以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

微粒觀是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要觀念，也是學(xué)生學(xué)習(xí)中難以掌握的一個(gè)化學(xué)概念。本文旨在通過“水的電離”教學(xué)過程，探索在教學(xué)活動(dòng)中如何幫助學(xué)生形成微粒觀，并利用微粒觀促進(jìn)學(xué)生對(duì)“水的電離”的理解。

一、問題的背景和含義

微粒觀是最基本的化學(xué)觀之一，來自具體的化學(xué)知識(shí)，是具體化學(xué)知識(shí)的高度抽象濃縮，是對(duì)微粒的總體性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也會(huì)對(duì)新的化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極引領(lǐng)作用。微粒觀的學(xué)習(xí)貫穿學(xué)生從初中到高中的整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)過程，它能幫助學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)一些自然現(xiàn)象，形成對(duì)物質(zhì)及其變化的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

新課程實(shí)施以來，化學(xué)觀念成為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，也是學(xué)生在化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中亟待解決的問題。微粒觀的生成既是高中化學(xué)教學(xué)的重要任務(wù)，也是提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的有效手段，從而影響學(xué)生的終身學(xué)習(xí)。其主要觀點(diǎn)包括：物質(zhì)是由肉眼看不見的微粒構(gòu)成的；微?？偸窃诓粩嗟剡\(yùn)動(dòng)的；微粒間有一定的間隔；微粒間存在著相互作用；微粒有質(zhì)量。

二、讓學(xué)生逐步樹立由

定性到定量的學(xué)科觀念

水的電離平衡存在的客觀性，決定了在平衡移動(dòng)過程中主要因素與次要因素間互相依存、互相制約的關(guān)系，溶液中c（H+）與c（OH-）濃度變化的矛盾在對(duì)立中統(tǒng)一為溫度不變，水的離子積不變，而正是因?yàn)樗碾婋x非常微弱，才決定了H+與OH-反應(yīng)的徹底性。對(duì)立統(tǒng)一、量變引起質(zhì)變的哲學(xué)思想，始終貫穿于水的電離平衡認(rèn)識(shí)過程的始終。

一是從物質(zhì)、原理的角度看本章的知識(shí)體系。（見圖1）

二是從水溶液中粒子的行為看本章知識(shí)體系。（見圖2）

溶質(zhì)溶于水的行為，依據(jù)電解質(zhì)電離的程度分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)，水的電離平衡，使得分析溶液的視角從原來的只關(guān)注溶質(zhì)轉(zhuǎn)向了兼顧溶劑，酸堿溶于水及鹽類水解導(dǎo)致溶液酸堿性的體現(xiàn)，恰好是溶質(zhì)與溶劑電離出的微粒相互作用的結(jié)果，難溶電解質(zhì)的溶解平衡進(jìn)一步豐富了溶液體系的認(rèn)知。貫穿整章始終的是微粒的來源、種類、數(shù)量及去向，整合物質(zhì)進(jìn)入水中的行為依次有反應(yīng)、溶解、電離及溶質(zhì)與溶劑的相互作用。因此，以水溶液體系的認(rèn)知模式來統(tǒng)領(lǐng)全章的教學(xué)，不斷滲透微觀相互作用與宏觀表現(xiàn)的關(guān)系，可讓學(xué)生逐步樹立由定性到定量的學(xué)科觀念。

三、基于微粒觀的《水的電離》教學(xué)

本節(jié)課注重創(chuàng)設(shè)認(rèn)知情境，首先通過Na2CO，溶液滴加酚酞后變紅這一事實(shí)，讓學(xué)生體會(huì)水中存在OH；繼而馬上安排學(xué)生做測蒸餾水的電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)，并且通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)水的電離的認(rèn)知過程。本教學(xué)設(shè)計(jì)在于突破概念教學(xué)以講授為主的傳統(tǒng)模式，在實(shí)驗(yàn)及活動(dòng)中架構(gòu)感知理論并達(dá)成知識(shí)目標(biāo)的落實(shí)，建立分析模型或思路。本節(jié)課的教學(xué)流程如圖3。

1.引入課題

教師展示實(shí)驗(yàn)：向碳酸鈉溶液中加入幾滴酚酞，溶液變紅。提問：在NaCO溶液中，溶質(zhì)并未提供OH，那么OH是從哪里來的呢？如果是水發(fā)生了電離，那除了OH-外還可能有什么微粒？學(xué)生猜測：OH是水電離產(chǎn)生的；還有H。這樣設(shè)計(jì)，可以從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，使學(xué)生從只關(guān)注溶質(zhì)轉(zhuǎn)向兼顧溶劑，利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行猜想。

2.定性定量地了解水的電離

問題1：水的電離程度是怎樣的呢？（要求學(xué)生預(yù)測水的電離程度）實(shí)驗(yàn)：用電導(dǎo)率儀測蒸餾水的電導(dǎo)率（測量蒸餾水的電導(dǎo)率；加熱蒸餾水，測量電導(dǎo)率）。請(qǐng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看能否證明自己的預(yù)測，并且說明理由。

對(duì)比蒸餾水和醋酸的電導(dǎo)率，你會(huì)得到哪些結(jié)論呢？學(xué)生討論、交流，預(yù)測：水的電離是微弱的；升高溫度，電離程度增大；學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。記錄數(shù)據(jù)，小組討論，得出結(jié)論。比較蒸餾水、醋酸的電導(dǎo)率得出結(jié)論：水確實(shí)存在著電離，水的電離是微弱的，水是弱電解質(zhì)，水的電離受溫度影響。

3.應(yīng)用水溶液體系分析模型，分析碳酸鈉溶液

學(xué)生應(yīng)用模型進(jìn)行分析，溶液呈堿性的原因是水電離的H與碳酸鈉電離的CO作用的結(jié)果，水的電離受到了促進(jìn)。這就應(yīng)用并鞏固了水溶液體系的分析方法。

本節(jié)課通過對(duì)碳酸鈉溶液加入酚酞變紅這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，自然地將學(xué)生關(guān)注溶液的視角，由原來的只關(guān)注溶質(zhì)轉(zhuǎn)向了兼顧溶劑。教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施中多處對(duì)定性的認(rèn)識(shí)做了定量的處理，如對(duì)水電離的客觀存在的認(rèn)識(shí)是定性的，對(duì)水的離子積的認(rèn)識(shí)是定量的；對(duì)水電離平衡的移動(dòng)認(rèn)識(shí)是定性的，對(duì)水電離平衡的移動(dòng)程度認(rèn)識(shí)是定量的。在教學(xué)中，將溶質(zhì)與溶劑微粒相互作用的結(jié)果外顯了出來，在學(xué)科觀念上體現(xiàn)了水溶液體系中的微觀“行為”。故應(yīng)用水溶液體系的認(rèn)知模式，即要同時(shí)關(guān)注溶質(zhì)和溶劑，并且分析溶質(zhì)與溶劑微粒間的相互作用及結(jié)果，將分析過程外顯出來，由原來的暗線變成明線