促進初中化學定量觀建構的教學案例

鄧錦松+童文浩+張茶妹

摘要：用觀念的視角分析“中和反應”對促進初中化學定量觀建構的價值，并以觀念建構為本對本節課進行設計與展開教學。

關鍵詞：觀念建構；定量觀；中和反應；教學案例

文章編號：1008-0546（2016）10-0066-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.023

本案例以初中化學滬教版第七章“中和反應”為例。

一、“中和反應”教學價值的再認識

通過查閱文獻和下校調研中發現大家對“中和反應”的教學價值僅停留在以知識為本的層面上，具體的教學思路是：通過實驗探究鹽酸和氫氧化鈉溶液混合過程中是否發生反應，從而引出中和反應的概念，分析其微觀實質，并介紹有關應用等。沒有對“中和反應”對建構定量觀的價值進行深度的挖掘，甚至，某些教師本身也缺乏定量意識，如在一次龍巖市“中和反應”實驗教學技能比賽時，有些教師對教材中的操作步驟“逐滴加入”按部就班，浪費時間，而有的教師能根據鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的質量關系，估算所需鹽酸的量，靈活處理教材中的操作步驟，剛開始時采用快滴或傾倒的方式，等到所加鹽酸的量接近反應完全時，再改用膠頭滴管逐滴加入，節約了比賽時間，收到了良好的教學效果。

教材沒有將中和反應作為酸或堿的性質來介紹，而是單獨將它編為一個課題，原因是中和反應是復分解反應的典型，而鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應又是最簡單的中和反應，有利于建立復分解反應中離子交換與結合的模型，具有豐富的觀念價值。因此，中和反應的成功教學，能幫助學生理解其他酸、堿、鹽之間反應的微觀實質，提高書寫相關化學方程式的能力，認識復分解反應中離子交換的方式與數量關系，促進定量觀等化學觀念的建構。

鹽酸溶液中含有H+、Cl-和H2O分子，氫氧化鈉溶液中含有Na+、OH-和H2O分子，H+、OH-的濃度與鹽酸、氫氧化鈉溶液的溶質質量分數成正比。鹽酸、氫氧化鈉溶液中離子的組成及它們量的關系是探究中和反應微觀實質的基礎。中和反應的微觀實質是H+和OH-結合成H2O，可表示為：H++OH-→H2O，H+和OH-結合的比例為1∶1，這個比例是書寫中和反應化學方程式配平的依據。以上這些內容是學生建構酸、堿、鹽溶液的組成及相互反應都是以一定量的形式存在和發生等觀念的重要載體。在中和反應的實驗過程中又體現“物質的量變會引起質變，物質的量變是有范圍的”的規律，往氫氧化鈉溶液滴加鹽酸前OH-的濃度大，溶液呈堿性，酚酞試液變紅色，隨著滴加鹽酸的量加大，OH-被消耗，c（OH-）愈來愈小，當氫氧化鈉溶液中OH-恰好與H+結合成水時，溶液呈中性，酚酞試液變為無色，而當反滴一滴氫氧化鈉溶液溶液時，c（OH-）又大于c（H+），溶液又呈堿性，顏色又變為紅色。

二、教學設計

1. 目標設計

（1）圍繞“酸和堿混合能否發生反應”展開探究與對話，理解驗證沒有明顯化學現象的化學反應是否發生反應的一般思路和方法，建立中和反應的概念，感受量變質變規律在化學反應中的體現。

（2）通過分析中和反應的微觀動畫，能從定性與定量的角度認識中和反應的微觀實質，并能根據H+和OH-結合的數量關系配平有關中和反應的化學方程式。

（3）通過應用中和反應的原理解釋生產生活中的一些現象，體會中和反應與生產生活的密切性，建構化學價值觀。

2. 教學過程

[知識再現]

（1）寫出鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣的化學式。

（2）鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液為什么能導電？

（3）鹽酸、稀硫酸為什么具有共同的化學性質？氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液為什么具有共同的化學性質？

（4）上述各物質的水溶液與酸堿指示劑作用有什么現象？

設計意圖：通過知識再現，喚起學生原有的認知，為本節的學習掃清障礙。

[導入]酸具有共同化學性質的原因是酸的溶液中都含有H+，堿具有共同性質的原因是堿溶液中都含有共同的OH-，那么，將這兩類不同的物質混合是否會發生反應呢？請同學們分組完成下列實驗：

第1組：氫氧化鈉溶液和稀鹽酸

第2組：石灰水和稀鹽酸

第3組：氫氧化銅的懸濁液和稀硫酸

第4組：氫氧化鐵的懸濁液和稀鹽酸

[師生對話]

師：請分組描述所觀察到的現象。

生：……

師：3組實驗的氫氧化銅不見了，4組實驗的氫氧化鐵也不見了，說明3、4組的酸和堿確實發生了反應，而1、2組的實驗無明顯現象，那么能不能說它們就沒有發生反應呢？

生：不能。

師：可以通過什么方法證明1、2組兩種物質確實發生了反應？

生：可以往氫氧化鈉溶液中滴加幾滴酚酞試液，然后逐滴加入稀鹽酸，通過酚酞試液的變色來證明它們能發生反應。

師：對了！你是怎么想到的，能說說你的根據嗎？

生：判斷化學反應是否發生可以根據是否有新物質生成或反應物是否消失來判斷，如剛才的3、4組實驗，可以根據氫氧化銅懸濁液、氫氧化鐵懸濁液的消失來證明它們發生了反應。而1、2組中的氫氧化鈉溶液和石灰水是澄清的，在反應中看不到它們是否消失，但可以通過滴加酚酞試液，觀察它的顏色變化間接證明它們是否消失來實現。

師：小結判斷化學反應是否發生的一般思路和方法。

設計意圖：通過學生操作、觀察有明顯現象和無明顯現象的常見酸和堿反應的實驗，創設認識沖突。然后，圍繞“如何判斷化學反應是否發生”為話題展開對話，形成判斷化學反應是否發生的一般思路和方法，為探究中和反應的實驗作鋪墊。

[實驗探究]課本[實驗1]。

[問題]溶液溫度升高、酚酞試液由紅色變為無色，分別說明了什么？

[學生回答]說明溶液由堿性變成中性，鹽酸與燒杯中的溶液發生了反應，并放出了熱量。

[追問]紅色的消失的原因是什么？是酚酞被鹽酸消耗，還是鹽酸消耗了氫氧化鈉呢？你能用實驗證明嗎？

[實驗探究]課本[實驗2]。

[問題]向燒杯中反滴一滴氫氧化鈉溶液，溶液由無色又變為紅色，這一現象說明了什么？

[學生回答]說明溶液由中性又變成了堿性，溶液中還存在酚酞試液，說明[實驗1]中是鹽酸消耗了氫氧化鈉。

[追問]以上實驗說明，鹽酸和氫氧化鈉溶液能發生反應，反應的結果是酸性消失、堿性也消失，那么，決定溶液酸堿性的H+和OH-都去哪兒了？

[動畫演示]反應的微觀動畫。

[師生對話]

師：稀鹽酸和氫氧化鈉溶液中分別含有哪些離子？

生：……

師：在反應前后，減少的離子是什么，不變的離子是什么？

生：……

師：H+和OH-結合生成什么物質？它們結合的比例如何？

生：……

小結：在稀鹽酸與氫氧化鈉溶液的混合過程中，H+和OH-結合生成水，溶液的酸堿度隨之發生改變，溶液的酸堿度取決于c（H+）、c（OH-）的大小，剛開始時氫氧化鈉溶液中c（OH-）大，溶液呈堿性；當滴入稀鹽酸時，H+和OH-結合成H2O，c（OH-）減少，pH減??；當溶液由紅色剛好褪成無色時，氫氧化鈉溶液中OH-恰好都與稀鹽酸中H+結合成水，pH=7，溶液呈中性；當反滴1滴氫氧化鈉溶液時，c（OH-）又大于c（H+），溶液又呈堿性，溶液又變成紅色。在這個過程中充分反映了哲學中“量變引起質變，質變是有范圍”的規律。

[問題]在上述的過程中H+和OH-結合成H2O，那么Na+和Cl-呢？

[實驗]課本[實驗3]。

[追問]加熱至蒸干，產生的白色晶體是什么物質？

[學生回答]產生的白色晶體是NaCl。

[歸納小結] 鹽酸和氫氧化鈉溶液反應的微觀實質是溶液中的H+和OH-結合成H2O，Na+和Cl-結合成NaCl，它們結合的比例1∶1，化學方程式為：HCl+NaOHNaCl+ H2O。

[板書]中和反應的定義：酸+堿→鹽+水 實質：H++OH-→H2O。

設計意圖：以課本實驗、Flash動畫創設問題情境，生成“話題”，師生圍繞話題展開對話。從宏觀到微觀，定性到定量，并以“符號”為紐帶將中和反應的宏觀與微觀、定性與定量信息融合其中，幫助學生從多角度認識中和反應，感悟復分解反應中離子交換與結合是按一定比例進行的，“量變引起質變，質變是有范圍”的觀念。

[練習]請寫出稀硫酸與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式。

[師生對話]圍繞“你是如何配平這個化學方程式的”展開對話。

生1：根據質量守恒定律配平。

生2：根據中和反應的實質配平，1個H+和1個OH-結合成1個H2O分子。

教師：中和反應可以結合中和反應中H+和OH-結合的數量關系進行配平。

[練習]胃酸過多的病人常吃一種叫“復方氫氧化鋁”的藥物，其主要成分是氫氧化鋁Al（OH）3，請寫出治療胃酸過多的反應原理。

設計意圖：要求學生用中和反應概念和實質書寫、配平中和反應的化學方程式，在練習的過程中再次從定性和定量角度領會中和反應的微觀實質。

[學以致用]

請解釋日常生活中的這些現象：施用熟石灰可以改良酸性土壤；被螞蟻、蚊子咬了，皮膚會瘙癢、紅腫，涂上稀氨水或肥皂水可以止癢、消腫。

[小結]

中和反應

1.定義：酸+堿→鹽+水

2.實質：H++OH-→H2O（H+和OH-結合的比例為1∶1）

3.熱效應：放熱

4.反應類型：復分解反應

5.應用：改良酸性土壤、治療胃酸過多、處理工廠的廢水等

設計意圖：對中和反應的定義、實質、熱效應、反應類型和應用方面進行板書，促進學生全方位認識中和反應。

三、案例評析

2011年版的課程標準指出在初中化學教學中要“引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念”，因此，初中化學教學應從“知識為本”的教學轉向“觀念為本”的教學。定量觀是初中化學基本觀念，實施定量觀建構的教學有其自身策略，本節教學所采取的策略能有效促進學生對定量觀的建構。

1. 用觀念的“眼光”分析教材

化學基本觀念是化學知識背后的思想、觀點，定量觀是用“量”角度看待物質及其轉化的思想與方法，它內隱于具體的知識當中，因此，實施定量觀建構的教學要與具體事實相結合為主要教學原則，在教材分析時要用我們的“慧眼”將知識中隱含的觀念內涵挖掘出來。中和反應蘊含著豐富的微粒觀、定量觀內涵，能有效推動學生認識復分解反應中離子的交換及結合的數量關系。在本節的教學中，教師沒有將中和反應停留在其知識的事實層面，而是將中和反應過程中pH的變化所隱含“量變引起質變，質變是有規律”的思想揭示出來；不但揭示中和反應中離子的交換方式，而且將離子結合的數量關系昭示學生，并將此關系應用于書寫化學方程式，深化學生對化學反應是以一定量的形式發生的認識。

2. 實施對話教學，促進觀念建構

對話教學是相對于傳統的“獨白”而言的，以參與者持續的話語投入為特征，并由反思和互動的整合來構成教學關系。促進定量觀的教學要求學生在積極主動的探究活動中，經歷知識的形成過程，對具體知識做出超越事實的思考，并在具體情景的遷移應用中，不斷概括和升華。因此，實施對話教學能有效促進觀念的建構。在本課中，教師以實驗、動畫視頻等創設情景，設置①溶液溫度升高、酚酞試液由紅色變為無色，分別說明了什么？②紅色消失的原因是什么？是酚酞被鹽酸消耗，還是鹽酸消耗了氫氧化鈉呢？你能用實驗證明嗎？③向燒杯中反滴一滴氫氧化鈉溶液，溶液由無色又變為紅色，這一現象說明了什么？④決定溶液酸堿性的H+和OH-都去哪兒了？⑤H+和OH-結合成H2O，那么Na+和Cl-呢？⑥加熱至蒸干，產生的白色晶體是什么呢？等話題。學生圍繞著有關“話題”展開對話，在對話的過程中，不斷地反思互動，由淺入深、層層遞進、螺旋上升地建構中和反應的定義、實質、熱效應、反應形式。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012

[2] 吳成業.對話教學：內涵、價值追求及其建構[J].現代教育論叢，2009（1）：5