高飛

[摘 要]

應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法嘗試以“水的電離”知識為起點(diǎn)及中心，通過情景創(chuàng)設(shè)、問題設(shè)置、對話學(xué)習(xí)等方法和手段，對專題內(nèi)容進(jìn)行歸類，形成具有一定概括性的知識體系，最終完成對專題諸多重要概念和核心知識的多維度理解與建構(gòu)，形成了對知識更為全面的認(rèn)識和理解，給學(xué)生以指導(dǎo)，給教師以參考。

[關(guān)鍵詞]

高中化學(xué)；疑難問題；隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法

一、“水的電離”知識在教材中的地位

蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第三專題探討的是溶液中的離子反應(yīng)，整個(gè)專題以理論知識為主，內(nèi)容比較抽象且綜合性強(qiáng)，并蘊(yùn)含宏觀和微觀、定性及定量等科學(xué)觀念、思想方法，涉及電離理論、平衡理論、酸堿理論等化學(xué)學(xué)科的重要理論知識，這些思想方法和理論知識影響著許許多多溶液中的化學(xué)反應(yīng)，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、食品及教學(xué)、科研中均具有重要地位。

從教材的具體安排來看，為了順利承接和自然過渡，在學(xué)習(xí)上一專題“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”的基礎(chǔ)上，本專題首先從氣相平衡進(jìn)入溶液中——從化學(xué)平衡引發(fā)對水溶液中弱電解質(zhì)電離情況的思考和分析，然后再引出弱電解質(zhì)水的電離及平衡問題的討論與剖析，接著展開水溶液的酸堿性判斷及鹽類水解的探討。不難看出“水的電離”知識具有承上啟下的重要作用，它既有化學(xué)平衡的具體體現(xiàn)，是弱電解質(zhì)電離內(nèi)容的延伸和拓展，也是后續(xù)學(xué)習(xí)鹽類水解等知識的基礎(chǔ)所在，是幾乎所有在溶液中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)均適用和需要考慮的普遍規(guī)律。

基于以上原因，水的電離及平衡知識是高中化學(xué)中的重點(diǎn)知識，是各省市高考、化學(xué)競賽等各級各類考試試題中的核心考點(diǎn)，當(dāng)然也是學(xué)生學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)。我們先來關(guān)注幾個(gè)與其相關(guān)的疑難問題（以題目的形式呈現(xiàn)），目的之一是為深度思考和解決這類疑難問題提供參考，其二，以示基于以上討論之背景知識的重要性。

二、與“水的電離”知識相關(guān)的幾個(gè)疑難問題及分析

例1.常溫下，向一定體積0.1 mol·L-1 CH3COOH稀溶液中加水稀釋后，下列各項(xiàng)如何變化？（填寫“增大”“減小”或“不變”）（1）c（H+）__________（2）c（OH-）__________。

解析：首先，該溶液中需要考慮的兩個(gè)主要平衡是CH3COOH[]CH3COO-+H+和H2O[]H++OH-，當(dāng)加水稀釋時(shí)，依據(jù)“越稀越電離”的判斷方法，醋酸的電離被促進(jìn)，n（H+）增大，但由于加入了水，溶液的體積增大是主要的，故c（H+）減?。荒敲?，c（OH-）也是減小的嗎？實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)當(dāng)溫度不變時(shí)，Kw不變，c（H+）減小，故而得出c（OH-）是增大的。問題是，如何解釋呢？事實(shí)上，在酸的溶液中，水的電離受到了抑制，加水稀釋時(shí)，c（H+）減小，導(dǎo)致酸對水電離的抑制減弱了，與加水前相比，相當(dāng)于促進(jìn)了，則水電離出的c（H+）和c（OH-）均增大，但需要特別注意的是水電離出的OH-就是該溶液中所有的OH-，而H+主要來自于酸，水提供的相對可以忽略，故加水稀釋時(shí)，溶液中的OH-濃度是增大的，而H+及其他微粒的濃度都是減小的。

評析：該題目看似主要涉及水溶液中電解質(zhì)的電離平衡知識，實(shí)際上關(guān)鍵卻是要考慮和結(jié)合水的電離知識。解答時(shí)容易出錯(cuò)的是不能抓住問題的主要矛盾，不能很好地利用勒夏特列原理、Kw特點(diǎn)正確思考，容易得出溶液體積增大導(dǎo)致所有微粒濃度都減小的錯(cuò)誤結(jié)論。

例2.25℃時(shí)，將pH為8的NaOH溶液與pH為10的NaOH溶液等體積混合后，所得溶液的氫離子濃度最接近于（ ）

A.1/2（10-8+10-10）mol·L-1 B.（10-8+10-10）mol·L-1

C.1/2（10-6+10-4）mol·L-1 D.2×10-10 mol·L-1

解析：25℃時(shí)，pH=8的NaOH溶液中c（OH-）=10-6 mol·L-1，pH=10的NaOH溶液中c（OH-）=10-4 mol·L-1，將二者等體積混合后，c（OH-）混= 1/2（10-6+10-4）mol·L-1，25℃時(shí)，Kw=10-14，溶液中c（H+）= Kw/c（OH-） =2×10-14/（10-6+10-4）≈2×10-10 mol·L-1。故答案為D。

評析：解答該題時(shí)，容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是不遵循酸堿混合溶液離子濃度計(jì)算的基本規(guī)律，即應(yīng)該先判斷混合后溶液的酸堿性，若呈酸性，就直接求算c（H+），再依據(jù)公式求出pH；若混合后呈堿性，則必須先依據(jù)混合前的pH求算c（OH-），再依據(jù)25℃時(shí)Kw為1×10-14得c（H+），最后求得pH，否則就會(huì)出錯(cuò)。該試題中，混合后的溶液當(dāng)然呈堿性，若依據(jù)混合前的pH直接求算混合后的c（H+）=1/2（10-8+10-10），即得出錯(cuò)誤的結(jié)果A選項(xiàng)，約為5×10-9 mol·L-1。那么，為什么這種計(jì)算的方法不對呢？原因是：在NaOH溶液中，H+只來自于水的電離，OH-主要來自于堿的電離，由于體積的變化，兩種堿在混合前后對水的電離平衡的影響（抑制）發(fā)生了變化，水電離出的H+的量發(fā)生了變化，而水電離出的H+就是溶液中總的H+，不可近似處理，更不能忽略。相反，由于水電離出的OH-遠(yuǎn)少于NaOH的OH-，而NaOH提供的OH-的物質(zhì)的量不會(huì)改變。故根據(jù)混合前的H+ 計(jì)算就出錯(cuò)了，先依OH-算則沒有問題。

例3.常溫下，一定濃度的某溶液中，由水電離出的c（OH-）= 10-4 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析：常溫時(shí)，由水電離出的c（OH-）= 10-4 mol·L-1>10-7 mol·L-1，則說明水的電離被促進(jìn)了，由于A、B選項(xiàng)中均是能水解的鹽類物質(zhì)，會(huì)促進(jìn)水的電離，故答案是A、B。

評析：這類試題難度不算大，關(guān)鍵的是要分清給出的是水電離出的H+ 或OH-還是溶液中總的H+ 或OH-的濃度，然后再分析判斷水的電離被促進(jìn)還是被抑制了，從而確定該溶液中存在的是什么類型的溶質(zhì)。“疑難”就疑難在具備這樣的該題目容易出錯(cuò)的地方在于：由于審題不清或?qū)﹄娊赓|(zhì)對水平衡的影響、溶液酸堿性的判斷等基礎(chǔ)知識掌握不扎實(shí)直接由c（OH-）= 10-4 mol·L-1>10-7 mol·L-1的信息簡單得出溶液一定顯堿性的錯(cuò)誤結(jié)論，從而錯(cuò)選B、C。

變式1.常溫下，一定濃度的某溶液中，由水電離出的c（OH-）= 10-13 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析與評析同上：水的電離被抑制，選擇C、D。

變式2.常溫下，一定濃度的某溶液中，c（OH-）= 10-5 mol·L-1，則該溶液中的溶質(zhì)可能是（ ）

A.Al2（SO4）3 B.CH3COONa C.NaOH D.H2SO4

解析：溶液中的c（OH-）= 10-5 mol·L-1，與前兩題不同的是該c（OH-）指的是溶液中總的OH-的濃度。說明溶液顯堿性，那么水中的溶質(zhì)可能是直接加的堿，也可能是水解顯堿性的鹽類，故選擇B、C。

評析：本題關(guān)鍵的一點(diǎn)就是給出的c（OH-）指的是溶液中總的OH-的濃度而非水電離出的，必須要分清。其次就是不同溶質(zhì)對水的電離平衡的影響問題和酸堿性的判斷了。

所以，例3的三個(gè)問題的“疑難”點(diǎn)也許不是題目本身，而是具有能將溶液中離子的大小關(guān)系、鹽類的水解等知識與“水的電離”建立聯(lián)系，從而解決問題的解題思維和能力。

總之，從以上的問題中我們同樣可以體會(huì)到水的電離知識承載著弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解等所在專題諸多的知識以及它們之間的關(guān)系與聯(lián)系。從某種意義上說，只有深刻地認(rèn)識和把握了水的電離相關(guān)知識，才能靈活運(yùn)用勒夏特列原理、平衡常數(shù)等事實(shí)、技能、概念、原理知識去解決水溶液中反應(yīng)及平衡的各種問題。

三、應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法設(shè)計(jì)“水的電離”相關(guān)復(fù)習(xí)課

（一）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法

隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法是基于建構(gòu)主義學(xué)派的認(rèn)知靈活理論，其教學(xué)思想認(rèn)為：學(xué)習(xí)者可以隨意通過不同途徑、從不同角度進(jìn)入同樣教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從而獲得對同一學(xué)習(xí)對象或同一問題的更為全面的認(rèn)識和理解。其目標(biāo)和宗旨是要提高學(xué)習(xí)者的理解能力和靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。一般包含呈現(xiàn)基本情境、隨機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)、思維發(fā)展訓(xùn)練、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)效果評價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)[1]。

同時(shí)，在這種教學(xué)思想主導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計(jì)在主張基于情境、案例、問題解決的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對知識的建構(gòu)，并追求使教學(xué)內(nèi)容高度聯(lián)系的知識整體，而不是孤立或分割的。

水的電離知識貫穿于專題的始終，我們完全可以由水展開，給學(xué)生一個(gè)統(tǒng)領(lǐng)的認(rèn)識和總結(jié)。下面筆者通過以水的電離知識為起點(diǎn)和基礎(chǔ)的本專題隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法復(fù)習(xí)案例，簡要闡述該教學(xué)法在高中化學(xué)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用，以期同行參考。

（二）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)關(guān)系（見圖1）

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圖1 隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)關(guān)系圖示

（三）隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專題復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)流程（見圖2）及簡案

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圖2 隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法下的專題復(fù)習(xí)課教學(xué)流程

環(huán)節(jié)1 呈現(xiàn)基本情境——實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)演示1：蒸餾水的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)、蒸餾水中分別加入少許冰醋酸和醋酸鈉后再做對比導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。然后逐步討論解決。

實(shí)驗(yàn)演示2：用pH計(jì)測量純水、醋酸溶液、醋酸鈉溶液的pH，再測量適度加熱后的各自pH并記錄（為了節(jié)約時(shí)間，可讓同學(xué)上臺同時(shí)測量）。

拋出問題：水為什么能夠?qū)щ?？請同學(xué)們談?wù)勛约旱南敕ā?/p>

環(huán)節(jié)2 隨機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)——學(xué)生自由討論、聯(lián)想通達(dá)

提供引導(dǎo)性問題，讓學(xué)生自由聯(lián)想和討論，從不同的角度切入相關(guān)的概念或知識。

引導(dǎo)性問題組1：①純水中存在哪些微粒？純水中各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②純水中存在什么平衡？③純水的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？水的電離還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考并討論后小結(jié)：定性看，純水中存在H2O、H+、OH-，定量看，分子多，離子少；純水中存在水的電離平衡；純水顯中性，依據(jù)是H+、OH-濃度相等。（可能有學(xué)生會(huì)說依據(jù)是pH為7）；水的電離是吸熱的，加熱后水的電離被促進(jìn)，離子濃度變大，25℃時(shí)，pH<7，但呈中性……

環(huán)節(jié)3 思維發(fā)展訓(xùn)練——水中加入電解質(zhì)，學(xué)生再次自由討論、聯(lián)想通達(dá)

引導(dǎo)性問題組2：①醋酸溶液中存在哪些微粒？為什么會(huì)存在這些微粒？各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②醋酸溶液中存在哪些主要平衡？③醋酸溶液的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？醋酸的電離還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

引導(dǎo)性問題組3：①醋酸鈉溶液中存在哪些微粒？各微粒的濃度關(guān)系是怎樣的？②醋酸鈉溶液中存在哪些主要平衡？醋酸根離子為什么會(huì)水解，其實(shí)質(zhì)是什么？③醋酸鈉溶液的酸堿性如何？你的判斷依據(jù)是什么？④加熱后有什么變化？為什么？醋酸根離子的水解還會(huì)受到哪些因素的影響？

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

環(huán)節(jié)4 小組協(xié)作學(xué)習(xí)——高階問題、綜合訓(xùn)練

引導(dǎo)性問題組4：①你能寫出以上三種溶液（包括純水）的三大守恒式嗎？②你能寫出以上涉及的平衡的平衡常數(shù)的表達(dá)式嗎？醋酸鈉溶液中的醋酸電離的ka、醋酸根離子水解的Kh與Kw的關(guān)系是什么？（ka×Kh=Kw）③針對性變式訓(xùn)練題（略）。

學(xué)生思考和討論后匯報(bào)并小結(jié)。

環(huán)節(jié)5 學(xué)習(xí)效果評價(jià)：自我評價(jià)——能否提煉出本節(jié)課的知識框架，完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，可以從自己理解的角度列出思維導(dǎo)圖；小組評價(jià)——是否積極思考發(fā)言、同伴互助協(xié)作，對小組作出的貢獻(xiàn)如何等。

（四）說明與反思

水首先作為重要的溶劑，然后本身是一種弱電解質(zhì)，自身會(huì)電離，并能促使酸、堿、鹽等電解質(zhì)發(fā)生電離，其自身的電離平衡對溶液的酸堿性和各種微粒濃度的變化也起著重要的杠桿作用[2]。圍繞水的這些關(guān)鍵作用，應(yīng)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，就設(shè)計(jì)的目的、意義與效果，說明或反思如下幾點(diǎn)：

1.打破先學(xué)習(xí)以醋酸為例的弱電解質(zhì)的電離平衡，再討論水的電離與溶液的酸堿性、pH，再引出鹽類的水解的教材常規(guī)，而是從水的電離入手通過上述引導(dǎo)性問題（當(dāng)然也可以讓學(xué)生提出問題），誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考，然后通過加入電解質(zhì)的方式進(jìn)入弱電解質(zhì)（水本身就是典型的弱電解質(zhì)）及水解的討論與整理，這本身就是較教材的順序而言，不同途徑和角度的隨機(jī)通達(dá)。同時(shí)在問題的引導(dǎo)下，采取頭腦風(fēng)暴法使學(xué)生產(chǎn)生諸多的想法、解釋或疑問。教師對這些想法、解釋或疑問進(jìn)行分類整理，并在與學(xué)生的互動(dòng)中完成概念解析及疑問解答[3]，這又是在細(xì)節(jié)操作過程中的不同途徑與角度的隨機(jī)通達(dá)。

2.課堂教學(xué)中各教學(xué)環(huán)節(jié)的處理應(yīng)當(dāng)是自由的，而不是絕對孤立的、死板的，比如本案例的環(huán)節(jié)3，即思維發(fā)展訓(xùn)練中，必然也伴隨著環(huán)節(jié)4的內(nèi)涵，即學(xué)生在談?wù)摰倪^程中離不開小組的協(xié)作學(xué)習(xí)，也會(huì)貫穿著師生、生生的相互評價(jià)（環(huán)節(jié)5）等。也就是說，隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法的五個(gè)環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系、相輔相成的關(guān)系。

3.引導(dǎo)性、綜合性思考問題及針對性變式訓(xùn)練題等，可以根據(jù)學(xué)生的具體水平層次加以靈活變化和調(diào)整，選出最為適合的，以期達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

4.建議本節(jié)在如上以水的電離知識為起點(diǎn)重點(diǎn)建立弱電解質(zhì)電離、鹽類水解的關(guān)系框架，并可順利總結(jié)三個(gè)平衡、三個(gè)平衡常數(shù)及三大守恒式等核心知識。而本專題的知識抽象繁多，不可能用一節(jié)課的時(shí)間將所有的重點(diǎn)知識全部覆蓋，比如中和滴定實(shí)驗(yàn)、稀釋問題等。當(dāng)然，中和滴定反應(yīng)本身就是水電離的逆過程，稀釋也是加水后溶液中微粒濃度變化的問題，依然可以依據(jù)本案例的設(shè)計(jì)思想，與“水的電離”建立聯(lián)系，在后面的課程中繼續(xù)展開復(fù)習(xí)整理。

所以，讓學(xué)生從水作為溶劑及水的電離的角度統(tǒng)領(lǐng)性、概括性地認(rèn)識水溶液中的反應(yīng)及現(xiàn)象等，能使學(xué)生具有別樣體會(huì)的新鮮感的同時(shí)，克服對難點(diǎn)知識的恐懼，也會(huì)使知識富有生機(jī)和靈活性，最終完成對本專題諸多重要概念和核心知識的多維度理解與建構(gòu)。

需要注意的是，教學(xué)的隨機(jī)通達(dá)，不是知識的簡單概括或重復(fù)，也不是信息的簡單傳遞與接受，而應(yīng)使知識具有一定的高度、廣度與深度，重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、發(fā)散與概括等能力的培養(yǎng)，并同時(shí)關(guān)注學(xué)生的相互協(xié)作、評價(jià)等課堂行為表現(xiàn)，重視核心素養(yǎng)的培育。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]周強(qiáng).運(yùn)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)策略構(gòu)建高中英語“學(xué)力課堂”——以高中英語語法教學(xué)為例[J].亞太教育，2015（17）.

[2]何彩霞，岳波.教重要的深層知識——以“水的電離和溶液的酸堿性”為例[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2013（9）.

[3]陳景娟.例談隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法在高中化學(xué)習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教學(xué)，2014（2）.

（責(zé)任編輯：張華偉）