基于模型认知的物料守恒表达式的教学探索

2019-09-10王海燕

中学课程辅导·教育科研 2019年23期

王海燕

【关键词】游戏教学可视化教学模型认知物料守恒

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2019）23-175-02

溶液中存在的物料守恒关系，一直是高考及各种模拟考试的难点。究其原因，是由于内容过于抽象、微观不可视、溶液离子变化多样化等特点，让部分学生抓不住问题的重点，导致难以理解。以Na2CO3溶液中的物料守恒表达式的书写为例，尽管教学时，教师努力强调要抓住Na元素与C元素之间的关系，但是学生一见到CO32-以及HCO3-离子的水解方程式，他们的思维迅速被变化产生的OH-占据了，总是觉得OH-是CO32-、HCO3-水解生成的，所以物料守恒表达式中应该有OH-;其次，他们总是觉得Na2CO3中Na元素下角有个2，为何写成物料守恒之后，系数2反而写在C元素那边？

如何以恰当的教学方法和策略，克服化学知识的抽象性，突破学生的认知障碍，让微观变化可视化，是每一位化学教师要经常思考的问题。模型方法作为思维方法和行为方式，蕴涵着很高的认知价值，学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式，就能获得认知水平的跃进。可视化教学增加了课堂教学中“视觉”比重，强调了对视觉的刺激，从学生单纯地“听课”，变为听、看、动相结合，从教师单纯地“讲”，变为多种形式调动学生思维。因此，若能帮助学生建立溶液微观模型，使得微观变化可视，则可以大大降低学生第一次学习物料守恒表达式时抽象思维的成分，同时又为学生对物料守恒表达式的深度理解及抽象思维的形成奠定了基础。

1.建立微观模型

以Na2CO3溶液为例，用圆圈表示溶液中的微观粒子，物料守恒模型如图1：

学生得出物料守恒表达式的正确答案，并不代表问题的解决，课堂教学不是为了得到一个正确的表达式，而是要形成思维。因此，在教学时，需要继续扫清学生思维形成过程中的障碍，可以設置以下问题，让学生根据模型思考讨论。

问题1：为何发生CO32-水解后，含Na元素与C元素的微粒依然保持着最初的比例关系？

问题2：Na2CO3化学式中Na元素下角标2，为何写出物料守恒表达式后，2却成了含C微粒的系数？

在问题1中，CO32-在水溶液发生一系列的变化，在这个变化过程中，有变的量和不变的量，其中这不变的量背后的内涵便是守恒思想。从不断变化的过程中，找出不变的量，这是物料守恒表达式教学过程中所要传达的核心素养。在问题2中，从下角标2变成了系数2，如果没有微观模型，部分学生难以理解，这也恰恰说明了阻碍学生理解这个问题的根源是学生缺乏微粒意识和定量意识。

教学时，需要和学生说明的是，微观模型中的CO32-水解比例与现实溶液中的CO32-水解比例是不一样的，圆圈的大小比例也和真实的离子大小比例不一致。

2.对微观模型的理解与再建

微观模型的建立，是为了帮助学生理解变化过程，最终是要让学生从对模型的理解上升抽象思维能力的形成，而不是止步于对微观模型的看图说话。因此，在上面的教学基础之上，学生根据自己对上面微观模型的理解，引导从溶液的微观角度出发，自己建立溶液的微观模型，这个过程不仅是对物料守恒思想的理解与输出，同时也是对学生微粒观意识的形成起到推波助澜的作用。

为了增强课堂教学的趣味性，可以把模型建立设计成教学游戏，小组比赛建模，再让学生对彼此模型进行相互评价，以此驱动学生积极性，锻炼学生的合作精神和沟通能力，培养学生实践和创新能力。可设置如下内容，①CH3COONH4溶液;②NaHCO3溶液;③Na2S溶液。让学生完成微观模型建立并写出物料守恒表达式。

3.从有“型”到无“型”，完成对物料守恒认知的飞跃

从观看微观模型，到建立微观模型，最终是要做到心中有“型”而纸上无需有“型”。最后一步转变即是飞跃，也是本节课的最具升华价值的部分，教师应当为学生的思维发展设置好阶梯。因此，设置如下例题，要求学生根据自己的理解，不绘制模型，写出物料守恒的表达式。

例题1：CH3COONa溶液中的物料守恒表达式;

例题2：CH3COOH与CH3COONa物质的量之比为1：1的混合溶液的物料守恒表达式;

例题3：常温下，向20mL0.

1000mol/LCH3COOH溶液中滴加0.1000mol/LNaOH溶液，混合溶液的pH变化如图2所示，请写出A点与C点的物料守恒表达式。

三个问题，梯度明显，问题涉及的变量逐级增加。在教学时，也便于诊断学生的思维发展水平。

4.结语

通过微观模型，让学生感受微观模拟真实情景，通过教师引导形成学生自己的认知方式，再用化学语言将变化反馈出来，这也正是化学学科核心素养想要传达的精神。

[ 参考文献 ]

[1]张天民.微观表征的可视化尝试与思考[J].中学化学教学参考，2018（10）：78.