琚凱

【摘要】? 通過(guò)建立強(qiáng)弱電解質(zhì)溶液微觀模型，幫助學(xué)生理解pH值與物質(zhì)的量濃度這兩個(gè)概念之間的區(qū)別與聯(lián)系。

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

【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）21-169-02

溶液pH是人教版選修四第三章中一個(gè)非常重要的概念，單看pH的含義及計(jì)算公式，難度不大，但是一旦與弱電解質(zhì)的概念結(jié)合，再與物質(zhì)的量濃度概念攪和在一起，則學(xué)生特別容易混淆。究其原因，是由于學(xué)生沒(méi)有領(lǐng)悟弱電解質(zhì)的電離特點(diǎn)、缺乏對(duì)pH含義的深刻理解、加上pH與物質(zhì)的量濃度又都有表示濃度的相似點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)困難重重。在這三點(diǎn)原因之中，最主要的還是學(xué)生對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)電離特點(diǎn)沒(méi)有理解透徹，如果再深究原因，是由于強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離方式只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加推理得知，過(guò)程抽象，不夠直觀。

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(wèn)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(jué)”比重，強(qiáng)調(diào)了對(duì)視覺(jué)的刺激，從學(xué)生單純地“聽(tīng)課”，變?yōu)槁?tīng)、看、動(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)生建立強(qiáng)弱電解質(zhì)電離微觀模型，使得微觀變化可視，則可以大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的抽象思維的成分，同時(shí)又為學(xué)生對(duì)弱電解質(zhì)電離的深度理解及抽象思維的形成奠定了基礎(chǔ)。

一、建立強(qiáng)弱電解質(zhì)電離的微觀模型

分別以室溫下的HCl，CH3COOH，NaOH，NH3·H2O溶液為例，建立與濃度、pH相關(guān)的電離模型，用圓圈表示溶液中的微觀粒子，電離模型如圖1。

為了學(xué)生更好的理解模型內(nèi)涵，教師在闡述微觀模型的圖像中微粒所表達(dá)的意義后，要善于抓住核心概念，設(shè)置如下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考交流。

問(wèn)題1：對(duì)比0.01mol/LHCl與0.01mol/LCH3COOH的微觀模型，談?wù)勀銓?duì)HCl與CH3COOH濃度理解;

問(wèn)題2：對(duì)比pH=2的CH3COOH與0.01mol/LCH3COOH的微觀模型，談?wù)勀銓?duì)pH的理解;

在問(wèn)題1中，需要引導(dǎo)學(xué)生理解整體與局部之間的關(guān)系。鹽酸的濃度是0.01mol/L，若給出溶液體積為1L，讓學(xué)生計(jì)算HCl的物質(zhì)的量，則學(xué)生很容易算出n（HCl）=0.01mol，因?yàn)閷W(xué)生在處理計(jì)算時(shí)，將HCl作為一個(gè)整體來(lái)思考;若是告知鹽酸溶液中C（H+）=0.01mol/L，C（Cl-）=0.01mol/L，問(wèn)溶液中C（HCl）=？此時(shí)會(huì)有部分學(xué)生回答出0.02mol/L。說(shuō)明學(xué)生沒(méi)有理清整體與局部之間的關(guān)系，對(duì)物質(zhì)的量濃度概念的理解沒(méi)有深入到微觀層面。對(duì)于醋酸物質(zhì)的量濃度的理解，較鹽酸又多了一個(gè)變量：部分電離。如果在此處不將濃度概念梳理清楚，學(xué)生會(huì)認(rèn)為0.01mol/LCH3COOH代表的是溶液中未發(fā)生電離的CH3COOH濃度。在問(wèn)題2中，學(xué)生雖然知道pH的計(jì)算公式為：pH=-lgC（H+），但是學(xué)生對(duì)公式中C（H+）的含義理解不夠透徹，學(xué)生理不清pH計(jì)算公式中的C（H+）的含義，盡管課堂上教師會(huì)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，但是學(xué)生腦海中對(duì)已電離的H+和未電離的H+缺乏模型認(rèn)知，依然會(huì)分不清楚。這也說(shuō)明，基于模型認(rèn)知的教學(xué)非常有必要。

二、微觀模型再建與診斷

溶液微觀模型的建立，可以幫助學(xué)生從微觀視角去理解弱電解質(zhì)溶液電離特點(diǎn)、溶液物質(zhì)的量濃度與pH的含義，但目的不是停留于此，而應(yīng)進(jìn)一步幫助學(xué)生形成學(xué)會(huì)從微觀視角看待變化過(guò)程，最終是要讓學(xué)生從對(duì)模型的理解上升到抽象思維能力的形成。因此，引導(dǎo)學(xué)生從溶液的微觀角度出發(fā)建立溶液的微觀模型，這個(gè)過(guò)程不僅是對(duì)上面內(nèi)容的理解與輸出，也能對(duì)學(xué)生微粒觀意識(shí)的形成起到推波助瀾的作用，同時(shí)，通過(guò)觀察學(xué)生建立的模型來(lái)診斷學(xué)生對(duì)弱電解質(zhì)的電離、溶液的物質(zhì)的量濃度與pH的認(rèn)知水平。

因此，設(shè)置如下建模內(nèi)容，如表1，其中pH=2CH3COOH、pH=12NH3·H2O的溶液微觀模型參考圖1，其余物質(zhì)的微觀模型的建立以此為參考。

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。值得一提的是，上面的建模涉及到硫酸，需要引導(dǎo)學(xué)生從模型角度理解pH=2與物質(zhì)的量濃度為0.01mol/LH2SO4之間的區(qū)別。

三、從有“型”到無(wú)“型”，完成對(duì)認(rèn)知的飛躍

模型的建立是為了幫助理解過(guò)程的變化并解決實(shí)際問(wèn)題，只有當(dāng)學(xué)生將自己對(duì)原理的理解應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程中，學(xué)生的思維才得以發(fā)展。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(wú)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，完成下列習(xí)題。

例題1：①等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH和HCl，分別與同濃度的NaOH中和，消耗NaOH的體積誰(shuí)多？

②等體積、等濃度的鹽酸與醋酸與足量的Zn反應(yīng)，其中鹽酸與Zn反應(yīng)生成氫氣的變化圖像如圖2，請(qǐng)畫(huà)出醋酸與Zn反應(yīng)的變化曲線。

例題2：①等pH的CH3COOH和HCl，分別與同濃度的NaOH中和，消耗NaOH的體積誰(shuí)多？

②等體積、等pH的鹽酸與醋酸與足量的Zn反應(yīng)，其中鹽酸與Zn反應(yīng)生成氫氣的變化圖像如圖3，請(qǐng)畫(huà)出醋酸與Zn反應(yīng)的變化曲線。

例題3：室溫下，pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH反應(yīng)后呈現(xiàn)中性，消耗CH3COOH體積為V1，消耗NaOH體積為V2？，則V1? ? ? ? ? ?V2（填“>”、“<”或“=”）。

在上面的習(xí)題中，除了微觀模型幫助學(xué)生建立的思維外，還涉及到了弱電解質(zhì)在反應(yīng)過(guò)程中電離平衡不斷的變化，這就是變化觀念與平衡思想，這是試題所包含的核心素養(yǎng)，教學(xué)時(shí)需要教師引導(dǎo)與點(diǎn)撥。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)微觀模型，讓學(xué)生感受微觀模擬真實(shí)情景，通過(guò)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(lái)，并用于實(shí)際問(wèn)題的解決，這正是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)想要傳達(dá)的精神。

但是溶液的微觀模型，歸根結(jié)底還是模型，不能代表真實(shí)的溶液，以醋酸為例，模型中醋酸的電離度高達(dá)50%，而實(shí)際上遠(yuǎn)沒(méi)有這么大;其次溶液微觀模型中的粒子全部用圓圈表示，其大小比例以及形狀都和真實(shí)情況有區(qū)別。這些都要和學(xué)生說(shuō)明。最后，運(yùn)用模型進(jìn)行教學(xué)，目的是要幫助學(xué)生最終形成抽象思維，但是模型帶給學(xué)生理解便利的同時(shí)也會(huì)限制他們的思維發(fā)展，這與模型的建立是否恰當(dāng)有密切關(guān)系，所以在教學(xué)中選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ椭陵P(guān)重要。

本文系廣東省教育學(xué)會(huì)2018年度教育科研規(guī)劃小課題《“三一”教學(xué)策略在高考備考中的應(yīng)用研究》（立項(xiàng)號(hào)/結(jié)題號(hào)：GDXKT16337）的研究成果。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

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[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.