基于“模型認知”的“鹽類的水解”教學

施雪娟

摘要：模型是一種重要的科學學習與研究方法，模型認知是高中化學課程標準核心素養(yǎng)之一，基于“模型認知”的“鹽類的水解”教學，側重學生模型認知素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學生在應用模型或建構模型解決鹽類水解問題的過程中，突破鹽類水解的難點，自主建構鹽類水解核心知識，有效提升化學思維能力。

關鍵詞：模型認知;鹽類水解：教學設計

文章編號：1008-0546（2020）10-0068-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.018

模型認知是指人們利用模型認識事物或通過建模解決問題的方法[1]，模型認知是化學核心素養(yǎng)的思維核心[2]，是學生獲得化學知識的重要方法。模型認知素養(yǎng)要求學生：知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能應用模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質和規(guī)律[3]。模型認知素養(yǎng)是培養(yǎng)學生關鍵能力的一種重要方法，也是學生掌握化學基本理論和原理以及分析解決實際問題能力的重要手段[4]。

因此在化學教學中，教師要胸中有“?！保朴诎l(fā)現(xiàn)“模型認知”的美妙之處，幫助學生樹立模型意識，在課堂教學的過程中培養(yǎng)學生的模型認知素養(yǎng)，提升學生化學高階思維能力。下面以“鹽類的水解”（第一課時）為例，探討如何讓學生在課堂學習中經歷和體驗“模型認知”。

一、教學設計過程

1.教材分析

“鹽類的水解”位于蘇教版《化學反應原理》專題3第三單元，是化學平衡移動原理的延伸，對學生理解元素化合物的知識有著重要的指導作用，是高中化學概念、原理教學的重點與難點，也是高考的高頻考點。《普通高中化學課程標準（實驗）》對本課題的教學要求是：認識鹽類水解的原理和影響鹽類水解程度的因素，說明鹽類水解在生產、生活中的應用。

2.學情分析

高二化學班的學生，喜歡富有挑戰(zhàn)性的問題，喜歡尋根溯源，學生學習本單元之前，已有一定的知識與能力儲備（表1），具備模型認知鹽類水解核心知識的潛質。

3.設計思路

基于學生的認知基礎與特點，本節(jié)課設計以生活常識“熱的純堿溶液去油污效果好”為情境，以“問題串”驅動教學活動，引導學生親歷“建模一用模一評模一修?！钡恼J知過程，在豐富體驗“模型認知”的過程中自主構建鹽類水解知識體系，提升學生模型認知素養(yǎng)。教學流程如圖1所示。

二、教學實施過程

環(huán)節(jié)1.“模型認知”鹽類水解的原理

【引入】PPT展示工業(yè)、生活中用熱的純堿去油污，自來水廠用鋁鹽、鐵鹽凈化水的事實，演示滴有酚酞的碳酸鈉溶液，明礬水溶液的丁達爾效應。

【學生】書寫明礬凈水原理、乙酸乙酯堿性水解的離子方程式。

設計意圖：溫故啟思，感知鹽類水解，引發(fā)認知沖突，激發(fā)學生學習熱情。

【問題】碳酸鈉屬于鹽類，其水溶液為什么呈堿性？

【學生】交流討論匯報。

【板書】見圖2。

【追問】你能找出一些水溶液呈堿性、酸性、中性的正鹽嗎？

【學生】閱讀《化學反應原理（蘇教版）》第100頁，常見的弱電解質及其電離常數(shù)，討論匯報不同酸堿性的正鹽。

【演示實驗】向醋酸鈉溶液中滴加酚酞，向硫酸鉀、氯化鋁溶液中滴加紫色石蕊。

【學生】歸納鹽溶液酸堿性的規(guī)律，小結鹽類水解的原理。

【板書】見圖3。

設計意圖：宏微結合探究碳酸鈉在水溶液中的行為，理解Na2CO3溶液呈堿性的原因，建構鹽類水解的認知模型，應用模型層層遞進，預見不同類型正鹽溶液的酸堿性，再實驗證實或證偽，體驗“模型認知”之精彩，完善鹽類水解的概念模型。

環(huán)節(jié)2.“模型認知”鹽類水解程度的內因

【過渡】學生書寫Na2C03、NH4C1、FeCl3水解的離子方程式，展示學生書寫的離子方程式，主要問題是：用“=”，標“↑”“↓”符號。

設計意圖：科學表征鹽類水解，暴露學生對鹽類水解反應的認識缺陷，質疑鹽類水解反應的程度，引發(fā)學生對鹽類水解程度的深度思考，承上啟下，自然過渡。

【問題】用“=”還是“ =”，是否標“↑”“↓”符號，這取決于鹽類水解的程度，你能用數(shù)據(jù)來說明鹽類水解程度的大小嗎？

【學生】測一定濃度鹽溶液的pH，計算鹽類水解的平衡常數(shù)或水解度。

【追問l】怎樣計算碳酸根離子的水解常數(shù)？已知：25℃時，Kal（H2CO3）=4.30xl0-7，Ka2（H2C03）=5.61xl0-11。

【學生】說明水解程度較小，且CO2/3-的水解程度遠大于HC03，CO2/3-以一級水解為主。

【追問2】計算比較O.lOmol.L-1 CH3COONa、NaCl0溶液的pH大??？已知：25℃時Ka（HCl0）=2.95xl0-8，Ka（CH3COOH）=l.76xl0-5。

【學生】

【學生實驗】用pH計檢測O.lmol·L-1 CH3COONa、NaClO、Na2CO3溶液的pH并做記錄。

設計意圖：學生對鹽類水解程度的認識是模糊的，引導學生親歷碳酸根離子水解平衡常數(shù)的計算，發(fā)現(xiàn)計算鹽類水解常數(shù)的數(shù)學模型，模型預測、實驗證實不同鹽溶液的水解程度，使學生直觀、深刻地理解鹽類水解程度的大小，在思辨和實證的深度學習過程中，揭示鹽類水解規(guī)律，體驗發(fā)現(xiàn)之美，升華學習興趣，提升學生的化學高階思維能力，走向課堂教學之“不教之教”。

環(huán)節(jié)3.“模型認知”鹽類水解程度的外因

【過渡】熱的純堿溶液去污效果好，其原因之一是加熱以后純堿溶液的堿性增強。

【演示實驗】分別取lOmL冷水與熱水于兩支試管中，各加入ImL O.lmol·L-1 Na2CO3溶液，再滴人3滴酚酞，比較試管中酚酞顏色的差異（圖4）。

設計意圖：感知溫度對碳酸鈉水解程度的影響，引發(fā)學生對“影響鹽類水解程度外因”的思考。

【問題】溫度升高，碳酸鈉溶液的堿性為什么會增強？

【學生】碳酸鈉溶液中存在水解平衡：CO2/3-+H2O=OH-+HC03，△H>O，溫度升高Kb增大，Qe

【追問1】還有那些方法能促進碳酸鈉水解？

【學生】加水稀釋，微粒濃度同倍減小，Qe

【追問2】有什么可行性方法來抑制碳酸鈉的水解？

【學生】加入適量的NaOH溶液，增大溶液中OH-的濃度。

【追問3】請設計實驗驗證溫度、濃度、外加試劑對水解平衡的影響？

【學生】各抒己見，小組討論、交流、評價，形成實驗方案（表2），合作完成實驗（圖5，圖6）。

【小結】學生交流討論實驗結果，總結影響鹽類水解平衡的因素。

【板書】見圖7。

設計意圖：遷移化學平衡移動原理的認知模型，分析溫度對水解平衡的影響，模型預測外界條件對水解平衡的影響，再設計實驗證實或證偽，揭示水解平衡規(guī)律，完善水解平衡的理論模型，有效提升學生的模型認知素養(yǎng)和科學探究素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)4.學以致用

【情境】視頻播放疫情防控期間，有人將84消毒液與酸性物質混合使用導致氯氣中毒的新聞。

【問題】84消毒液與酸性物質混合使用會產生氯氣，你覺得這可能嗎？

【學生】NaCl0水解呈堿性，加入酸性物質，c（OH-）減小，使水解平衡ClO-+H2O=HC10+OH-正向移動，溶液中HC10、H+的濃度增大，促使平衡HC10+C1-+H+=H2O+Cl2↑正向移動，應該能逸出氯氣。

【演示實驗】取兩只礦泉水瓶，放人相同的鮮花瓣，壓扁，一只加入20mL冷水和ImL稀硫酸，一只加入20mL冷水和ImL濃鹽酸，再分別加入約SmL 84消毒液，迅速旋緊瓶蓋，仔細觀察瓶內變化。

【學生】觀察感悟，書寫反應的離子方程式：Cl0-+Cl-+2H+ =H2O+Cl2↑。

【總結】化學讓我們看到的是一個可以理解的世界，任何宏觀現(xiàn)象的背后一定有其科學的本質，我們要學會從化學的視角去理解、發(fā)現(xiàn)、探索和創(chuàng)新，為美好、健康的生活，為社會的進步學好化學！

設計意圖：通過實際問題的解決，以診斷并發(fā)展學生對鹽類水解核心知識的認識水平，診斷學生“模型認知”實際問題的能力，體驗化學知識的應用價值，發(fā)展學生的科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

三、教學感悟與啟示

1.模型認知教學，要給予親歷與體驗的過程

知識與方法的習得不能是“被動地接收”，更不能是“灌輸”?；瘜W認知模型對學生認識和理解化學基本概念和理論有著重要的作用，但如果這種模型是由教師呈現(xiàn)給學生的，這種作用會弱化很多[5]。實踐表明，弱化過程獲得的鹽類水解規(guī)律，學生易遺忘、難遷移。因此，課堂教學中，教師要留給學生足夠的時間親歷和體驗“模型認知”的過程。

2.模型認知教學，能促進結構化知識的建構

模型的建構可以使新知識與原有的知識構成鏈接，使孤立的、零散的化學知識結構化，可以幫助學生把化學知識高度濃縮，將次要的非本質的信息濾去，使重要的本質性知識形成清晰的知識框架，納入學習者已有的知識體系中[6]。例如，遷移化學平衡原理的認知模型，解決鹽類水解平衡的問題，可以讓學生深刻體會化學平衡原理與水解平衡原理內在的聯(lián)系，形成結構化的平衡移動知識，升華對平衡移動原理的理解和應用，并更好地應用于沉淀溶解平衡以及陌生情境問題的解決。

3.模型認知教學，有利于發(fā)展高階思維能力

布盧姆教學目標分類中的分析、評價和創(chuàng)造屬于高階思維，高階思維能力是解決陌生情境下不同復雜程度問題的關鍵能力。模型認知教學，讓學生在解決實際問題的過程中，親歷“建模一用模一評模一修?！钡恼J知過程，體驗“分析一遷移一評價一創(chuàng)造”的思維活動過程，使高階思維能力在潛移默化中悄然生長。

參考文獻

[1]吳克勇，蔡子華.模型認知釋讀[J].中學化學教學參考，2017（9）：1

[2] 中華人民共和國教育部，普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：4

[3]王磊，于少華.對高中化學課程標準若干問題的理論闡釋及實踐解讀[J].中學化學教學與參考，2018（7）：4

[4]單旭峰.對“模型認知”學科核心素養(yǎng)的認識與思考[J].化學教學，2019（3）：12

[5] 王磊等，促進學生認知發(fā)展的“化學反應原理”緒言課教學研究——基于反應認識模型建構[J].化學教育，2012，33（ 11）：12-20

[6] 陳群，董軍.高三化學復習中建模思想滲透的實踐與研究[J].中學化學教學參考，2013（4）：37-39