基于化学核心素养的教学设计——以“电离平衡”一课为例

文| 张旭波

针对“电离平衡”，教师将带领学生穿越微观的化学领域，深入探讨溶液中的离子行为，并揭开化学反应平衡的神秘面纱。电离平衡是一门扣人心弦的科学，与日常生活中无数的现象密切相关，也是许多重要化学反应的前提和基础。大家是否好奇在溶液中发生的那些微小的离子变化，以及它们是如何影响我们周围的环境？在这个过程中，学生会通过理论知识的学习，深入了解电离平衡的概念，还将通过实验感受电离平衡的神奇之处。

本文通过人教版高中化学选择性必修1 第3章第1 节“电离平衡”课的教学设计，探讨了如何在课堂上培养学生的核心素养，并引导学生进行深入探究和学习，帮助学生掌握所学知识。

一、教材分析

“电离平衡”是高中化学教学中的重要一课，深入研究在溶液中发生的离子行为和相应的平衡状态。在该课的教学过程中，学生将逐渐理解电离平衡对化学反应造成的影响，探究其中的规律和原理。首先，教材从电离平衡的基本概念入手，引导学生认识溶液中离子的生成和消失过程。通过学习电离方程式，学生将逐渐领悟弱电解质和强电解质之间的差异，以及它们在水溶液中的离子产生规律。其次，教材详细介绍了影响电离平衡的因素，包括温度、浓度、压力等对平衡位置的影响，学生根据理论学习和实验操作，可以深刻理解这些因素是如何影响电离平衡的，从而掌握实际应用中的相关技能。再次，教材还通过案例分析，将电离平衡的知识和实际生活、工业生产联系起来，以拓宽学生的视野，激发他们的学习兴趣，并帮助他们更容易理解抽象的理论概念，以此加深对电离平衡的认知。最后，教材还强调了数学在电离平衡中的重要性，通过计算离子浓度等实际问题，培养学生的数理思维和解决问题的能力。（见表1）

表1

二、学情分析

（一）学生的整体水平

学生在高中阶段已经具备了一定的化学基础知识，包括离子、溶液、化学平衡等概念。然而，电离平衡是一个较为抽象和复杂的概念，对于学生来说，可能是一个相对新鲜的主题。因此，在教学过程中，教师需要思考如何将学生已学的知识与电离平衡进行有效连接，再引导学生深入理解。

（二）学生的学习兴趣和动机

学生对化学课程的兴趣会因人而异。“电离平衡”涉及的实验操作和案例分析，是通过生动有趣的实验和相关的实际应用案例，来充分激发学生的学习兴趣和学习动机。

三、教学目标

首先，了解离子平衡在弱电解质中的作用。了解各种条件，如浓度对离子平衡的影响。

其次，在教学中，利用演示式实验来提高学生的实验探究能力，并在讨论和交流的过程中提高学生的分析能力。

最后，在教学过程中，还要注意培养学生主动探究的习惯，树立辩证唯物主义世界观。

四、教学重难点

教学难点：外界条件对电离平衡产生的影响。

教学重点：电离平衡的建立和电离平衡的移动。

五、教学过程

（一）学法引导

师：强电解质、弱电解质的定义和区别是什么？

生：强电解质溶液中只存在离子，而弱电解质溶液中却不一样，它们中既有离子又有分子。

师：当电离速率和结合速率之间差距越来越小，甚至相等的时候，有没有可能使电离进入平衡状态？

生：有可能。

师：CH3COOH 溶液中存在微粒吗？若是存在，则存在哪一些微粒呢？它们存在的状态是什么样子的，是静止还是运动的？若是出现运动状态，则会出现什么样的情况？让我们小组讨论吧！

小组合作学习：让学生以小组形式进行讨论与合作，一起解决问题，同时也可以让他们互相学习，交流思想，以此来增强他们的团队合作精神。

（设计意图：让学生在观察中进行分析和讨论，以此促使其更好地理解CH3COOH 电离过程中各粒子浓度存在变化的情况，且能在分析和练习中增加学生对电离平衡的认知，以此增强学生对知识的记忆效果。同时，教师还可以指导学生充分利用教材、参考书籍、互联网等资源进行自主学习，以此培养他们主动探究的意识。）

（二）课堂导入

在课堂上，教师可以通过多媒体向学生演示两种不同的物质。（见图1）

图1

师：从中大家可以得到哪些信息？

生：弱电解质电离的特点是部分电离。

师：根据此种情况我们能分析出什么？

生1：在酸性介质中，既有未离子化的CH3COOH，又有CH3COOH 等分子电离产生的CH3COO-和H+。

生2：乙酸溶液中有两种反向反应：CH3COOH=CH3COO-+H+。

（设计意图：通过对强酸、弱酸溶液成分的对比分析，本项目将从微观层面深入理解“材料—性质—功能”的本质，从微观层面提升学生的学习水平与核心素养。教师让学生经过探究思考以后提出假设，以此来发散学生的思维，让学生体验乙酸溶液中既有电离又有束缚的动力学过程，初步培养学生的转变概念和均衡概念。）

（三）实验验证和评价

【实验操作】

1.将两个纯度、重量、表面积相等的锌粒放入一根管中，然后向其中加入等量的盐酸和醋酸。

2.将4～5 毫升1 摩尔/升的醋酸加到一根试管中，加甲基橙溶液2～3 滴，并将其分为两份，在每个样品中加入少量的乙酸氨晶体，摇晃，然后观察颜色的变化。

【视频实验】在烧杯中加入浓乙酸，放入石墨电极，接上电流表，并将各个环节串联起来，构成一个闭环，接上电源，慢慢地往里面加蒸馏水，不停地搅动，观察电流表上的指针是否发生变化。

【注意事项】首先，甲基橙具有一定的酸碱性，在pH＜3.1 时，它的颜色会发生变化，变成红色；当3.1＜pH＜4.4 时，它会变成橙色；而当pH＞4.4 时，它会变成黄色。其次，乙酸盐的水溶液是中性的。

（四）小组实验，对实验过程进行观察，并进行思考、讨论、报告

【实验一】现象：盐酸气体生成率高于醋酸

结论：CH3COOH 在水溶液中不能充分离子化。

【实验二】现象：由原本的颜色变为红色。加入醋酸铵后，得到的结果是由红色变为橙色。

结论：提高有机溶剂中C（CH3COO-）含量，抑制醋酸电离，减少C（H+）。

【实验三】现象：安培计指针的偏转角先是增大，而后减小。

结论：水溶液中C（CH3COO-）、C（H+）的增加，有利于乙酸的离子化。

【证实猜想】在醋酸溶液中，分子离化为离子以及离子键合为分子的过程。

（设计意图：通过对实验方案的设计和完善，让学生对“问题的出现→提出猜测→试验证实→分析总结→得到结论”的探索方式有一个全面的认识，才能有效培养学生多方面的能力。同时，通过实验检验以及对同学的设计方案进行评估，让学生认识醋酸溶液中既有电离又有束缚，进一步培养和强化学生的转变概念和平衡概念。）

（五）提出问题

之后让学生根据实验中的V 电离与V 结合浓度和时间的关系，用C（CH3COOH）、C（CH3COO-）或C（H+）的时间依赖性图（见图2），让学生通过小组合作，将两张图象绘制出来。教师也要给予学生相应的指导，并对学生的完成情况进行展示和评价。

图2 C（CH3COOH），C（CH3COO-）或C（H+）的时间依赖性图

（设计意图：通过与图象的对比，让电离平衡的形成过程更形象直观，能有效突破教学难点。用化学符号表达微观反应，让宏观和微观的联系更加密切。同时，在探索过程中学习协作，勇于对“异常”现象发表自己的看法。化学原理方面的内容，如“电离平衡”一直以来都是中学物理教学中的难点，也是学生学习的难点，运用习题不仅能巩固学生认知，还能检测其学习弱点，以此提高其学习效率。）

六、教学反思

核心素养的培养重点在于激发学生的思维能力，其主要功能是发现、分析、解决问题，找到一个关键的解决方法。在教学过程中，教师首先应把“实验”作为一条线索，通过激发“探索性”的思想，使“抽象”的问题变得“具体”。教师要尤其注意把理论与实践相结合，让学生思考、讨论、分析；通过各种方法，使学生对化学观念有较深的了解，能够自主解决一些具体问题，顺利地突破教学的重点和难点。在教学过程中，教师还要让知识变得更加生动、实用，而非仅仅停留在书本上的抽象理论。此时教师设置的实验探究作为主要手段，为学生提供一个自由发挥的平台，鼓励他们通过实际动手操作发现问题、分析问题，最终能够深刻理解化学概念。

其次，通过对实验结果的分析，以图示模型的方式为基础，得出了醋酸溶液中既有“分子”又有“离子”这一“微”现象。该方法注重对实验结果进行分析，通过对实验结果的分析和观察图示模型的了解，让学生理解溶液中化学物质的微观结构，知晓溶液中化合物的微结构，并由此推断：醋酸溶液中既有电离也有结合。

再次，在这个过程中，教师对学生的转变观念与平衡理念进行了训练，使学生在培养中能逐步形成变化观念与平衡思想的素养，让他们更深刻地理解化学反应中微观的变化和平衡状态。在此基础上，教师通过对以上问题的分析，使学生对所提出的假说进行检验。这个实验的目的是提高学生的实验探索能力和创造能力，增强学生的创造意识，使其能在学习中逐步增强自身的主动性，进而在观念的内生动力激发下主动解决问题。通过实验，学生能培养严谨求实的科学态度，同时不断优化实验方案，提高实验设计能力。

最后，通过动画、图像等多媒体手段，教师在教学中根据学生的认知逐步引导学生进行分析，并在最后进行电离平衡概念的有效总结，让学生在直观的图象呈现中理解抽象的化学，以此来培养学生证据推理和模型认知的素养，让他们能够更具有科学思维，通过观察、实验、总结形成对电离平衡的综合认知。