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基于“学生发展核心素养”的教学设计与反思

——课例《弱电解质的电离》

摘　要：基于“学生发展核心素养”化学学科素养要求，化学课程的实施过程应培养学生乐学善学、勇于探究、批判质疑和问题解决的核心素养。本文通过人教版《弱电解质的电离》的教学，探讨教学过程中怎样让学生从实验入手得出弱电解质的概念、运用已有知识解决新问题、实验探究验证等方式探讨弱电解质电离平衡的建立过程，培养学生热爱并尊重自然、学会学习的能力和严谨的理性思维。
关键词：弱电解质　弱电解质的电离平衡　化学学科素养
        一、教学设计
        化学学科素养要求学生树立变化观念与平衡思想，化学平衡、电离平衡、溶解平衡是研究电解质在溶液中发生各种变化的理论基础，而电离平衡又是联系化学平衡与溶解平衡的纽带，因此电离平衡是水溶液中的离子平衡一章的核心内容，对于后续章节的学习有着重要的指导作用。本节重点是强弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡。在此之前，学生只有电解质和非电解质的概念，因此首先通过实验从感性观察和定性分析两个角度进行证据推理，厘清强弱电解质的概念。强弱电解质的概念得出后，教学重点和难点是分析弱电解质电离平衡的建立过程，对电离平衡进行模型认知：一要突破可逆过程的，二要突破平衡的建立过程中微观粒子的变化，三是要从而认识化学现象与平衡模型之间的联系，至于电离平衡的特征和影响电离平衡移动的因素，完全可以让学生迁移并运用化学平衡模型进行解决。
        二、教学过程
        1.情境导入
        [师]盐酸和醋酸是日常生活中常用的酸，盐酸常用于卫生洁具的清洗或除去水垢。我们知道醋酸的腐蚀性比盐酸小，比较安全，洁厕灵为什么用盐酸而不用醋酸呢？
        [生]醋酸的除垢能力不如盐酸强。
        设计意图：善于从生活情境中发现问题和提出问题，从而激发学生解决问题的兴趣和热情。
        2.探究新知
        （1）强、弱电解质：
        [师]除了浓度的原因外，是否还有其他原因呢？让我们首先看一个资料：
        资料卡片：1887年瑞典化学家S·A·阿伦尼乌斯提出电离理论。这一理论提出后得到J·H·范托夫和W·奥斯特瓦尔德的支持，也遭到许多著名科学家的反对，因为这一理论与当时流行的观点不同。阿伦尼乌斯电离理论是阿伦尼乌斯依据电解质溶液依数性和导电性的关系提出的电离学说。主要内容有：由于溶剂的作用，电解质在溶液中自动解离成带正、负电荷的质点（离子）；正负离子不停运动，相互碰撞又可结合成分子，所以溶液里电解质可能只是部分电离，电离的百分率叫电离度。在直流电场作用下正负离子各向一极移动，电解质溶液能导电就是因为离子的这种运动。根据电离理论，阿伦尼乌斯认为凡是在水溶液中能够电离产生H+的物质叫酸，能电离产生OH—的物质叫碱。他的酸碱观点是建立酸碱理论过程中的一个重大进展。
        设计意图：通过提供资料支持——“电离度”的概念学说，让学生能够运用科学的思维方式认识事物，寻找解决问题的途径，从而培养学生的理性思维和科学精神。
        [师]根据阿伦尼乌斯理论，它们都会发生电离，你认为在相同条件下它们的电离程度相同吗？
        你能设计实验验证你的猜测吗？请写出实验方案并与同学交流。
        若按下面的实验（表1）或许能帮助我们求得一个合理的解释。
        实验1：在两只规格相同的锥形瓶中分别加入等体积、物质的量浓度均为1mol/L的盐酸和醋酸，在两个相同的气球中分别加入经砂纸打磨过的表面积相同且等量的镁条，然后将气球套在锥形瓶口，同时将气球中的镁条送入锥形瓶中，观察并记录实验现象。
        实验2：测量物质的量浓度均为0.1mol/L的盐酸和醋酸的PH。

        ②0.1mol/L的盐酸的PH是1，醋酸的PH约是3。
        [师]思考与讨论：①从离子反应的角度分析：镁与醋酸和盐酸反应的实质是什么？②酸的浓度相同、镁条的表面积相同，影响反应速率的因素是什么？实验1的现象说明什么问题？③实验2的测定结果证实了什么？

        师]你能得出什么结论?并运用平衡移动原理加以解释。
        [生]PH比原来的PH为3增大了，说明加入醋酸铵晶体后溶液中的氢离子浓度减小了。因为加入的醋酸铵电离出的醋酸根离子与溶液中的氢离子结合生成醋酸分子，c(H+)变小，说明醋酸的电离过程中向左进行也是存在的。
        [师]请根据前面的学习总结弱电解质的电离过程。

        [生]在一定条件下，弱电解质分子电离成离子的速率与其离子重新结合成分子的速率相等，溶液中弱电解质分子和离子浓度保持不变，这就是电离平衡。
        教学反思：借助于化学平衡建立过程，通过微观粒子的变化，深刻建构电离平衡的概念。同时学有余力的同学会观察到教材电离平衡形成过程的图像中，达到平衡前是虚线，达到平衡及平衡后是实线。可以跟他们深入交流，实线部分表明弱电解质的电离、电离平衡确实是实实在在存在的；由于弱电解质的电离程度本身就很小，电离的过程以及达到平衡的过程离子结合成分子是瞬间完成的，达到平衡的时间就不易说清楚，所以将虚线解释为虚拟的有一定的道理。
[师]试着画出弱电解质电离过程中分子、离子浓度随时间变化的（c-t）图像。
[生]见图3。

        教学反思：增加分子浓度和离子浓度—时间变化的图像（c-t图像）是对化学平衡理论应用的一个亮点，这是利用旧知识解决新问题的很好体现，这种拓展变式有利于培养学生独立思考和独立判断的理性思维。从课堂效果来看，不少学生模仿化学平衡图像易画成两线交叉的错误图像。
        [师]电离平衡是一种特殊的化学平衡，请根据化学平衡的特征，分析电离平衡的特征以及影响电离平衡移动的因素。
        [生]电离平衡的特征：逆、等、动、定、变。影响电离平衡移动的因素有温度和浓度。因为弱电解质的电离是一个吸热过程，所以升高温度可使电离平衡向电离的方向移动；增大弱电解质溶液的浓度可使电离平衡向电离的方向移动，增大离子的浓度可使电离平衡向离子结合成分子的方向移动。
        [师]很好。一定要明确电离平衡的特征中每个字代表的意义。压强对电离平衡移动有影响吗？
        [生]没有，因为电离平衡是在溶液中进行的。
        教学反思：明确电离平衡的形成过程之后，运用动态平衡的观点分析弱电解质的电离平衡，电离平衡状态的含义、特征及影响电离平衡移动的因素则完全可由学生自己分析、自行解决，从而培养学生能够自主学习，积极寻求有效的问题解决办法。
        （4）课堂检测：（其他题略）
        相同物质的量浓度、相同体积的盐酸和醋酸的稀溶液与等量镁条反应。

        教学反思：培养学生具有好奇心和想象力，用积极的学习态度和浓厚的学习兴趣去发现问题，有坚持不懈的探索精神。开始镁条与两种酸的反应实验时老师用了大小相同的两个气球看气球鼓起的快慢来判断反应的剧烈程度，进而定性说明H+浓度的大小，将这套实验装置密封好，留到最后讲这个题的时候让学生再看一次，不仅理论上说明产生气体的量相同，实验也能说明产生气体的量相同，此处为本节课的又一个亮点。
        [师]结语：本节课我们通过定性和定量（控制变量）实验的方法学习了强弱电解质的概念，又通过对比实验知道了弱电解质的电离是微弱和可逆的，从宏观现象深入到认识微观粒子的运动状态，确认弱电解质溶液里存在着电离平衡，并且电离平衡也像化学平衡一样符合勒夏特列原理。后面将要学到的溶解平衡同样符合勒夏特列原理。其实我们生存的空间本身就是一个庞大的平衡体系，它也同样符合勒夏特列原理，课后，查阅资料思考怎样从平衡的角度保护我们赖以生存的家园。
教学反思：总结升华理解和掌握基本的科学原理和方法，培养学生终身学习的意识和能力。除了知识总结，还进行了方法的总结，比如猜想验证、对比、控制变量等。
        三、教学思考
        通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，在实践中培养学生的创新精神和实践能力。因此，在化学教学中一个重要的问题就是要引导学生加深对实验探究的理解和运用。本课题中通过定性和定量实验，以及精心设计的实验事实的支撑及层次递进的问题的启发，引导学生自主学习，自行得出强弱电解质的概念和弱电解质的电离是可逆的这一结论。从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。在此之前学生已有了化学平衡理论的知识储备，自然而然让学生会将这一知识储备运用到电离平衡当中。