核心素养导向下的化学概念学习

孙宇红 董小川

摘要：以新授课“电解质”为例，结合学生的认知结构、认知特点，创设真实的情境，设计学生活动任务，明确核心内容，通过由表及里认识电解质，促使学生从不同的视角认识化学概念，探索在化学概念教学中培养学生学科核心素养的方法。

关键词：核心素养;化学概念;学习视角

文章编号：1008-0546（2022）10-0027-05中图分类号：G632.41文献标识码：B

一、主题分析

化学概念用简练的语言将化学事物的共同特点进行高度的抽象和概括，并凝练出其本质。化学概念是化学学科知识体系中的基石。化学概念掌握得好坏不仅影响学生对其他化学知识的学习，也会影响学生学科核心素养的形成。电解质是高中化学阶段的重要概念之一，在整个中学化学知识体系中起着桥梁作用，既是初中化学常见的酸、碱、盐知识的延伸，也为学生学习离子反应等内容奠定基础。因此，电解质概念教学需要帮助学生形成全面认识，厘清概念本质。在苏教版教材中，电解质溶液位于必修第一册专题1第三单元。根据学生的已有知识、认知能力及教材的内容安排和呈现方式，以《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》[1]对化学学科核心素养的阐释说明为依据，将第三单元“物质的分散系”的教学内容划分为二个课时：第一课时为物质的分散系、胶体，学习分散系、分散剂、胶体等概念，探究胶体的性质;第二课时为电解质溶液，通过对电解质、非电解质、电离、电离方程式等概念的探讨，结合电解质溶液在生产生活实际中的应用，提炼认识物质的新视角。本文主要阐释第二课时的教学设计，以期与同行交流。

二、确定目标、重点与难点

1.目标

（1）能够根据观察和实验获得的现象构建基本的对电解质在水溶液中的电离理论的认识。

（2）通过做中学、学中思，拓展化合物的分类视角，提升学科核心素养。

（3）掌握书写电离方程式的一般方法。

（4）认识电解质溶液在生活中的应用，感受化学与生活的密切联系。

2.重点与难点：

（1）掌握电解质、非电解质、电离等概念，及电离方程式的书写。

（2）从微观视角认识化合物。

三、教学设计

1.设计理念

皮亚杰建构主义理论的基本观点是：学生的认知结构是通过同化与顺应过程逐步建构起来的，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循环中得到不断地丰富、提高和发展;陶行知先生曾提出学生的学习要“知行合一”，即“学中做，做中学”。根据建构主义的基本观点和陶行知的思想，在教学设计时立足于让学生由学会走向会学，变教学设计为学习设计，努力创设真实的情境，让学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，在此过程中，发现方法、找到规律，并把学生的所学内容和思维尽可能外显化，让学生的思维有生长、素养有提升。

2.设计思路

学生通过初中化学的学习，对于酸、碱、盐等都有了初步的认识。如果进入高一后教学设计仍然是按学生原有的认识角度去设计，学生在学习的过程中容易感觉疲劳，不易引发学生的兴趣，也不利于调动学生的学习积极性。所以如何选择一个适切视角，围绕课堂的核心内容展开教学，促进学生的化学学科核心素养的发展，是问题的关键。[2]本节课的设计思路如图1所示。

四、教学过程

为了便于学生更好、更真实地学习化学概念，本节课从不同的视角，以“实验驱动—问题讨论”应用于化

学概念的教学中，将教学过程设计为如下四个环节。

【师】提出问题：同学们回忆初中化学学习阶段物质的分类方法？

【师】在学生活动的基础上，老师提出今天我们将换个角度看化合物（见图2）。

环节一：拓展化合物的学习视角

【问题1】同学们，你们在国防园里军训的时候衣服上有大量的盐渍（见图3），教官提醒你喝盐汽水。你知道它有什么功能吗？

【资料卡1】盐汽水是一种无色透明液体，爽口、解渴、低热量，赋予传统防暑降温饮料新活力，所含的氯化钠（NaCl，食盐）是人体正常的成份之一。人体在出汗过多时，Na+丢失颇多，从而导致身体虚弱等症状，严重时还能发生意外。所以在盛夏酷暑或长期在炎热中工作的人们，渴时须多喝含盐碳酸饮料，以补充因大量出汗而丧失的盐份和体液，迅速恢复活力。

【问题2】食盐喝进人体后是如何帮助人恢复活力的？它是以什么形式存在的呢？

不同的化合物在固體状态、水溶液中以及熔融状态下存在的行为是什么呢？能否设计实验证明呢？

【生】可以通过导电性实验来证明。

【实验探究1】以氯化钠为例进行导电性实验。

1.将氯化钠固体放入烧杯中，将微型溶液导电试验器的两电极插入，摁住开关，观察现象（见图4）。

2.取适量氯化钠固体放入装有水的烧杯中，搅拌使其溶解，将微型溶液导电试验器两电极插入，摁住开关，观察现象（见图5）。

3.教师演示—熔融氯化钠的导电实验（播放视频）。

【实验探究2】以乙酸（醋酸）为例进行导电性实验

1.纯乙酸

2.乙酸溶液

【实验探究3】以NaOH为例进行导电性实验

1.NaOH固体

2.NaOH溶液

3.熔融的NaOH（熔点318.4℃）

【实验探究4】以蔗糖为例进行导电性实验

1.蔗糖固体

2.蔗糖溶液（用三重蒸馏水配制）【学生交流实验现象，完成表1】

【问题4】如果要将表1中的化合物分成两类，分类的标准是什么？

【生】按化合物的水溶液或熔融状态导电性进行分类，一类是能导电的，如氯化钠、氢氧化钠、乙酸;另一类是不能导电的，如蔗糖等。

小结：像氯化钠、氢氧化钠一样，在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，称之为电解质;像蔗糖一样在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物，称之为非电解质。[3]

ì?电解质：在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物

??非电解质：在水溶液中或熔融状态下均不能导电的化合物

设计意图：通过学生军训时的照片引入教学内容，让学生感知化学就在身边，与大家的生活息息相关;然后设计具体的探究实验，通过大量的实验现象，为学生提取共同的特征信息，让学生经历可感知的、宏观的到抽象的、概括化的发展历程，当学生回首审视共同特征信息时，产生顿悟，自我建立电解质和非电解质的概念。

环节二：理解电解质的不同行为

以氯化钠NaCl为例，提供氯化钠晶体模型及溶于水的视频。

图示在水分子作用下氯化鈉溶于水的过程（如图6所示）。

【问题5】（1）为什么NaCl在固态时不能导电，而在水溶液或熔融状态下可以导电呢？（2）NaCl溶液中有哪些微粒？（3）推测NaCl溶液中微粒运动有何特点？（4）NaCl溶液导电的本质是什么？

【生】固体氯化钠中由于钠离子与氯离子之间的静电作用而不能自由移动，由于水分子的作用钠离子形成了水合钠离子（简称钠离子）、氯离子形成了水合氯离子（简称氯离子）而可以自由移动，熔融状态下钠离子和氯离子获得了能量可以自由移动;NaCl溶液中主要存在钠离子和氯离子，它们在溶液中自由运动。

【师】电解质在一定条件下能导电是因为电解质在溶液中或熔融状态下是以自由运动的离子形式存在的。

【实验探究5】离子在电流作用下的运动

取长度为4～6cm果冻条（实验前用饱和的硫酸铜溶液浸泡白色的果冻条2至3小时），9V的电池，两支铅笔芯相距2～3cm（用铅笔芯电极）。实验如图7所示。

【问题6】预测实验现象？并试着解释实验现象。

【生】实验开始2～3min后发现与电源负极相连的一极附近蓝色加深，与电源正极相连的一极蓝色变浅。

结论：说明在电流的作用下铜离子移向阴极，同时硫酸根离子移向阳极。

【师】在饱和的硫酸铜溶液中，硫酸铜电离成自由移动的铜离子和硫酸根离子;物质导电的本质是自由移动的带电微粒作定向移动。

总结：电解质在水溶液中或熔融状态下，组成电解质的微粒与水分子的作用或获得足够的能量后以自由移动的离子形式存在，在电场的作用下阴阳离子发生定向移动而导电。

设计意图：心理学上有一种说法叫“场境投射”，研究表明人所面临的场境会对人的认知活动产生巨大的影响。因此，在理解电解质的教学设计时，为学生提供晶体结构模型、展示过程性的图示及可以看得见的实验，一方面加深学生对宏观表征的理解，另一方面让学生对构成物质的微粒及微粒间的相互作用有更深层次的理解，从而从本质上理解电解质。

环节三：描述电解质的电离行为

【师】为学生提供NaCl固体溶于水、熔化、HCl分子溶于水及蔗糖溶于水时微观粒子发生变化的示意图（如图8所示）。

化合物在水溶液或熔融状态下产生自由移动的离子的过程称为电离，电离方程式是描述化合物电离过程的符号语言。

【问题7】如何用化学语言表示NaCl、CuSO4的电离过程？

符号表征：NaCl=Na+Cl+-;CuSO4=Cu2++SO-

【问题8】写出下列物质的电离方程式：第1组：

HCl、H2SO4、HNO3;第2组：NaOH、KOH、Ba（OH）2;第3组：NH4Cl、K2SO4、FeCl3

【问题9】通过上述化合物电离方程式的书写，你认为书写电离方程式的注意点是什么？

【师生小结】

1.正确书写符号（化学式、阳离子、阴离子的符号）。

2.表示离子数目的数字要写在离子符号的前面。

3.在电离方程式中，阴阳离子所带正负电荷的总数必须相等。

4.用“=”（或“”）连接化学式（离子）与离子。

【问题10】你对初中化学所学的酸、碱、盐的概念有什么新的认识吗？

【生】在注意元素、原子团正确书写的基础上，还要注意离子的电荷守恒;电离时产生阳离子都是H的+化合物是酸，产生阴离子都是OH-的化合物是碱，产生金属阳离子（包括铵根离子）和酸根离子的化合物是盐。

设计意图：学生通过对图8的观察、对比、分析，可以把宏观、微观层次的某一瞬间建立起对应的联系，不仅让学生在宏观层次上认识电解质，更能在微观层次认识电解质，深刻理解微粒之间的相互作用，建构微粒作用观;通过教师的示范，在分析电离方程式组成的基础上引导学生进行分析、推理，并加强思维运用揭示电离方程式蕴含的意义;为学生提供3组物质并书写电离方程式，让学生感知电离方程式的书写与化学方程式之间的关联，并小结电离方程式的书写，同时进行比较9种物质的电离方程式，通过辨识记忆、概括关联等学习理解活动完成新知识内容的建构和新的认识角度，完善初中阶段所学的酸、碱、盐等概念。

环节四：应用电解质，创健康生活

展示资料卡（见图9）。

【问题11】电解质在人体内是以什么形式存在的？谈谈你对电解质与人体健康认识？谈谈你对电解质与人们生活的感受？

【生1】电解质在人体内是以离子形式存在的。

【生2】电解质是维持人体活动、物质代谢的必须物质，其非常重要，电解质紊乱可导致严重后果，甚至猝死。

【生3】电解质溶液在人们生活中到处都有，说明电解质溶液与人们的生活有着密切的联系，合理利用好电解质可以为人们创造更美好的生活。

设计意图：学好化学能让你活得明白，化学是一门真实有用的学科。学生经过一年的初中化学的学习，会对高中化学的学习产生美好的憧憬，通过提供资料卡的形式为学生提供电解质在日常生活中的应用，丰富学生的学习内容，开拓学生的视野，让学生感受到化学给我们的生活带来了便利，更在潜移默化地影响着、改变着我们的生活，化学就在我们的身边，它时时刻刻都在陪伴着、保护着我们，让我们享受到更加多彩的生活。

瑞士化学诺贝尔奖获得者薇雷娜·施坦纳在她的《10倍速学习法》一书中说：“变换视角是一条穿越学习内容风景线的新途径。”[4]总是以一种思维去看待物质，久了就会形成线性思维。变换视角看物质往往就能有不同的新发现、新感受，就能实现部分与整体、细节与全貌、结果与成因、表象与实质、演绎与归纳、课本知识与现实生活等内容的多向理解。在高中化学概念教学时，教师要改变传统的教学方式，进行多元化教学，让学生在有效的课堂上产生学习化学概念的兴趣。“塞翁失马，焉知非福。”不管是在生活中或学习中，我们都要非线性的视角或思维看待每一种物质或事物，或许会给大家带来意外的惊喜。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]王祖浩.普通高中教科书·高中化学教学参考必修第一册[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2020.

[3]王祖浩.普通高中教科书（化学必修第一册）[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2021.

[4]薇雷娜·施坦纳.10倍速学习法[M].车云，译.海口：南海出版公司，2022.