基于宏微结合发展微粒观的单元整体教学设计*——以“离子反应”为例

成志高 雷 欢

（1.衡阳市教育科学研究院 湖南 衡阳 421001；2.湖南科技大学 湖南 湘潭 411201）

新课标倡导“观念构建”为本的化学教学，主张对教材内容或者事实素材进行加工，通过设计有思考价值的情境、问题和探究活动，引领学生进行积极的思考、概括、提升，从而实现对化学学科本质规律的认识。［1］基本观念的构建通常是需要借助于不同层次的化学知识由浅入深地揭示出来的，这就意味着教师需要有深刻解读教材的能力，能挖掘出教材不同单元、章节中的不同知识点可能具有相同的观念内涵。［2］进行单元整体教学，概括提炼单元核心概念知识能体现化学基本观念，并运用基本观念指导不同层次的化学知识的学习，能有效促进学生化学基本观念的形成。

一、单元整体分析

“离子反应”位于人教版化学（必修第一册）第一章第二节，涉及到的内容主要是电解质的电离和复分解反应类型的离子反应，属于核心的基础概念知识。新课标对其内容提出了明确要求：认识酸、碱、盐等电解质在水溶液或熔融状态下能发生电离，通过实验事实认识离子反应及其发生的条件，了解常见离子的检验。［3］可见课程标准这部分内容剖析了离子反应的认识角度，即从“微观角度认识溶液中物质的存在与变化”。但在常规教学中往往侧重于“知识本位”，教学目标围绕知识习得、知识应试展开，让学生知道如何辨析电解质的概念、学会书写离子方程式、掌握常见离子的检验，却没有认识到电离、离子反应内容对促进学生认识发展和微粒观构建的教学价值。［4］

微粒观是化学学科的重要观念，也是学生难以构建的观念。学生自初三接触化学以来一直在构建微粒观，学生知道物质是由原子、分子、离子等微粒构成，认识酸、碱、盐溶于水之后会解离出离子，了解溶液的导电性是与溶液中的离子是有关的，但是学生对于溶液中离子的来源，离子在水溶液中的行为缺乏全面的认识，电离和离子反应的学习，能帮助学生从微观上理解物质在水溶液中的行为，将进一步发展学生的微粒观。［5］现有的将电离与离子反应作为核心概念和关键活动进行实施的“离子反应”的单元整体教学设计，［4，6～7］可促进学生微粒观的构建和发展，值得借鉴。基于上述分析，笔者以解决实际教学问题为出发点，深入挖掘核心知识的教学价值为目的，开展了以“氯化钠”为主题的“离子反应”单元整体教学设计的尝试。教学过程中重视电离的教学，从微观角度引导概念的生成、微观表征及其过程与反应原理，旨在促进学生微粒观的构建与发展。

二、单元教学目标

（1）通过创设情境“湿手摸电器易发生触电”引出对氯化钠溶液导电的分析，认识电离；从宏观—微观—符号三重表征电离过程，促进学生微粒观的发展；从电离的角度认识酸、碱、盐，引导学生从宏观视角进入微观层面认识酸、碱、盐；从电离的角度对化合物进行分类，进而引导学生生成“电解质”的概念。

（2）通过创设情境“指纹破案”，测定NaCl 溶液和AgNO3溶液反应过程中的电导率变化趋势，引出离子反应，并从微观角度认识物质在溶液中的反应；预测稀盐酸和Na2CO3溶液反应现象并实施实验，学生自主分析溶液中能发生反应的离子，再依据实验现象总结出复分解反应类型的离子反应发生的条件；判断能两两发生复分解反应的组合，找出实际参与反应的离子，用离子方程式表示出来，并总结离子方程式书写的方法和程序。

（3）解决实际问题——粗盐提纯，从微观角度分析粗盐中的可溶性杂质离子，分组实验并运用所学知识检验杂质离子和除去杂质离子，归纳总结出除去溶液中杂质离子的一般思路。

三、教学流程

基于单元整体的教学形式符合新课标的教学要求，能承载化学观念的构建。因此，本次“离子反应”专题单元整体教学以常见物质氯化钠为主题，重新链接电离、电解质、离子反应等核心概念知识，将概念的形成与应用作为一个教学单元，旨在促进学生的微粒观的发展，教学课时共划分为3个课时，具体教学流程如图1所示。

图1 教学流程

第1 课时通过建立电离概念，学会从微观角度认识单一物质在水溶液中的存在状态和行为，并从宏观—微观—符号三重表征电离的过程，帮助学生构建微粒观。第2课时是从微观角度分析两种物质在水溶液中的存在状态和行为，认识两种物质在水溶液中的反应实质是离子之间的反应，能深化对溶液中化学反应的认识思路。第3课时是运用从微观角度认识溶液中反应的思路和方法，解决实际问题——粗盐提纯。

四、教学实录

本次“离子反应”单元整体教学的3个课时已经全部实施，其中课时1 和课时2 的内容属于核心概念知识，有助于学生微粒观的形成，并对后续的深入学习具有指导意义，具体教学实录如下：

1.宏观—微观—符号三重表征电离过程

【情境】展示湿手触摸电器易发生触电的视频，以及人手汗液中的主要盐成分（NaCl）。

【教师】湿手摸电器为什么容易发生触电？

【学生】结合初中所学科学探究的一般过程，对提出的问题作出猜想（猜想一：NaCl 固体导电、猜想二：水导电、猜想三：NaCl溶液导电），并设计实验（测定物质的导电性实验）验证猜想三成立。

【教师】为什么NaCl 溶液能导电呢（微观）？引导学生结合物理知识“电流产生的条件”进行分析。

【学生】NaCl溶液中有自由移动的离子。

【教师】为什么NaCl 固体不能导电呢？展示氯化钠晶体的微观示意图。

【学生】有离子但不能自由移动。

【教师】水在NaCl 固体溶解过程中起到什么作用？展示氯化钠固体溶于水的微观示意图。

【学生】水分子能将紧密连结的钠离子和氯离子分离开来，产生能自由移动的钠离子和氯离子。

【教师】离子要自由移动需要借助外力，如果将氯化钠固体加热融化，能否产生自由移动的离子？播放熔融氯化钠能导电的视频。

【总结】电离：化合物产生能够自由移动的离子的过程。条件：溶于水或受热熔化。

【教师】如何用化学语言表示氯化钠的电离过程？

2.运用电离概念从本质上认识酸、碱、盐

【教师】结合初中知识，你能从微观角度解释稀盐酸和氢氧化钠溶液导电的原因吗？

【学生】说出溶液中存在的带电粒子以及来源：

【教师】稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸均能使石蕊溶液变红，为什么？稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钾溶液、稀氢氧化钡溶液均能使石蕊溶液变蓝，为什么？（微观角度分析）

【学生】酸溶液中都有氢离子。碱溶液中都有氢氧根离子。

【教师】如何从电离的角度认识酸、碱、盐（列举一些可溶性的酸、碱、盐）？怎么用电离方程式表示？

【学生】写出相应的电离方程式，并从电离的角度重新定义酸、碱、盐。

【教师】能否从电离的角度，对化合物进行分类？

【学生】把能够电离的化合物划分为一类，教师顺势提出“电解质”的概念。

【总结】电解质：在水溶液或熔融状态下能产生自由移动的离子（导电）的化合物。例如：强酸、强碱、大多数盐。

非电解质：在水溶液和熔融状态下都不能产生自由移动的离子（导电）的化合物。例如：非金属氧化物、大多数有机物。

【情境释疑】汗液的主要成分是氯化钠，氯化钠属于电解质，溶于水会形成自由移动的钠离子和氯离子，因而湿手摸电器更容易发生触电。

3.两种物质在水溶液中发生反应的实质——离子反应

【情境】罪犯侦查学常通过指纹鉴别来确定罪犯。模拟指纹破案：将大拇指深深地在滤纸上按一下，涂上硝酸银溶液，在灯光下照射一会儿就显现出灰黑色的指纹。注解：氯化银在光的作用下会分解成细微的灰黑色银粒。

【教师】同学们能解释其中的原因吗？

【学生】手指上有汗液，溶质的主要成分是氯化钠，硝酸银可以与氯化钠反应，生成的氯化银被光照后发生颜色变化，指纹便显现出来。

【教师】如何证明硝酸银可以与氯化钠反应？教师需要引导学生从溶液中离子的种类和数目进行思考——测电导率。

【学生】将电导率仪插入NaCl溶液中，再向其中加入AgNO3溶液，通过仪器可观察溶液电导率下降。

【教师】同学们能解释电导率下降的原因吗？

【学生】NaCl 与AgNO3反应后生成的AgCl 是难溶于水的物质，难解离出自由移动的离子，从而使得溶液中离子的种类和数目减少，所以，电导率下降。

【教师】NaCl溶液和AgNO3溶液混合后，溶质在水中有什么变化？（微观角度）哪些离子参与了反应？

【学生】教师引导学生分析：

【教师】如何从微观角度理解这一反应？

【学生】离子之间发生了反应。

【总结】离子反应：电解质在溶液中的反应实际上是离子之间的反应。

4.探究复分解类型离子反应发生的条件

【教师】以上反应中离子之间反应形成了什么？离子之间反应还会形成什么？

【学生】沉淀。还会形成气体或水（预测）。

【教师】向稀盐酸中加入Na2CO3溶液，会有什么现象？请预测参与反应的离子。

【学生】现象：有气泡产生。预测：H+、CO2-3。

【教师】如何证明H+参与了反应？并设计实验证明。

【学生】实施实验，用pH试纸测定反应前后的pH（H+浓度变小）。

【教师】除了H+参与反应能使H+浓度变小，是否有其他可能使H+浓度变小？

【学生】加入的Na2CO3溶液中有水，可能将H+稀释，也能使浓度变小。

【教师】如何设计实验消除稀释的影响？

【学生】方法1：设置对照实验，方法2：Na2CO3溶液换成Na2CO3固体。

【教师】实验证明H+和CO2-3能反应，你能写出该反应的生成物吗？

【教师】复分解类型的离子反应可以生成沉淀、气体或水，也可以依据实验现象（沉淀、气体、电导率、pH）来判断复分解类型的离子反应是否发生。

【总结】复分解反应类型的离子反应发生的条件：形成沉淀、气体或者水。

5.总结复分解类型离子反应的书写方法

【教师】根据复分解反应发生的条件，判断反应能发生的溶液进行实验。找出发生反应的离子并写出离子方程式。提供的试剂：Na2CO3溶液、稀盐酸、NaOH溶液、BaCl2溶液。

【学生】：选取药品进行实验，并写出离子方程式。

【总结】离子方程式：用实际参与反应的离子表示离子反应的式子。

方法1：确定发生反应的离子、产物，直接写出离子方程式，再配平。

方法2：基于化学方程式拆写离子方程式，包括写、拆、删、查。

五、教学反思

本课题是以学生熟悉的物质——氯化钠为主题，重新链接“离子反应”章节核心知识内容进行的单元整体教学，旨在帮助学生发展微粒观，能从微观的角度认识物质在溶液中的变化、存在以及相互作用，并学以致用，解决实际问题。在单元整体教学的3课时中，都有创设真实可信的教学情境、突出微粒观的问题设计、宏微结合的视角分析问题、运用实验探究解决问题等环节，学生在获取核心概念知识的过程中对化学学科本质规律的认识更加深刻，可以有效地促进微粒观的构建和发展。