楊茵

摘? ? 要：“離子反應(yīng)”是高中化學(xué)的核心概念之一，是學(xué)生形成微粒觀和變化觀的重要載體。但教學(xué)中往往重實(shí)驗(yàn)情境，忽視生活生產(chǎn)中的具體應(yīng)用;實(shí)驗(yàn)演示多，學(xué)生動(dòng)手少;強(qiáng)調(diào)概念及“四步法”，忽視“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的特質(zhì)。教師可采取問題導(dǎo)向策略，通過真實(shí)情境引出問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行分析推理、抽象概括，促進(jìn)學(xué)生思維從宏觀向微觀轉(zhuǎn)變，切實(shí)培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：離子反應(yīng);證據(jù)推理;模型認(rèn)知;“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征

“離子反應(yīng)”是高中化學(xué)的核心概念之一，是學(xué)生形成微粒觀和變化觀的重要載體。但教學(xué)中往往存在這樣的現(xiàn)象：注重實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)置，卻忽視離子反應(yīng)在生活或生產(chǎn)中的具體應(yīng)用;演示實(shí)驗(yàn)多，但學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)很少;強(qiáng)調(diào)離子反應(yīng)的概念及離子方程式書寫的“四步法”，卻忽視“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的特質(zhì)。所以，學(xué)生在面對(duì)具體問題時(shí)，往往缺乏從微觀視角去分析的意識(shí)、思路和方法。

一、教學(xué)改進(jìn)

為解決上述問題，筆者認(rèn)為可采取如下教學(xué)改進(jìn)：

1.利用電視劇《三國演義》中諸葛亮帶兵南征時(shí)用“安樂泉”水解“啞泉”毒這一“博眼球”的劇情，結(jié)合專家考證云南的確存在這樣兩口泉水的事實(shí)，通過真實(shí)的生活情境引出問題：為什么“安樂泉”水可以解毒？

2.學(xué)習(xí)任務(wù)采取問題導(dǎo)向策略，通過層層遞進(jìn)的問題鏈觸動(dòng)學(xué)生的原有認(rèn)知，觸發(fā)學(xué)生思維興奮區(qū)，促進(jìn)學(xué)生形成從微觀的離子視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及反應(yīng)的認(rèn)知方式，把思維引向深度發(fā)展。

3.發(fā)揮學(xué)生主體作用，通過小組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行分析推理、抽象概括，從而歸納出離子反應(yīng)滿足條件，并正確書寫相應(yīng)離子方程式。通過師生間的對(duì)話與交流、生生間的合作與討論，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。

4.基于化學(xué)“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的特質(zhì)，幫助學(xué)生構(gòu)建離子反應(yīng)分析的思維模型，發(fā)展模型認(rèn)知能力，使思維能力逐漸進(jìn)階。

二、教學(xué)實(shí)錄

（一）問題情境：為什么“安樂泉”水可以解毒

[觀看視頻——電視劇《三國演義》中諸葛亮帶兵南征遇到的故事：將士誤喝“啞泉”水變啞，后得高人指點(diǎn)，用“安樂泉”水解毒。]

師：是否真的存在這樣兩口泉水呢？

[觀看視頻——科教片《地理中國》：專家考證云南地區(qū)的確存在這樣的兩口泉水;“啞泉”水中含有大量的銅鹽，銅離子大大超標(biāo)，飲入過多，容易導(dǎo)致咽喉部位迅速脫水，從而造成失聲。]

師：“安樂泉”水為什么能解毒？

生：泉水中含有的離子能與Cu2+結(jié)合。

師：你覺得泉水中可能含有什么離子？判斷的理由是什么？

生：含有OH-，因?yàn)镺H-能與Cu2+結(jié)合生成Cu（OH）2沉淀。

師：預(yù)測是否合理呢？我們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證下。

設(shè)計(jì)意圖：戲劇沖突來源于真實(shí)的生活，泉水使人中毒和解毒容易激發(fā)學(xué)生探究的興趣，同時(shí)也讓學(xué)生用化學(xué)的眼光看生活，體會(huì)運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生活問題的學(xué)科魅力。

（二）實(shí)驗(yàn)探析和模型建構(gòu)：理解“安樂泉”水能解毒的原因

[展示裝有CuSO4溶液、Ba（NO3）2溶液和NaOH溶液的試管。]

師：哪支試管中裝的是CuSO4溶液？另外兩種溶液都能和CuSO4反應(yīng)嗎？

生：顯藍(lán)色的為CuSO4溶液，與另外兩種溶液都會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

環(huán)節(jié)一：從電離角度回顧溶質(zhì)在水溶液中的行為

[實(shí)驗(yàn)：CuSO4溶液分別和Ba（NO3）2溶液、NaOH溶液混合。]

師：兩種溶質(zhì)各自主要存在形式及它們之間的數(shù)量關(guān)系如何？

生：CuSO4按1∶1完全電離為Cu2+和SO42-，Ba（NO3）2按1∶2完全電離為Ba2+和NO3-。

師：CuSO4和Ba（NO3）2為什么完全電離？

生：它們是強(qiáng)電解質(zhì)。

師：（強(qiáng)調(diào)）在像CuSO4和Ba（NO3）2這樣可溶性的強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，不存在CuSO4和Ba（NO3）2分子。

師：以CuSO4和Ba（NO3）2溶質(zhì)為橫坐標(biāo)，它們?cè)谌芤褐械奈⒘７N類和數(shù)目為縱坐標(biāo)，構(gòu)建電離模型圖（圖略）可以幫助我們進(jìn)行分析。

師：（強(qiáng)調(diào)）這些離子在各自溶液中是完全自由的。

環(huán)節(jié)二：探討溶液中反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)

師：溶液混合后離子是怎樣的存在形式？發(fā)生反應(yīng)了嗎？請(qǐng)亮出你的證據(jù)。

生：有白色沉淀生成，說明混合后Ba2+與SO42-反應(yīng)生成BaSO4。

師：BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì)還是弱電解質(zhì)？

生：強(qiáng)電解質(zhì)。

師：（強(qiáng)調(diào)）BaSO4雖是強(qiáng)電解質(zhì)，但同時(shí)又是難溶性物質(zhì)，在溶液中主要以分子形式聚集，宏觀上就是我們看到的沉淀，所以我們用BaSO4表示。但BaSO4極少量溶于水的部分又完全電離。

師：Cu2+與NO3-反應(yīng)了嗎？

生：上層溶液仍是藍(lán)色，說明兩者沒有反應(yīng)。

師：但上層溶液顏色變淺了，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Cu2+與NO3-沒有發(fā)生反應(yīng)。

生：可以做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取同濃度同體積的CuSO4溶液，加入與Ba（NO3）2溶液同體積的蒸餾水，觀察溶液顏色的變化。

師：我們把相互反應(yīng)的離子和反應(yīng)的結(jié)果用化學(xué)符號(hào)在模型圖上表示出來，得到關(guān)系圖。

師：（強(qiáng)調(diào)）溶液中并不是所有離子都參與反應(yīng)。像這樣有離子參加的反應(yīng)稱為離子反應(yīng)。Ba2+與SO42-失去自由，形成更穩(wěn)定的BaSO4沉淀。我們把它們之間的反應(yīng)用Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子方程式表示。

師：穩(wěn)定是自然界的普遍規(guī)律。離子雖然看不見，但是它們?cè)谌芤褐幸彩窃趯で笠环N比原來存在形式更為穩(wěn)定的狀態(tài)[1]。

環(huán)節(jié)三：鞏固對(duì)微觀反應(yīng)的理解，強(qiáng)調(diào)重金屬離子中毒的解毒方法

師：請(qǐng)分析CuSO4和NaOH的反應(yīng)?？梢运伎歼@三個(gè)問題：1.沒混合前溶液中微粒主要存在形式？2.微粒間能否相互作用？3.作用結(jié)果是什么？請(qǐng)用模型建構(gòu)方法表示。

[學(xué)生書寫。]

師：回到開始上課時(shí)提出的問題，科學(xué)家考證出“安樂泉”水中石灰水的濃度很高，所以“安樂泉”能解“啞泉”的毒。但“安樂泉”水也不能多喝，重金屬中毒最好先喝牛奶或豆?jié){，然后趕快去醫(yī)院就醫(yī)。

設(shè)計(jì)意圖：從熟悉的化學(xué)反應(yīng)入手，基于已有的電解質(zhì)及電離知識(shí)，通過以問題解決為核心任務(wù)的問題串，引導(dǎo)學(xué)生從宏微結(jié)合的視角進(jìn)行富有邏輯的分析，逐步建構(gòu)微粒觀和變化觀，認(rèn)識(shí)到溶液中的反應(yīng)本質(zhì)上是離子間反應(yīng)，而離子間發(fā)生反應(yīng)也是一種趨向穩(wěn)定的過程。通過“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角分析溶液中離子反應(yīng)的能力;通過構(gòu)建離子反應(yīng)分析的思維模型，幫助學(xué)生理解和建構(gòu)抽象概念，使其思維方式逐漸進(jìn)階。

（三）探究離子反應(yīng)的本質(zhì)和條件，感悟離子反應(yīng)的意義

環(huán)節(jié)一：歸納離子反應(yīng)的本質(zhì)和條件

師：請(qǐng)判斷下面四組物質(zhì)相互間哪些會(huì)發(fā)生離子反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并書寫相應(yīng)的離子方程式：

1.稀硫酸、鹽酸、石蕊、碳酸鈉溶液

2.氫氧化鈉溶液、酚酞、氯化鈉溶液、鹽酸

3.硝酸銀溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液

4.鐵粉、鹽酸、稀硫酸

生：先在稀硫酸和鹽酸中滴加幾滴石蕊，再加入Na2CO3溶液。溶液紅色都逐漸褪去，說明稀硫酸和鹽酸都能和碳酸鈉發(fā)生離子反應(yīng)。離子方程式都是2H++CO32-=H2O+CO2↑。

生：NaOH能和鹽酸發(fā)生離子反應(yīng)。先在NaOH溶液中滴加幾滴酚酞，顯紅色，再滴入鹽酸，紅色逐漸褪去，說明OH-和H+發(fā)生了反應(yīng)。離子方程式是H++OH-=H2O。

生：NaCl和KCl都能和AgNO3發(fā)生離子反應(yīng)，離子方程式都是Ag++Cl-=AgCl↓。

生：鹽酸和稀硫酸都能和Fe發(fā)生離子反應(yīng)。離子方程式是2H++Fe=H2↑+Fe2+。

師：（強(qiáng)調(diào)）這說明離子方程式表示的不是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是一類化學(xué)反應(yīng)，并揭示了這類化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

師：請(qǐng)思考離子間發(fā)生反應(yīng)要滿足哪些條件?？梢苑謩e從復(fù)分解型和氧化還原型方面思考。離子反應(yīng)中離子最終趨向什么樣的狀態(tài)？

設(shè)計(jì)意圖：通過“微觀分析—實(shí)驗(yàn)探究—宏觀觀察—符號(hào)表征”的過程，幫助學(xué)生形成簡單離子反應(yīng)發(fā)生條件的統(tǒng)攝概念、有效擺脫陳舊的“寫、拆、刪、查”書寫模式，加強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)、感受化學(xué)學(xué)科特有的思維特征，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)典型的反應(yīng)歸納出離子反應(yīng)發(fā)生條件的歸納推理的思維方式和能力。

環(huán)節(jié)二：感悟離子反應(yīng)的意義

師：對(duì)于Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子反應(yīng)，可以找到的試劑組合有哪些？

生：1.BaCl2和Na2SO4反應(yīng);2.Ba（NO3）2和H2SO4反應(yīng);3.Ba（OH）2和Na2SO4反應(yīng);4.Ba（OH）2和H2SO4反應(yīng)。

師：看來離子方程式的確表示了一類反應(yīng)。

師：上面四個(gè)組合是否都可以用Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子反應(yīng)表示？

生：Ba（OH）2與H2SO4的反應(yīng)不可以。

師：它們的離子方程式如何書寫？

生：Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O

生：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O

師：Ba（OH）2按1∶2完全電離出Ba2+和OH-，H2SO4按2∶1完全電離出H+和SO42-。兩個(gè)離子方程式的區(qū)別是BaSO4沉淀完全時(shí)H+和OH-是否完全結(jié)合。我們通過測定溶液的電導(dǎo)率和pH來驗(yàn)證。

[演示實(shí)驗(yàn)：傳感器測Ba（OH）2溶液滴到H2SO4溶液中的電導(dǎo)率和pH]。

[展示：實(shí)驗(yàn)測出的電導(dǎo)率和pH曲線圖（見圖1）。]

師：分析曲線判斷哪位學(xué)生書寫的離子方程式正確。

生：由圖可知Ba2+和SO42-以及OH-和H+之間的反應(yīng)是同時(shí)抵達(dá)終點(diǎn)，結(jié)合氫氧化鋇和硫酸在水中的電離情況，正確的離子方程式應(yīng)該是：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。

師：（強(qiáng)調(diào)）可見同一溶液中的多種離子間的反應(yīng)存在定量關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：在上一環(huán)節(jié)“設(shè)計(jì)意圖”的基礎(chǔ)上，再通過自我反思和同伴間的交流啟迪，促進(jìn)學(xué)生最大限度地實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)方式的改變。通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破學(xué)生的感官局限，讓他們“看”到宏觀物質(zhì)在水溶液中真實(shí)的存在形式，“看”到真實(shí)的反應(yīng)過程。如此，更有利于學(xué)生科學(xué)概念的形成。通過Ba（OH）2與H2SO4的離子方程式書寫的討論，培養(yǎng)學(xué)生基于離子反應(yīng)條件和離子方程式書寫方法進(jìn)行演繹推理的能力[2]。

（四）構(gòu)建分析水溶液中離子狀態(tài)和反應(yīng)的思維模型

師：本節(jié)課我們初步建立了水溶液中離子反應(yīng)的分析思路，下面請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)分析步驟。

生：首先分析反應(yīng)物在水溶液中的存在形式和比例關(guān)系，接下來分析離子間是否會(huì)反應(yīng)，如果發(fā)生反應(yīng)，則將反應(yīng)的結(jié)果用離子方程式表示出來。

[歸納：分析離子反應(yīng)的思維模型（見圖2）。]

設(shè)計(jì)意圖：建構(gòu)離子反應(yīng)的思維模型能幫助學(xué)生完善離子反應(yīng)概念認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在研究水溶液中物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)，逐步掌握分析問題和解決問題的思路和方法。在這樣的課堂教學(xué)中，宏觀辨識(shí)和微觀探析、證據(jù)推理和模型認(rèn)識(shí)等化學(xué)核心素養(yǎng)可以真正落地。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭胤飛.文化有根 課堂有魂——鄭胤飛化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)集[M].上海：上海教育出版社，2013：112.

[2]朱鵬飛，陳敏，陳凱.發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課例研究——以離子反應(yīng)為例[J].化學(xué)教育，2018（23）：40.