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1、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(guò)“水的電離”教學(xué)過(guò)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(lái)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(guò)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
2、實(shí)施以來(lái),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(guò)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(guò)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
3、,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(guò)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(lái)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(lái)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
4、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(lái)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(guò)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(cè)蒸餾水的電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn),并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)水的電離的認(rèn)知過(guò)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
5、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(lái)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(cè):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(cè)水的電離程度)實(shí)驗(yàn):用電導(dǎo)率儀測(cè)蒸餾水的電導(dǎo)率(測(cè)量蒸餾水的電導(dǎo)率;加熱蒸餾水,測(cè)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(cè),并且說(shuō)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(cè):水的電離是微弱
6、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(guò)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(lái)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(lái),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(guò)程外顯出來(lái),由原來(lái)的暗線變成明線。
因此,教師在教學(xué)過(guò)程中以及解釋一些問題時(shí),可運(yùn)用化學(xué)基本觀念中的“微粒觀”,對(duì)問題作出科學(xué)合理的解釋。這一觀念有利于學(xué)生形成對(duì)知識(shí)各層面的理解,從而對(duì)知識(shí)有一個(gè)深刻全面的把握。