摘 要:在高中化學(xué)教學(xué)中,“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”是一個(gè)重要的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),幫助學(xué)生理解電解質(zhì)在水溶液中如何發(fā)生電離以及導(dǎo)電的原理。這一內(nèi)容雖然具有較強(qiáng)的理論性,但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)相對(duì)抽象,理解起來(lái)具有一定難度。因此,如何通過(guò)有效的教學(xué)方式讓學(xué)生更加直觀地理解電解質(zhì)和非電解質(zhì)的概念,成為化學(xué)教研關(guān)注的一個(gè)課題。近年來(lái),情境導(dǎo)入作為一種新興的教學(xué)手段,在化學(xué)課堂中逐漸被應(yīng)用并廣受關(guān)注。通過(guò)在課堂之初引入貼近學(xué)生生活的實(shí)際情境,教師可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促使其主動(dòng)探索知識(shí),從而提升學(xué)習(xí)效果。尤其在電解質(zhì)和非電解質(zhì)的教學(xué)中,通過(guò)精心設(shè)計(jì)的情境導(dǎo)入,不僅能夠消除學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的陌生感,還能讓他們更有興趣地參與到課堂學(xué)習(xí)中來(lái)。本文以“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”教學(xué)為例,探討在高中化學(xué)課堂中應(yīng)用情境導(dǎo)入方法的效果,為化學(xué)教學(xué)提供有效的策略和參考。
關(guān)鍵詞:電解質(zhì)與非電解質(zhì);情境應(yīng)用;學(xué)生興趣;提升策略
傳統(tǒng)高中化學(xué)教學(xué)一般采用理論講解與習(xí)題練習(xí)相結(jié)合的方式對(duì)電解質(zhì)與非電解質(zhì)概念進(jìn)行鞏固。這樣的方法雖然有助于一些同學(xué)對(duì)基本概念的理解,但是對(duì)更多的同學(xué)來(lái)說(shuō),卻可能覺(jué)得枯燥無(wú)味,興趣不大,學(xué)習(xí)效果也不盡人意。而在新課程改革的推動(dòng)下,課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)“學(xué)生是主體”,鼓勵(lì)教師創(chuàng)新教學(xué)模式,運(yùn)用符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的方式來(lái)激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。情境導(dǎo)入是一種能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、貼近生活、通俗易懂的教學(xué)方法,尤其對(duì)化學(xué)這樣實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的科目更有應(yīng)用價(jià)值。比如:在講解電解質(zhì)和非電解質(zhì)的內(nèi)容時(shí),可以通過(guò)日常生活中的現(xiàn)象,如鹽水能導(dǎo)電、糖水不導(dǎo)電等,幫助學(xué)生更直觀地認(rèn)識(shí)這些概念[1]。
一、電解質(zhì)與非電解質(zhì)教學(xué)內(nèi)容分析
(一)電解質(zhì)與非電解質(zhì)的概念
電解質(zhì)是指在水溶液中或熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電的物質(zhì)。這種導(dǎo)電性源于它們能夠在水中發(fā)生電離,生成帶電的離子,例如氯化鈉(NaCl)在水中溶解后分解成鈉離子(Na+)和氯離子(Cl-),這些離子可以自由移動(dòng),形成電流。電解質(zhì)可以分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。強(qiáng)電解質(zhì)在水中完全電離,常見(jiàn)的如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大多數(shù)可溶性鹽,例如:硫酸(H2SO4)和氫氧化鈉(NaOH);弱電解質(zhì)則在水中僅部分電離,形成少量離子,典型的例子是醋酸(CH3COOH)。相反,非電解質(zhì)是指那些溶于水后不發(fā)生電離、不能導(dǎo)電的物質(zhì),它們?cè)谌芙膺^(guò)程中保持分子狀態(tài),不產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子,因而不具備導(dǎo)電性。典型的非電解質(zhì)包括蔗糖、乙醇等,這些物質(zhì)即使完全溶解也不會(huì)釋放帶電的離子。電解質(zhì)與非電解質(zhì)的主要區(qū)別就在于是否能在水溶液中產(chǎn)生離子和傳導(dǎo)電流,這一特性在化學(xué)、電化學(xué)及生物學(xué)等領(lǐng)域中有重要應(yīng)用,比如生物體內(nèi)的電解質(zhì)平衡、工業(yè)中的電解反應(yīng)等。
(二)電解質(zhì)溶液的性質(zhì)
電解質(zhì)溶液的性質(zhì)主要體現(xiàn)在其導(dǎo)電性和離子行為上。電解質(zhì)易溶于水時(shí)會(huì)電離產(chǎn)生帶正電陽(yáng)離子及帶負(fù)電陰離子,它們能在水中自由運(yùn)動(dòng)使溶液具有導(dǎo)電性。導(dǎo)電性能主要由電解質(zhì)電離程度及濃度決定。強(qiáng)電解質(zhì),例如鹽酸和氫氧化鈉,在水中會(huì)被完全電離,從而產(chǎn)生大量的自由離子,這使得它們具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性;而醋酸等弱電解質(zhì)在水中只發(fā)生局部電離,離子有限且導(dǎo)電性很弱。電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過(guò)程在外電場(chǎng)作用下呈現(xiàn)陽(yáng)離子向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)和陰離子向正極方向運(yùn)動(dòng),這一性質(zhì)在電解和蓄電池中被廣泛使用。另外,電解質(zhì)溶液還有一些依數(shù)性特征,例如降低溶液冰點(diǎn),提高沸點(diǎn)以及提高滲透壓等,這些依數(shù)性都是因?yàn)槿芤褐腥苜|(zhì)所生成粒子的多少而不受溶質(zhì)性質(zhì)的影響。電解質(zhì)溶液的上述性質(zhì)在生物、醫(yī)學(xué)及工業(yè)等領(lǐng)域都具有重要地位,例如細(xì)胞液內(nèi)電解質(zhì)平衡是生物體正常發(fā)揮其功能所必需的,而在化學(xué)工業(yè)上,電解質(zhì)溶液應(yīng)用于金屬電鍍、精煉及化工生產(chǎn)等方面。
(三)非電解質(zhì)的溶解性質(zhì)
非電解質(zhì)具有溶解性質(zhì),主要表現(xiàn)為溶解后不會(huì)電離,沒(méi)有導(dǎo)電性。非電解質(zhì)溶于水等溶劑后,分子只是物理地分散于溶劑分子間,維持著原來(lái)分子結(jié)構(gòu)而不產(chǎn)生像電解質(zhì)一樣可以運(yùn)動(dòng)的離子。如蔗糖溶于水后,蔗糖分子仍處于完好狀態(tài),僅為水分子所包圍,均勻地分布于溶液之中,這樣的溶解方式使非電解質(zhì)溶液無(wú)導(dǎo)電性。非電解質(zhì)的溶解性取決于溶劑極性:通常極性非電解質(zhì)更易溶于極性溶劑(如水),而非極性非電解質(zhì)則傾向于溶解于非極性溶劑(如苯、乙醚)。這一“相似相溶”規(guī)律決定著溶解過(guò)程能否發(fā)生。非電解質(zhì)溶液因沒(méi)有離子生成,其依數(shù)性只和分子數(shù)量相關(guān),所以在一些物理性質(zhì)中呈現(xiàn)上升沸點(diǎn)和下降冰點(diǎn)的現(xiàn)象。非電解質(zhì)溶解對(duì)于很多實(shí)際用途也是很有意義的,例如:酒精(乙醇)用于酒水飲品,多種有機(jī)非電解質(zhì)廣泛應(yīng)用于藥物、香料及食品添加劑等。這類物質(zhì)的溶解特性不只影響到它的物理性質(zhì),而且在其生物利用率、化學(xué)穩(wěn)定性等方面也起著至關(guān)重要的作用[2]。
二、情境導(dǎo)入策略的理論基礎(chǔ)
(一)情境教學(xué)法的理論
情境教學(xué)法的理論依據(jù)來(lái)源于建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論,它把學(xué)習(xí)看作是學(xué)生在與情境和任務(wù)相互作用中積極主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)的活動(dòng),把新知識(shí)融入原有知識(shí)體系之中,以達(dá)到理解與掌握的目的。情境教學(xué)法注重在具體、現(xiàn)實(shí)或貼近現(xiàn)實(shí)的情景中指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),讓學(xué)生在具體情景中領(lǐng)悟知識(shí)的內(nèi)涵。情境教學(xué)法通過(guò)設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的情景、問(wèn)題情境來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和參與感,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),有利于學(xué)生在解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)理解概念。結(jié)合維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”,情境教學(xué)法也強(qiáng)調(diào)在更多的實(shí)證支持下,通過(guò)和教師或者同伴之間的交往讓學(xué)生獲得自己很難實(shí)現(xiàn)的理解程度。布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào),在特定的情境中,任務(wù)和問(wèn)題應(yīng)該具有探索性,這樣可以讓學(xué)生在自我探索的過(guò)程中獲得新的知識(shí),這不僅可以提高學(xué)習(xí)的效果,還可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。情境教學(xué)法倡導(dǎo)真實(shí)、情境化的知識(shí)應(yīng)用,切忌死記硬背,通過(guò)將知識(shí)應(yīng)用于真實(shí)情境之中,不僅使學(xué)生更加輕松地掌握所學(xué)知識(shí),還能夠逐步建立起知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)行深層理解。該方法對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高學(xué)科興趣等都具有顯著效果。
(二)情境導(dǎo)入的優(yōu)勢(shì)
情境導(dǎo)入具有能有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高課堂吸引力、幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)有更加深刻的理解與把握等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)把抽象知識(shí)放置在具體情境之中,情境導(dǎo)入使學(xué)生有身臨其境之感,進(jìn)而增強(qiáng)參與感,增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。比如:把化學(xué)知識(shí)和生活現(xiàn)象相聯(lián)系,當(dāng)學(xué)生親身經(jīng)歷或者觀察到相似的情景后,就很容易把知識(shí)和實(shí)際生活相聯(lián)系,深化概念。另外,情境導(dǎo)入還通過(guò)實(shí)際問(wèn)題或者情景,促使學(xué)生自然學(xué)會(huì)并運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行解題,激發(fā)其求知欲望,從而促進(jìn)探究式學(xué)習(xí)。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生探究具體情境下的解決方法,情境導(dǎo)入也促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的提高,使得學(xué)生學(xué)習(xí)更有針對(duì)性與實(shí)用性。情境導(dǎo)入也為課堂互動(dòng)提供了更多機(jī)會(huì),可以讓學(xué)生在探討與交流中建立更加豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu),并同時(shí)培養(yǎng)合作精神與團(tuán)隊(duì)意識(shí)。情境導(dǎo)入的運(yùn)用既改變傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革,又能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)具體情境下知識(shí)的靈活應(yīng)用,這一學(xué)習(xí)體驗(yàn)對(duì)于其今后的學(xué)習(xí)與實(shí)踐同樣有著深刻而積極的意義[3]。
三、“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”情境導(dǎo)入策略的具體應(yīng)用
(一)實(shí)驗(yàn)情境導(dǎo)入
實(shí)驗(yàn)情境導(dǎo)入是通過(guò)在教學(xué)中引入實(shí)際實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在親自動(dòng)手、觀察現(xiàn)象的過(guò)程中理解知識(shí)、掌握技能的一種方法。在“電解質(zhì)和非電解質(zhì)”教學(xué)中,教師可以設(shè)計(jì)如“鹽水與純水的導(dǎo)電性比較實(shí)驗(yàn)”這一情境,將復(fù)雜的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為直觀現(xiàn)象,引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體地說(shuō),教師可首先給學(xué)生呈現(xiàn)兩種透明液體:一杯蒸餾水和一杯氯化鈉溶液,來(lái)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)二者導(dǎo)電性差異進(jìn)行預(yù)測(cè)。接著,在每一杯溶液中分別加入導(dǎo)電電極,并與小燈泡或電流計(jì)等檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行連接。當(dāng)這些電極被插入到氯化鈉溶液中時(shí),小燈泡將會(huì)亮起,電流計(jì)也會(huì)顯示讀數(shù),這清晰地表明氯化鈉溶液具有導(dǎo)電性;但蒸餾水中卻沒(méi)有這種情況,反映了非電解質(zhì)所具有的性質(zhì)。通過(guò)這一直觀實(shí)驗(yàn)過(guò)程可使同學(xué)們從是否存在電流中直接看出電解質(zhì)和非電解質(zhì)之間的差別。教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步誘發(fā)學(xué)生的思考:為什么溶液中加氯化鈉會(huì)導(dǎo)電,同時(shí)說(shuō)明因?yàn)槁然c被水電離而生成鈉離子、氯離子等離子,它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生電流。這樣的實(shí)驗(yàn)情境導(dǎo)入既能使學(xué)生“看見(jiàn)”理論,又能帶動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)探索,使課堂更具有互動(dòng)性、吸引力,從而加深學(xué)生對(duì)于電解質(zhì)、非電解質(zhì)等概念的理解、記憶。
(二)生活情境導(dǎo)入
生活情境導(dǎo)入是通過(guò)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和日常生活現(xiàn)象,讓學(xué)生從自己所熟知的生活背景出發(fā)來(lái)理解并掌握所學(xué)內(nèi)容。以“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”的教學(xué)為背景,教師可以從學(xué)生熟悉的口服補(bǔ)液鹽開(kāi)始,引導(dǎo)他們深入思考電解質(zhì)在維持身體健康方面的重要性。教師可想象出一種情景:在機(jī)體輕度脫水時(shí),醫(yī)生建議喝含鈉離子和鉀離子的電解質(zhì)口服補(bǔ)液鹽類,這類電解質(zhì)可快速地補(bǔ)充機(jī)體需要的離子平衡并有助于保持細(xì)胞的正常功能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生翻閱補(bǔ)液鹽成分表并對(duì)其所含氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、葡萄糖(C6H12O6)進(jìn)行分析,從而進(jìn)一步說(shuō)明電解質(zhì)與非電解質(zhì)對(duì)人體的不同影響。氯化鈉與氯化鉀這類電解質(zhì)能在水中電離產(chǎn)生鈉離子和鉀離子并能保持細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞外電位差,神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮和其他生理活動(dòng)是必不可少的,葡萄糖和其他非電解質(zhì)只供給能量并不涉及電離。通過(guò)介紹這一生活情境,同學(xué)們不僅體會(huì)到電解質(zhì)對(duì)于身體的重要意義,而且也更加深入了解電解質(zhì)與非電解質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)差別。這種以生活現(xiàn)象為切入點(diǎn)的情境導(dǎo)入,加強(qiáng)了教學(xué)實(shí)用性,讓學(xué)生感受到知識(shí)與生活的貼近,促進(jìn)了課堂參與度與學(xué)習(xí)興趣的提高[4]。
(三)社會(huì)情境導(dǎo)入
社會(huì)情境導(dǎo)入通過(guò)結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)和公共議題,使學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用及其在社會(huì)中的重要性。在“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”教學(xué)中,教師可以以“自來(lái)水凈化處理”作為情境,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電解質(zhì)在水處理中的關(guān)鍵作用。教師可以介紹自來(lái)水凈化流程,包含混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒等步驟,其中涉及電解質(zhì)的加入,如:硫酸鋁Al2(SO4)3等絮凝劑。硫酸鋁作為電解質(zhì)溶于水后產(chǎn)生鋁離子(Al3+)和硫酸根離子(SO42-),鋁離子能夠與水中懸浮的細(xì)小雜質(zhì)顆粒結(jié)合,形成較大的絮狀物,使其沉降,從而凈化水質(zhì)。通過(guò)引入具體數(shù)據(jù),例如城市供水中常用硫酸鋁的濃度范圍一般在10—15mg/L,學(xué)生可以直觀理解添加電解質(zhì)的科學(xué)依據(jù)及其控制標(biāo)準(zhǔn)。此外,教師還可以探討水質(zhì)檢測(cè)中的電解質(zhì)測(cè)定指標(biāo),如總硬度、導(dǎo)電率等,它們可以反映水中礦物質(zhì)含量和水質(zhì)特性。通過(guò)這一社會(huì)情境,學(xué)生認(rèn)識(shí)到電解質(zhì)不僅在實(shí)驗(yàn)室中有意義,更在環(huán)境保護(hù)和公共健康領(lǐng)域發(fā)揮作用,從而加深對(duì)電解質(zhì)的理解,同時(shí)增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感,使課堂內(nèi)容貼近生活并富有現(xiàn)實(shí)意義。
(四)科技情境導(dǎo)入
科技情境導(dǎo)入通過(guò)展示先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使其理解化學(xué)知識(shí)在高科技領(lǐng)域的重要性。在講解“電解質(zhì)與非電解質(zhì)”時(shí),教師可以以“鋰離子電池的工作原理”為情境,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電解質(zhì)的關(guān)鍵作用。鋰離子電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、電動(dòng)汽車等設(shè)備中,其核心是電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程。教師可以從鋰離子電池的結(jié)構(gòu)入手,介紹它由正極(通常為L(zhǎng)iCoO2)、負(fù)極(通常為石墨)和電解質(zhì)(通常為鋰鹽溶液,六氟磷酸鋰LiPF6)組成。充電時(shí),外加電場(chǎng)作用下,鋰離子(Li+)從正極脫出,通過(guò)電解質(zhì)移動(dòng)至負(fù)極并嵌入石墨層中,放電時(shí)則相反,鋰離子從負(fù)極脫出,經(jīng)電解質(zhì)回到正極。此過(guò)程中,電解質(zhì)必須具有優(yōu)良的離子導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性,以確保鋰離子順利遷移。通過(guò)介紹電池的電化學(xué)反應(yīng)方程式,如正極反應(yīng):,負(fù)極反應(yīng):,學(xué)生能夠理解離子遷移和電流的關(guān)系。在電解質(zhì)中,鋰鹽溶解后形成Li+和PF6-離子,這些帶電粒子在電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)形成電流,使電池輸出電能。此外,教師可以結(jié)合鋰離子電池的性能參數(shù),如電池的能量密度(Wh/kg)、充放電倍率、循環(huán)壽命等數(shù)據(jù),說(shuō)明電解質(zhì)性質(zhì)對(duì)電池性能的影響。通過(guò)這一科技情境導(dǎo)入,學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)到電解質(zhì)的導(dǎo)電功能,還理解了其在高科技裝置中的實(shí)際應(yīng)用,從而對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生濃厚興趣,并激發(fā)其對(duì)科學(xué)技術(shù)的探索欲望[5]。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,情境導(dǎo)入通過(guò)將抽象概念與生活實(shí)際、社會(huì)問(wèn)題以及前沿科技相結(jié)合,使學(xué)生能夠在熟悉或真實(shí)的情境中學(xué)習(xí),使知識(shí)更具趣味性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)、生活、社會(huì)和科技情境的多元應(yīng)用,不僅提高了課堂的互動(dòng)性,還促進(jìn)了學(xué)生的自主探究和實(shí)踐能力,增強(qiáng)了課堂的參與感和體驗(yàn)感。學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐漸理解化學(xué)知識(shí)對(duì)日常生活和科技發(fā)展的重要性,進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自我驅(qū)動(dòng)力。情境導(dǎo)入作為一種行之有效的教學(xué)方法,對(duì)創(chuàng)新高中化學(xué)課堂具有重要意義,未來(lái)可以在更多學(xué)科內(nèi)容中繼續(xù)探索與應(yīng)用,深化教學(xué)改革,為學(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
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