知结构中的某个方面之间建立起非任意的实质性联系。因此，在教学设计中运用比较法、比喻法等方法，可以有效降低新知识的认知难度，提高学生的研究兴趣，提高实验效果，提升课堂效益。

二、教材分析

《弱电解质的电离平衡》是沪教版化学教材《探究电解质溶液的性质》中的第1节《电解质的电离》第3课时的内容。

自然界中到处存在着电解质，浩瀚的海洋是含有众多电解质的宝库，众多的生理反应也离不开电解质的作用。因此，探究电解质在水溶液中的电离过程，认识电离平衡的本质以及电离平衡的移动规律，在认识自然、保护自然、与自然和谐发展中都发挥着重要作用，是高中化学中非常重要的一个内容。

三、学情分析

1.知识基础

学生已经掌握了电解质与非电解质、强电解质与弱电解质、电解质的电离以及化学平衡移动的相关知识，具备基本的实验探究能力，且具有一定的分析问题和解决问题的能力。

2. 思维水平

基于学生的思维水平在难度和深度上需要适当降低，从学生最熟悉的HCl与CH3COOH入手，引导学生通过生活经验、理论分析和实验探究，进而从微观世界来认识物质在水溶液中的存在状态及行为，学会运用比较思维（求同求异）、微粒观和平衡移动观等方法去分析和解决问题。

3. 心理及态度

课堂总体气氛较为活跃，互动氛围良好，学生能够在教师的引导下积极思考和回答问题。

四、教學目标

1. 知识与技能

（1）能理解强电解质与弱电解质的区别，复述电离平衡的概念，归纳电离平衡的特征。

（2）能列举温度、浓度等影响电离平衡的外界因素，并能根据勒夏特列原理解释这些外界因素对电离平衡移动的影响。

2. 过程与方法

通过分析HCl与CH3COOH的异同，得出鉴别强弱电解质的方法，从更深层次认识弱电解质的电离平衡，认识物质变化中内因和外因的辩证关系，学习从现象到本质的思维方法。

体验用比较与分类、推理与验证的方法，对事实材料进行分析与整合，实现知识的同化与迁移，提升思维品质。

3. 情感态度与价值观

通过对弱电解质的电离平衡及平衡移动的学习，初步建立事物之间的联系和转化等辩证观，感悟化学的微粒观、平衡移动观，养成辩证分析问题的意识与习惯。

五、教学重点与难点

（1）重点：弱电解质的电离平衡及其平衡的移动。

（2）难点：用勒夏特列原理解释电离平衡的移动。

六、教学过程

活动1：宏观辨识

创设情境：实验盒中有A、B两种酸，浓度都是0.1mol/L，一瓶是醋酸，一瓶是盐酸。结合已学知识，思考并讨论0.1mol/L盐酸与0.1mol/L醋酸的异同，设计实验方案并预测实验结果。

[设计意图]学生在宏观和微观上对盐酸的认识比较透彻，通过比较相同浓度的两种酸的相同点和不同点，设计鉴别方案并预测实验的结果，再通过讨论，可加深学生对弱电解质部分电离的印象，再次体会结构决定性质，微观决定宏观。

活动2：实验探究，证据推理

向学生提供实验药品及仪器，验证活动1中讨论的方案。仪器及药品：0.1mol/L的盐酸和醋酸、CaCO3、精密pH试纸（0.5～5）、pH计、微型导电仪、点滴板、玻璃棒、药匙等。

活动1、2的效果：学生提出的方案基本上都着眼于一个是强电解质、一个是弱电解质，一个是全部电离、一个是部分电离，溶液中氢离子浓度不同，从而鉴别出这两种酸。用点滴板代替试管测定CaCO3粉末与两种酸反应速率的快慢，在不影响实验效果的同时可以节约药品用量。用微型导电仪也可以大大节约药品用量。

活动3：微观探析

以上活动基于宏观辨识，接下来要进入微观探析环节。进一步提出问题：这两种酸中的微粒有何不同？如何把这两种酸的电离用化学语言表达出来？

常温下，0.1mol/L醋酸中每一千个醋酸分子中只有约13个醋酸分子发生电离，其余绝大多数是以醋酸分子的形式存在。通过比喻，能够使学生更易于理解醋酸的部分电离以及电离平衡。

活动4：变化观念与平衡思想

如何让这个电离平衡动起来呢？哪些条件的改变会使电离平衡发生移动？

由于课堂上现场做数字化实验时间过于紧张，因此可借助数字化实验图像帮助分析电离平衡移动，具体分析如下：

I.升温：由于电离过程需要吸热，据此先让学生预测各个相关量的变化情况，然后结合图1进行分析。在一定温度范围内，随着温度的升高溶液的导电率升高，说明溶液中离子浓度升高，平衡向电离方向移动，“越热越电离”。

II.加水稀释：对0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的醋酸分别稀释10倍，由于氯化氢是强电解质，稀释10倍后氢离子浓度降低至原来的1/10，即0.01mol/L，pH变化1个单位，结合图像发现基本如此，而醋酸的稀释，假设平衡不移动，pH的变化应与盐酸类似。但事实并非如此，pH变化的幅度小于1，说明在稀释过程中，醋酸体系在抵抗这种稀释，氢离子得到补充，所以平衡向电离方向移动，“越稀越电离”。

为了便于学生理解“越稀越电离”，教师可做如下比喻：用两个好朋友手拉手来比喻醋酸分子，用大量人群比喻水分子。这两个好朋友手拉手在广场上散步，這时候突然来了一大波人，于是这两个好朋友就被人群冲散了，两个人想再重新拉起手已变得很困难，比喻稀溶液中离子之间发生碰撞重新结合成分子的概率大大降低。

进一步加深难度，设问：如果对冰醋酸进行加水稀释，结果会怎样？

加水稀释，电离程度增大，使离子浓度增大，但是溶液体积增大，会使离子浓度减小。同时受上面两个因素的影响，结果如何，要看二者谁占主导。

如图4所示，导电率达到最大值之前，电离占主导，离子浓度逐渐增大，导电率增大，达到最大值之后，稀释作用占主导，所以离子浓度逐渐减小，导电率下降。

III.加微量NaOH：将少量NaOH固体比喻为强盗，专门抢氢离子，NaOH一次性就可以将盐酸的氢离子抢完，而由于醋酸氢离子量少，所以是逐步进行的，当抢掉现有的氢离子后，醋酸分子又会补充部分氢离子，继续被抢，直至NaOH消耗完。

IV.同离子效应：将NaCl（g）和CH3COONa（s）比喻为春节的压岁钱，现金增加了，就把这些多出来的现金储存起来，所以平衡向分子化的方向移动。

活动5：科学精神与社会责任

地球是一个水球，江、河、湖、海、地下水，其实都是电解质溶液，存在许多的电离平衡。我们要善于利用电离平衡知识来研究和保护这种平衡，这也是我们学习电离平衡的另一层意义所在。

七、教学反思

将化学学科知识实验化、数字化和微型化是对当前高中化学实验教学的创新和改革，有助于激发学生学习兴趣，提升学生宏观辨识与微观探析意识、变化观念与平衡思想意识、证据推理与模型认知意识、实验探究与创新意识及科学精神与社会责任意识，能够全面体现化学核心素养。通过综合运用比较法、比喻法以及数字化实验图像，有利于学生主动参与，开阔思路，培养良好的学习方法，形成科学的思维方式，提升解决问题的能力。

（责任编辑 罗 艳）