思维模型建构的教学设计探索——以“离子反应”为例

陈 鑫 袁 汀

（重庆市求精中学校 重庆 400042）

一、教学主题内容及教学现状分析

（一）教学主题内容

高中化学人教版教材必修一第二章第二节“离子反应”[1]。

本节的主要内容包括：（1）酸、碱、盐在水溶液中的电离；（2）离子反应及其发生的条件。

（二）教学现状分析

离子反应是高中化学的重要教学内容，是人们研究和认识物质性质的一个重要途径，第一次实现将学生认识物质的视角从宏观转为微观，对于学生今后从微观层面深入理解化学反应的机理具有十分重要的意义。已有的教学设计中教学思路还是倾向于将本节课按两课时处理，第一课时着重介绍电解质与非电解质的概念，以及酸、碱、盐的电离条件和电离方程式的书写，使学生能从电离角度了解酸、碱、盐的本质。第二课时主要研究离子反应及其发生条件，正确而又熟练地书写离子方程式是学生必须掌握的一项基本技能[2]。

二、教学思想与创新点

基于证据推理与模型认知的教学思想。该案例下，“离子反应”的学习，以常见酸、碱、盐间的复分解反应、电解质及电离等知识为基础，理解离子反应的概念、本质及条件等概念原理性知识，并建立审视电解质在水中行为的“微粒作用观”，深化“宏观—微观—符号”三重表征化学学科思维。

三、教学与评价目标

（一）教学目标

①通过实验探究酸碱之间的反应；②通过酸碱之间反应本质的认识过程，初步建立电解质溶液之间反应的认识模型；③通过设计硫酸厂废水处理方案的活动，感受离子反应的价值，初步形成绿色应用的意识，增强社会责任感。

（二）评价目标

①通过对探究Ba(OH)2溶液与稀H2SO4发生反应后溶液中离子数量变化实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生实验探究的水平（定性水平、定量水平）。

②通过对电解质溶液之间反应本质的分析，诊断并发展学生对离子反应本质的认识进阶（微粒水平）和认识思路的结构化水平（视角水平、内涵水平）。

③通过对硫酸厂废水处理方案的讨论和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）。

四、教学流程

（一）宏观现象

【学习任务1】设计实验证明Ba(OH)2溶液与稀H2SO4发生了反应

【评价任务1】诊断并发展学生化学实验探究的水平（定性水平还是定量水平）。

（二）微观本质

【学习任务2】揭示离子反应本质

【评价任务2】诊断并发展学生对离子反应本质的认识进阶（微粒水平）

图1 离子反应本质教学逻辑

【学习任务3】建立离子反应认识模型

【评价任务3】诊断并发展学生对离子反应反应认识思路的结构化水平

（三）问题解决

【学习任务4】从宏观与微观两个角度判断Ba(OH)2与Na2SO4能否反应？

【评价任务4】诊断学生的模型应用水平

【学习任务5】运用离子反应原理，设计并讨论硫酸厂废水处理方案

【评价任务5】诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）。

五、教学实录

【环节1】创设情境，引入课题

【教师】胃肠疾病是困扰现代人的常见病，总发病率在20%左右，医学上常用钡餐配合X射线来检测胃肠疾病，那么，钡餐的主要成分是什么？

【学生】硫酸钡。

【教师】对，钡餐主要成分是硫酸钡，医学上常用BaCl2溶液和稀硫酸制备硫酸钡，除此之外还有哪些方法能制备硫酸钡呢？

【学生1】我还想到可以利用酸碱中和反应，用Ba(OH)2溶液与稀H2SO4反应制备硫酸钡。

【环节2】宏微探究，建构模型

【教师】如何设计实验方案证明Ba(OH)2溶液与稀H2SO4发生了反应呢？

【学生1】将Ba(OH)2溶液与稀H2SO4直接混合。

【教师】预测可以看到哪些现象？

【学生1】可以看到白色沉淀。

【教师】还有其他方案吗？

【学生2】在Ba(OH)2溶液中滴加酚酞，随后逐滴加入稀H2SO4。

【教师】现象又会有哪些呢？

【学生2】产生白色沉淀，溶液红色褪去。

【设计意图】1.从2个角度判断化学反应是否发生：反应物消耗，新物质生成；2.通过初中熟知的化学反应，从宏观视角建立科学探究思维模型：提出猜想-设计方案-实验验证-得出结论。

【情境】引入电导率，电导率是表示物质传导电流能力强弱的物理量。

【教师】从微观角度如何设计实验方案证明Ba(OH)2溶液与稀H2SO4发生了反应？

【学生3】测Ba(OH)2溶液的电导率，并向其中不断滴加稀H2SO4，观察电导率的变化。

【设计意图】通过引入电导率，将学生认识化学反应的视角从宏观转入微观，判断反应是否发生从沉淀、气体、水的生成转变为离子数目减少，帮助学生理解离子反应的概念和本质。

【环节3】联系生产，社会责任

设计实验方案，处理硫酸厂产生的工业污水。

六、教学效果与反思

本节课在学习中建模，在用模中评价，体现教学评一体化；采用“两个角度”“一种方法”，知识为载体，以思维方式的培养为落脚点，帮助学生理解离子反应；突破离子反应难点，让“离子”自然地呈现在学生面前，为离子方程式书写奠定认知基础。