宏观观察 微观想象 符号表征

文/王强 陆燕海

摘 要：作为高中化学核心概念之一，离子反应在教学中关键在于建立起对概念的理解。结合2013年浙江省高中化学优质课，通过实验引导学生深刻理解概念，从宏观现象、微观本质、符号表征等角度设计了“离子反应”的教学，强化三者的有机融合。

关键词：离子反应；基本概念；教学设计

苏教版《化学1》（选修）教材专题二中“离子反应”是中学化学的核心概念之一，是中学化学教学的重点和难点。“离子反应”阐述了酸、碱、盐在水溶液中的反应特点和规律，旨在培养学生透过水溶液中微粒及微粒间的变化现象认识反应的本质（微粒观），并建构分析水溶液中化学反应的思维方法，进一步强化从宏观到微观的认识。基于这样的理解，我们以“宏观观察、微观想象、符号表征”的思维主线对该课重新进行了设计，并在2013年浙江省高中化学课堂教学评比中荣获一等奖。

一、设计思路

教学活动是教和学的双边活动，必须充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。我们始终在思考，如何让学生通过具体的事实体会进行逻辑思考并加以自主建构。为此，我们精心策划数个实验，从宏观表象入手，帮助学生认识微观本质并指导学生用规范术语表达，教学流程见下图。

教学环节 教学主线 学生活动

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二、教学过程

环节一：生活引入，直入主题

【观看】：展示：醋蛋图片。对比：生活中的醋蛋（一般需要一周左右时间能完成）和实验室用相近浓度盐酸完成的“醋蛋”（数小时）

【思考1】：为什么前后所用时间不同？同浓度盐酸和醋酸还有哪些不同？

【演示实验】：同浓度醋酸和盐酸导电能力的对比

设计意图：提出用两种不同的酸反应耗时不同的事实情况下，学生会思考醋酸和盐酸的差别？为强弱电解质的概念埋下伏笔！同时，引导学生从微粒的角度分析问题，确定本节课的主題：从离子角度研究反应本质。而导电性实验也是将微观粒子存在宏观化，联系醋蛋的制作中，用不同的酸反应速度不一样的本质可能就和H+浓度有关！

设置疑问：同浓度的强碱（NaOH）和弱碱（NH3·H2O）导电性又怎样呢？

【跟踪实验】：同浓度的强碱（NaOH）和弱碱（NH3·H2O）导电性实验。

设计意图：通过实验明确强弱电解质的概念，进行简单归纳并举例［HCl、Ca（OH）2、CaCl2和Na2CO3等］，对电离方程式进行训练！电离方程式同样也是化学学科中重要的符号，它直观解释了宏观导电现象和微观存在之间的关系，通过电离方程式将其有机联系在一起，利用“■”和“■”表达电离情况不同。

环节二：学生体验，认知概念

【思考2】：结合以上四种电解质溶液：HCl溶液、Ca（OH）2溶液、CaCl2溶液和Na2CO3溶液两两混合时能发生哪些反应？请设计并完成实验！书写出现现象的化学方程式。

【学生实验1】设计意图：

1.结合学生已学知识应该不难判断，以下反应能发生离子反应：

Ⅰ Na2CO3+CaCl2■CaCO3↓+2NaCl

Ⅱ Na2CO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+2NaOH

Ⅲ Na2CO3+2HCl■2NaCl+H2O+CO2↑

Ⅳ Ca（OH）2+2HCl■CaCl2+2H2O

2.通过1和2的实验，进一步确定了在反应过程中，Ca2+和CO2-、3结合生成了CaCO3沉淀，即CO2-、3+Ca2+■CaCO3↓。通过讨论微观粒子的变化，帮助学生建立在这两个反应中某些离子发生了结合，为离子反应概念及发生条件的给出埋下伏笔！

3.激发认知冲突：在生成CaCO3的同时，其他离子之间有没有发生反应？

【追问】在反应Ⅲ中哪些离子间发生反应？其他离子有没有反应？请用化学符号表达反应情况？

设计意图：通过前面的思考，学生已经有意识地由微观粒子间的变化考虑溶液中的化学反应，但是学生还没有建立“看见”溶液中的离子这种思维，所以他们不能确定到底哪些离子参与反应，在此要从引导学生从认知出发，从微观的变化解释宏观的现象。

在反应中，H+和CO2-、3能反应体现在有气体生成：2H++CO2-3= H2O+CO2↑。

而Na+和Cl-两者之间有没有参加反应呢？设计实验：在一定量盐酸中加入过量的碳酸钠溶液，再加入硝酸酸化，最终滴加硝酸银溶液，观察有没有沉淀！同时，也解释了离子间发生反应的条件（难溶物和气体），明确物质在水溶液中的主要存在形式。

环节三：符号表征，强化书写

【投影】离子反应和离子方程式书写：

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设计意图：

传统的离子方程式书写是按照“写、拆、删、查”四步，在教学中，笔者发现这种方法对于学生简单记忆尚可，却不利于学生能力的培养：（1）学生在书写离子方程式时，生搬硬套，效率低下；（2）高一学生往往会受初中所学复分解条件的影响，只关注生成物的状态而忽略了反应物；（3）碰到陌生反应，如向硝酸亚铁溶液中加入硫酸就束手无策，而碰到离子共存问题则要转化为具体化学物质才能进行判断等等。究其本源，这种书写方法没有帮助学生认知概念的本质，只是将化学知识工具化、模式化，严重地挫伤了学生的学习积极性。

而从宏观物质出发分析水溶液中的存在形式，分析哪些微粒之间能发生反应，关注微粒间的相互作用，直指概念本质，然后将实际参与或生成的物质用符号表达出来，这就是我们所要求的离子方程式。这样基于微粒作用观的教学设计促进学生的认知从宏观向微观转变，更易把握溶液中物质相互作用的实质。

【强化训练】基于盐酸与碳酸钠溶液，将反应物进行以下更改：①将盐酸改为醋酸溶液；②将碳酸钠溶液改为碳酸钙；③同时将盐酸改为醋酸溶液，碳酸钠溶液改为碳酸钙。

设计意图：趁热打铁，将前面所学知识强化巩固。同时，笔者通过设计反应③对课堂开始的“醋蛋”前后呼应，让学生进一步了解其原理！

环节四：设计实验，深化认识

【思考3】让离子间反应“看得见”：HCl溶液、Ca（OH）2溶液、CaCl2溶液和Na2CO3溶液两两混合还有三组实验：Ⅳ HCl+Ca（OH）2；Ⅴ HCl+CaCl2； Ⅵ Ca（OH）2+CaCl2，均无明显的实验现象，是否它们都没有发生反应？

【学生实验2】往滴有酚酞的Ca（OH）2溶液中滴加盐酸，观察溶液颜色变化？

设计意图：学生进一步确定了在水溶液中发生复分解反应的条件（难溶物、易挥发物和弱电解质），同时建构起“微粒观”，认识到溶液中的复分解反应实质上是某些离子间在反应。这一切都建立在他们亲眼所见，离子反应概念的形成就水到渠成了。

【思考4】OH-+H+=H2O还能表达哪些反应？

设计意图：该问题的设置突破了从物质出发研究反应的过程，考查了学生对概念的掌握和运用。在问题思考中，学生会设计很多酸碱中和反应，笔者只需要逐一分析反应物和生成物在水溶液的主要存在形式即可。

同时，留下问题：①H2SO4溶液和Ba（OH）2溶液反应的离子方程式？②向醋酸溶液中滴加少量氨水，导电能力如何变化？

三、教学反思

1．建立宏观、微观、符号的学科观念

化学是一门以实验为基础，建立在分子、原子层面上研究物质的一门学科，是将宏观现象和微观想象相结合并具有独特符号表征的自然科学。初中的教学引导学生认识物质宏观的变化，而高中的教学则要让学生通过宏观的实验事实去探索学习微观粒子的运动和变化。因此，我们在教学中要培养学生从微观的角度认识一些自然现象，形成对物质及其变化的科学认识。同时，凸显化学学科的特点——知识符号化，利用符号作为链接宏观与微观的桥梁。

2．巧借实验帮助学生认识微观行为

概念教学中的实验策略使用的关键点是建立实验事实与概念本质间的联系。在概念的教学中，我们要恰当地利用化学实验使学生获得感性认识，在宏观实验事实的支持下发展学生的微观认识。而在课后对于实验的分析，笔者又想到，有没有更加直观的现象进行观察。在听了其他老师的课后，笔者提出，我们可以借助传感技术进行分析，如，跟踪硫酸和氢氧化钡溶液反应的导电性和浑浊性实验分析离子反应的本质。合理地使用实验，会让我们教学的手段更加丰富，概念建立更容易！

参考文献：

［1］夏可文.在实验教学中如何培养学生形成化学概念［J］．理化生教学与研究，2008（16）：206.

［2］梁永平.微粒作用观的科学学习价值及其科学建构.化学教学，2003（6）.

编辑 薄跃华