核心素养理念下的高中化学教学设计

曾祥军

摘要：离子平衡知识与化学平衡知识密切相关，尤其是化学平衡的建立和平衡移动原理等知识及其学习方法，可直接用来指导对离子平衡的学习。因此，离子平衡是化学平衡学习的继续与拓展。对电离平衡、水解平衡和溶解平衡的掌握，是对中学化学的平衡理论体系的丰富和完善。本章是高中化学的重要内容之一，是中学化学基础理论的一个重要部分，也是学生整个中学阶段的难点。本文以此为例，重点通过对水的电离的“宏观辨识与微观探析”及“证据推理”，实践探索基于学科核心素养培养的高中化学课堂教学设计。

关键词：高中化学  教学设计   核心素养

《普通高中化学课程标准（2017版）》指出，化学学科核心素养包括：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等五个方面。[1]化学学科核心素养要做到真正的落实，离不开全体化学教师的具体教学实践，特别是在进行课堂教学设计时要根据具体的知识内容、采取适宜的教学方法、设计高效的学习活动，使学生在学习过程中形成必备的品格、关键能力和正确的价值观念。本文以人教版《选择性必修第一册》第三章第二节“水的电离”为例，实践探索基于学科核心素养培养的高中化学课堂教学设计。

一、“水的电离”教学设计

【情境引入】教师利用真实的情境引入，设计如下问题：干的木材不导电，为什么湿的木材会导电？通过问题激发学生的学习兴趣，引导学生回顾生活中与水電离相关的知识，提出疑问：湿的木材导电是否与水的电离平衡有关？

核心活动一：通过宏观辨识与微观探析，初步建立水中存在电离平衡的概念。

【实验1】用干电池、小灯泡（带灯座）以及导线、纯水按照如下图组装成一个串联电路。观察现象：小灯泡不发光，说明纯水几乎不导电。

【实验2】将实验1装置中的纯水换成矿泉水，观察现象，发现小灯泡发出微弱的光。

【实验3】将实验1装置中的小灯泡换成灵敏电流计，观察现象，发现灵敏电流计发生了微弱的偏转。

【学生讨论】学生讨论观察到的现象，并分析得出结论，水分子发生了微弱的电离，水是一种弱电解质。

【讲解】水分子在运动中发生了相互碰撞，其中有极少部分的水分子通过碰撞生成了H3O+和OH-，H3O+和OH-又可反应生成了H2O。

【板书】1.水的电离：H2O+H2O[] H3O+ +OH-

通常表示为：H2O[]H++OH-

核心活动二：通过宏观辨识与微观探析，证据推理，学生自主探究水的电离。

【提出问题】实验测定，在25℃时，1L纯水（其物质的量为55.6mol）中只有1×10-7mol的H2O发生电离。可见水的电离是非常微弱的。此时，c（H+）、c（OH-）各为多少？c（H+）、c（OH-）有什么关系？

【学生回答】c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【板书】25℃时，纯水中c（H+）=c（OH-）=1×10-7moL

【讲解】在25℃时，c（H+）·c（OH-）=1×10-14，在一定温度下，c（H+）和c（OH-）的乘积为一个常数，这一常数叫做水的离子积，用Kw表示。

【板书】水的离子积：在一定温度时，c（H+）和c（OH-）的乘积为一常数，用Kw表示。

即Kw=c（H）·c（OH）。Kw为水的离子积常数，简称为水的离子积。25℃时，Kw=c（H）·c（OH）=1×10-14。

【设计意图】引导学生对水的电离由定性认识上升到定量认识，从微观角度分析水的电离。

【提问】水的电离与什么因素有关。

【学生回答】电离是吸热过程，水的电离也是电离的一种，因此也是吸热反应。

【提问】升温时，促进      （填“促进”或“抑制”）水的电离，c（H+）和c（OH-）增大，Kw 增大。如100℃时，1L水中有1×10-6mol的H2O发生电离，此时，Kw=c（H+）·c（OH-）=1×10-12。

【归纳总结】水的电离是吸热过程，温度升高，Kw增大。

【拓展归纳】水的离子积是水电离平衡时的性质，它不仅适应纯水，也适应于酸、碱、盐溶液中。当温度不变时，实验测得Kw不变。如25℃时，c（H+）溶液=c（OH-）溶液=1×10-7，即：c（H+）·c（OH-）=1×10-14。

【分析】H2O[]H++OH-，当向水中加入H+时，水的电离受到抑制，水的电离平衡受到破坏，然后又建立了新的电离平衡，此时c（H+）比原来增大，而c（OH-）比原来减小，但实验测得，只要温度不变，c（H+）·c（OH-）不变，即Kw不变。

【板书】Kw的影响因素：只随温度的改变而改变，与溶液的酸碱性无关。

【提问】影响Kw的因素是温度，那么，影响水电离的因素是什么？

【学生回答】根据上面的分析，可以发现影响水电离的因素是温度以及酸与碱。

【板书】影响水电离的因素

（1）温度：因为水的电离是吸热过程，升温时，促进水的电离。（2）溶液的酸碱度：溶液呈酸性或碱性时，水的电离程度减弱。

二、教学反思

本文尝试基于“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养培养的课堂教学设计。依托水的电离平衡，通过宏观辨识物质的形态及变化现象，从微观层面理解水的电离及影响电离平衡的因素；通过设计有针对性的问题，组织学生自主学习，逐步树立推理意识，能基于证据对水的电离进行分析，并通过分析推理加以证实；培养学生的分析、归纳、推理能力、实验能力。[2]

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）[S].北京：人民教育出版社，2018（01）：18-21.

[2]王秀红，李志航，张冬华.发展学生化学学科核心素养的“化学能与电能”教学[J].化学教育（中英文），2020（03）：27-32.