陳英瑜

摘 要：本文以“弱電解質(zhì)的電離平衡”為例，提供了一個有效的教學(xué)框架。從概念的提煉到教學(xué)內(nèi)容的分析，再到教學(xué)目標(biāo)的確定，以及課時安排和實施過程的具體實施，這些都為選擇性必修課程階段的單元教學(xué)設(shè)計提供了重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大概念；高中化學(xué)；單元教學(xué)；弱電解質(zhì)；電離平衡

一、問題的提出

新修訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，教師在新課程方案實施過程中和在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，要以學(xué)科大概念為核心，主題應(yīng)為引領(lǐng)促進學(xué)科核心素養(yǎng)落實。學(xué)科大概念所倡導(dǎo)的單元整體教學(xué)設(shè)計，并非寄希望于對教材進行“改頭換面”式的重新編排，而是更加重視原本散落在各章節(jié)的相關(guān)學(xué)科知識間的邏輯關(guān)聯(lián)，將相對零散、“碎片化”的知識整合起來，繼而形成在學(xué)科大概念統(tǒng)攝下的單元結(jié)構(gòu)化知識內(nèi)容，從而轉(zhuǎn)變、發(fā)展學(xué)生處理具體問題的方式和能力。從何種角度出發(fā)來規(guī)劃和設(shè)計大單元教學(xué)流程，是在合理實施大單元課程前，所要著重考慮的先決條件。本文以“弱電解質(zhì)的電離平衡”單元為例，在進行單元課程的整體設(shè)計后投入教學(xué)實踐進行實際檢驗，在此過程中既體現(xiàn)了學(xué)科大概念對開展大單元教學(xué)的指導(dǎo)功能，也在必要基礎(chǔ)知識的形成、關(guān)鍵能力的培養(yǎng)、學(xué)科素養(yǎng)的提高等方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性[1]。

二、基于學(xué)科大概念的單元教學(xué)設(shè)計案例

（一）大概念的提煉

“水溶液中的離子反應(yīng)”為蘇教版（2020年）選擇性必修１專題三，包括“電解質(zhì)在水溶液中的行為”“電離平衡”“水解平衡”“沉淀溶解平衡”“溶液中的離子反應(yīng)與平衡”五個核心概念。核心概念是大概念建構(gòu)的基礎(chǔ)。對上述這五個核心概念中的一個、兩個或者多個進行總結(jié)提煉，以得到不同的大概念。從教材內(nèi)容設(shè)置角度考慮，2020年人教版教材將“弱電解質(zhì)的電離平衡”安排在第三章“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”第一節(jié)“電離平衡”和第二節(jié)“水的電離和溶液的pH”以及血液的酸堿平衡。2020年的魯科版教材主要內(nèi)容是在第三章第1節(jié)和第2節(jié)。經(jīng)過與人教版、魯教版的分析對比，以四個核心概念“電解質(zhì)在水溶液中的行為”“電離平衡”“水解平衡”“離子反應(yīng)與平衡的應(yīng)用”為基礎(chǔ)，提取了大概念“可溶電解質(zhì)在水溶液中的平衡”。

（二）單元教學(xué)內(nèi)容的分析

從教學(xué)角度考慮，大概念“可溶電解質(zhì)在水溶液中的平衡”包含了教材中“電離平衡”“水的電離和溶液的pH”“鹽類的水解”三節(jié)內(nèi)容。在該大概念的統(tǒng)攝下，選取“弱電解質(zhì)的電離平衡”這一單元，“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”中的關(guān)鍵部分，其在化學(xué)平衡教學(xué)中，發(fā)揮著承前啟后關(guān)鍵性地位。是對中學(xué)生掌握的關(guān)于酸、堿、鹽的基本概念及其溶液電離認(rèn)識的進一步加深，也是對化學(xué)平衡理論基礎(chǔ)知識的進一步應(yīng)用、引申與擴展；同時也是學(xué)生了解物質(zhì)在水溶液中行為的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生掌握鹽溶液水解平衡的重要依據(jù)，是連接化學(xué)平衡和溶解平衡的紐帶。總而言之，用“弱電解質(zhì)的電離平衡”來進行大單元教學(xué)設(shè)計，一方面凸顯“可溶電解質(zhì)在水溶液中的平衡”的大概念具有指導(dǎo)意義，另一方面也貫徹了新課程對學(xué)業(yè)要求的特點。

（三）單元教學(xué)起點的分析

1.學(xué)生已有的知識與能力

學(xué)生已了解電解質(zhì)概念和離子反應(yīng)發(fā)生條件，會區(qū)分電解質(zhì)與非電解質(zhì)。初步會分析酸、堿、鹽在水中電離行為，能書寫常見化學(xué)反應(yīng)離子方程式；已學(xué)習(xí)“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”，初步形成化學(xué)平衡觀，會應(yīng)用動態(tài)平衡基本特征和平衡移動基本概念解決化學(xué)反應(yīng)問題，可以用平衡常數(shù)進行基本運算。

2.學(xué)生已有的前概念

電解質(zhì)、化學(xué)平衡移動影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動原理。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)障礙點

弱電解質(zhì)存在電離平衡，怎樣從微粒觀理解動態(tài)平衡、電離平衡影響因素、對相應(yīng)實驗深入分析驗證，即用微粒觀、平衡觀處理弱電解質(zhì)電離平衡，對學(xué)生而言都是一種問題。

（四）教學(xué)中相應(yīng)的解決策略

根據(jù)學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，聯(lián)系必修第一冊“離子反應(yīng)”的學(xué)習(xí)和在“化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡”中的平衡移動原理，從定性到定量，將溶液中的平衡與反應(yīng)聯(lián)系起來，打通知識之間的關(guān)聯(lián)，形成更系統(tǒng)的溶液認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生利用平衡移動原理來分析弱酸弱堿在水中的電離平衡。在教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生，利用學(xué)過的知識，把看不見的微觀反應(yīng)的變化轉(zhuǎn)化成可以直觀判斷的檢測方式。用手持技術(shù)將實驗結(jié)果定量呈現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生分析圖像，將抽象的概念具體化[2]。

（五）單元教學(xué)目標(biāo)

站在學(xué)科大概念這一視角上，在制訂單元整體的教學(xué)目標(biāo)之時，應(yīng)當(dāng)充分考慮實際學(xué)情，同時兼顧該部分內(nèi)容在新課程標(biāo)準(zhǔn)中的對應(yīng)要求。在此過程中，學(xué)生的個人學(xué)習(xí)需求和發(fā)展同樣不可忽視，對學(xué)科知識和學(xué)科能力提高和學(xué)科核心素養(yǎng)水平發(fā)展，或是本單元目標(biāo)預(yù)期結(jié)果和目標(biāo)達(dá)成度，都應(yīng)當(dāng)充分考慮在內(nèi)。就“弱電解質(zhì)的電離平衡”這一單元的教學(xué)目標(biāo)而言，依照新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，從知識、能力和核心素養(yǎng)發(fā)展三個不同層面出發(fā)，制訂如下整體目標(biāo)：1.能從微觀視角理解弱電解質(zhì)在水中的電離；2.從化學(xué)平衡的視角，弱電解質(zhì)的組成進一步認(rèn)知；3.能用化學(xué)用語迅速表征弱電解質(zhì)在水中的電離行為[3]。

（六）單元課時安排和課時教學(xué)目標(biāo)

課時1：強、弱電解質(zhì)

引入強、弱電解質(zhì)概念，探究弱電解質(zhì)在水中微粒存在形式、如何建立電離平衡；引導(dǎo)學(xué)生定性探索弱電解質(zhì)電離行為。

教學(xué)目標(biāo)：了解強、弱電解質(zhì)概念并能判斷；能用化學(xué)用語表示電離行為。

課時2：弱電解質(zhì)電離平衡

掌握電離平衡影響因素，利用電離解決日常生活中簡單問題。引導(dǎo)學(xué)生從定量角度探索電離行為，掌握Ka和電離度計算[4]。

教學(xué)目標(biāo)：從微粒觀認(rèn)識弱電解質(zhì)電離平衡，建立電離平衡模型；掌握Ka基本概念、表達(dá)式及其含義；能夠分析影響弱電解質(zhì)的外因；能利用Ka簡單計算。

課時3：認(rèn)識水的電離平衡

通過某種無土植物栽培營養(yǎng)液成分分析，引入水的電離平衡，掌握水的Kw并學(xué)會相關(guān)計算。

教學(xué)目標(biāo)：能運用電離模型分析水的電離；能利用Kw進行簡單計算[5]。

三、單元實施過程

單元大背景：剖析水溶液中弱電解質(zhì)的電離平衡。

單元大問題：怎樣應(yīng)用平衡思想定性分析微粒行為、微粒種類和微粒數(shù)量？

怎樣應(yīng)用平衡常數(shù)定量表征水溶液中弱電解質(zhì)的電離？

實施過程（以第1、2課時為例）

第1課時：強電解質(zhì)與弱電解質(zhì)

情境創(chuàng)設(shè)：潔具常見污染物為水垢（主要成分CaCO3），潔廁靈（主要成分鹽酸）用以除垢原理如下：CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+。

問題：食醋主要成分為醋酸，用醋酸代替鹽酸？

學(xué)生活動1：探究不同電解質(zhì)電離行為

問題1：HCl與CH3COOH電離有何區(qū)別？

學(xué)生活動1：判斷兩份溶液各存在哪些微粒？

學(xué)生：鹽酸：H+、Cl-，無HCl分子；醋酸：H+、CH3COO-、CH3COOH分子。

問題2：怎么通過實驗來驗證二份溶液的

不同？

學(xué)生活動2：證明醋酸是弱電解質(zhì)？

方案展示：

1.水質(zhì)檢測筆測三份樣品的電導(dǎo)率：0.1mol/L鹽酸、0.1mol/L醋酸和蒸餾水，并觀測結(jié)果，當(dāng)結(jié)果不改變時，記錄結(jié)果；

2.濃度均為1mol/L，體積相同鹽酸和醋酸分別加入錐形瓶。兩個氣球里放相同鎂條，分別套在瓶口同時倒入鎂條，觀察氣球鼓起速率和體積變化；

3.C（HCl）=0.1mol/L，c（CH3COOH）=0.1mol/L，測定兩份溶液的pH值；

4.分別用1mol/L鹽酸溶液，1mol/LCH3COOH溶液連接小燈泡，比較小燈泡的亮度。

課堂指導(dǎo)：教師引導(dǎo)學(xué)生一起探討各個實驗方案的可行性。最終選取了前三個實驗方案分組做實驗探究，各小組派代表介紹本組實驗結(jié)果和現(xiàn)象。

分析各組實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象：

實驗1：0.1mol/L鹽酸電導(dǎo)率為7180，0.1mol/L

醋酸電導(dǎo)率為187，蒸餾水電導(dǎo)率為2。因此離子濃度：0.1mol/L鹽酸>0.1mol/L醋酸>蒸餾水。

實驗2：鎂條與1mol/L鹽酸溶液劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，氣球迅速鼓起；鎂條與1mol/L醋酸溶液反應(yīng)緩慢，少量氣泡產(chǎn)生，氣球緩慢鼓起。

實驗3：0.1mol/L的鹽酸溶液的pH=1，因此可以得知c（H+）=0.1mol/L；

0.1mol/L的醋酸溶液的pH=3，因此可以得知c（H+）=0.001mol/L。

結(jié)論：醋酸為弱電解質(zhì)。

問題3：如何驗證醋酸溶液存在電離平衡？

學(xué)生活動3：0.1mol/L醋酸加少量醋酸銨固體，用pH傳感器記錄變化；

結(jié)論：醋酸為弱電解質(zhì)，存在電離平衡。

問題4：以下數(shù)據(jù)能得出什么結(jié)論？

CH3COOHka=1.75×10-5；HClOka=4.0×10-8；H2CO3ka1=4.5×10-7、ka2=4.7×10-11；

結(jié)論：弱電解質(zhì)的電離常數(shù)只受溫度限制，而各種弱電解質(zhì)的電離程度幾乎不同，與其本身的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。

情境回歸：為什么不用醋酸代替鹽酸做潔廁劑呢？

第2課時：認(rèn)識弱電解質(zhì)的電離平衡

創(chuàng)設(shè)情境：講臺上現(xiàn)有幾瓶檸檬水，有的同學(xué)覺得太酸了，有的同學(xué)覺得一點都不酸。請大家出出主意用哪些方法可以幫助不同的同學(xué)喝到各自滿意的檸檬水？

問題：檸檬酸是弱酸。影響電離平衡的外因有哪些？

學(xué)習(xí)任務(wù)1：探究影響電離平衡外因

原理分析：已知：Qc＝K，v（電離）＝v（結(jié)合），處于電離平衡狀態(tài)；Qc＜K，v（電離）＞v（結(jié)合），向電離方向進行；Qc＞K，v（電離）＜v（結(jié)合），向結(jié)合方向進行。

根據(jù)平衡常數(shù)判斷醋酸電離平衡方向：

1.向100mL0.1mol/L的CH3COOH溶液中①加水稀釋到1000mL；②加入冰醋酸。

2.將100mL0.1mol/L的CH3COOH溶液加熱到100℃。

學(xué)習(xí)任務(wù)2：歸納影響因素

小結(jié)：電離平衡符合勒夏特列原理；用K與Qc關(guān)系判斷電離平衡移動方向。

學(xué)習(xí)任務(wù)3：應(yīng)用弱電解質(zhì)電離平衡影響因素。

學(xué)習(xí)評價1：0.1mol/LCH3COOH溶液中改變條件如：加堿、升溫等，判斷醋酸電離平衡移動方向。

學(xué)習(xí)評價2：通過K與Qc關(guān)系預(yù)測改變條件過程中醋酸電離平衡是否會移動？

1.向pH=3的醋酸溶液中加入1mol/L的鹽酸；

2.向pH=3的醋酸溶液中加入0.001mol/L的鹽酸。

課后總結(jié)：利用物質(zhì)宏觀性質(zhì)（pH、速率等）與微觀行為（存在電離平衡），并運用化學(xué)平衡移動原理，分析與解釋化學(xué)問題。

情境回歸：請同學(xué)將今天所學(xué)的知識畫出思維導(dǎo)圖，并將剛上課時對檸檬水的操作對號入座。

四、教學(xué)實踐反思

（一）精細(xì)解讀，準(zhǔn)確理解大概念

浙江大學(xué)劉徽副主任長期致力于大概念教學(xué)的研究，概括了八種路徑用以挖掘大概念，可以分為兩大類，即采取自上而下以及自下而上兩種思路。第一種思路包括課程標(biāo)準(zhǔn)、教材分析、專家思維、概念派生等四條路徑；第二種思路則包括生活價值、知能目標(biāo)、學(xué)習(xí)難點和評價標(biāo)準(zhǔn)。對“可溶電解質(zhì)在水溶液中的平衡”，教師們從中可分解出“電解質(zhì)在水溶液中的行為”“電離平衡”“水解平衡”等這些次級、下位概念，都有助于在設(shè)計前對大概念進行更為精細(xì)的解讀。

（二）創(chuàng)設(shè)情境，強化大概念的理解應(yīng)用

單個學(xué)習(xí)單元即為一個完整的學(xué)習(xí)事件，如若將其認(rèn)為是一個需要由師生在學(xué)習(xí)活動中共同經(jīng)歷的完整故事，則理所應(yīng)當(dāng)具備一個串聯(lián)故事發(fā)展的、一以貫之的線索（情境），由此發(fā)現(xiàn)問題，并引導(dǎo)學(xué)生從解決任務(wù)、完成問題的各種探究中，完成知識的自主建構(gòu)，從而達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。在此前提下，情境素材不僅起到作為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機和興趣的“誘餌”，更是貫穿教學(xué)過程始終，作為學(xué)生知識生發(fā)、遷移運用的平臺?？傊?，利用情境、問題、任務(wù)、活動間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，把單元教學(xué)構(gòu)建成為一個圍繞目標(biāo)、內(nèi)容、過程實施與評價的“完整”的探究故事。

（三）設(shè)計高效的問題鏈，有效實現(xiàn)“教、學(xué)、評”一體化

情境引發(fā)問題，問題驅(qū)動創(chuàng)新。問題鏈的高效和設(shè)計，可參照國內(nèi)外的高中課本和教師教學(xué)參考書、大學(xué)專業(yè)課程教材以及日常生產(chǎn)生活中可能遇到的各種實際問題，通過提供有效信息予以提示等方式，層層遞進地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，控制相鄰問題之間的難度差異，在實現(xiàn)當(dāng)下問題向解決下一個問題跨越時問題的難度落在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)之內(nèi)，“跳一跳夠得到”，這樣既使得學(xué)生在教學(xué)活動中有明確的方向進行獨立自主思考與團隊協(xié)作，又保證整體教學(xué)目標(biāo)的最終實現(xiàn)。學(xué)生在思考、解決問題過程中的外在表現(xiàn)即可為教師提供詳細(xì)、頗具價值的證據(jù)用以診斷學(xué)生內(nèi)隱的化學(xué)知識掌握情況、知識結(jié)構(gòu)化水平、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展水平等，實現(xiàn)“教、學(xué)、評”一體化的評價方式。

結(jié)束語

大概念導(dǎo)向下的單元教學(xué)，使教師學(xué)科知識得到凝練、學(xué)科本質(zhì)得到聚焦，使學(xué)生知識體系建構(gòu)結(jié)構(gòu)化，核心素養(yǎng)得到發(fā)展。未來需要教師不斷實踐、反思、再實踐。

參考文獻

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