以“情境—問題—實驗—建?！蓖黄苽鹘y

楊茵

摘? ? 要：“離子反應”是高中化學的核心概念之一，是學生形成微粒觀和變化觀的重要載體。但教學中往往重實驗情境，忽視生活生產中的具體應用;實驗演示多，學生動手少;強調概念及“四步法”，忽視“宏觀—微觀—符號”三重表征的特質。教師可采取問題導向策略，通過真實情境引出問題，引導學生對實驗事實進行分析推理、抽象概括，促進學生思維從宏觀向微觀轉變，切實培養化學核心素養。

關鍵詞：離子反應;證據推理;模型認知;“宏觀—微觀—符號”三重表征

“離子反應”是高中化學的核心概念之一，是學生形成微粒觀和變化觀的重要載體。但教學中往往存在這樣的現象：注重實驗情境的設置，卻忽視離子反應在生活或生產中的具體應用;演示實驗多，但學生分組動手實驗的機會很少;強調離子反應的概念及離子方程式書寫的“四步法”，卻忽視“宏觀—微觀—符號”三重表征的特質。所以，學生在面對具體問題時，往往缺乏從微觀視角去分析的意識、思路和方法。

一、教學改進

為解決上述問題，筆者認為可采取如下教學改進：

1.利用電視劇《三國演義》中諸葛亮帶兵南征時用“安樂泉”水解“啞泉”毒這一“博眼球”的劇情，結合專家考證云南的確存在這樣兩口泉水的事實，通過真實的生活情境引出問題：為什么“安樂泉”水可以解毒？

2.學習任務采取問題導向策略，通過層層遞進的問題鏈觸動學生的原有認知，觸發學生思維興奮區，促進學生形成從微觀的離子視角認識物質及反應的認知方式，把思維引向深度發展。

3.發揮學生主體作用，通過小組實驗，引導學生基于實驗事實進行分析推理、抽象概括，從而歸納出離子反應滿足條件，并正確書寫相應離子方程式。通過師生間的對話與交流、生生間的合作與討論，充分發揮學生學習的主體性，激發學生解決問題的興趣。

4.基于化學“宏觀—微觀—符號”三重表征的特質，幫助學生構建離子反應分析的思維模型，發展模型認知能力，使思維能力逐漸進階。

二、教學實錄

（一）問題情境：為什么“安樂泉”水可以解毒

[觀看視頻——電視劇《三國演義》中諸葛亮帶兵南征遇到的故事：將士誤喝“啞泉”水變啞，后得高人指點，用“安樂泉”水解毒。]

師：是否真的存在這樣兩口泉水呢？

[觀看視頻——科教片《地理中國》：專家考證云南地區的確存在這樣的兩口泉水;“啞泉”水中含有大量的銅鹽，銅離子大大超標，飲入過多，容易導致咽喉部位迅速脫水，從而造成失聲。]

師：“安樂泉”水為什么能解毒？

生：泉水中含有的離子能與Cu2+結合。

師：你覺得泉水中可能含有什么離子？判斷的理由是什么？

生：含有OH-，因為OH-能與Cu2+結合生成Cu（OH）2沉淀。

師：預測是否合理呢？我們通過實驗驗證下。

設計意圖：戲劇沖突來源于真實的生活，泉水使人中毒和解毒容易激發學生探究的興趣，同時也讓學生用化學的眼光看生活，體會運用化學知識解決生活問題的學科魅力。

（二）實驗探析和模型建構：理解“安樂泉”水能解毒的原因

[展示裝有CuSO4溶液、Ba（NO3）2溶液和NaOH溶液的試管。]

師：哪支試管中裝的是CuSO4溶液？另外兩種溶液都能和CuSO4反應嗎？

生：顯藍色的為CuSO4溶液，與另外兩種溶液都會發生反應。

環節一：從電離角度回顧溶質在水溶液中的行為

[實驗：CuSO4溶液分別和Ba（NO3）2溶液、NaOH溶液混合。]

師：兩種溶質各自主要存在形式及它們之間的數量關系如何？

生：CuSO4按1∶1完全電離為Cu2+和SO42-，Ba（NO3）2按1∶2完全電離為Ba2+和NO3-。

師：CuSO4和Ba（NO3）2為什么完全電離？

生：它們是強電解質。

師：（強調）在像CuSO4和Ba（NO3）2這樣可溶性的強電解質溶液中，不存在CuSO4和Ba（NO3）2分子。

師：以CuSO4和Ba（NO3）2溶質為橫坐標，它們在溶液中的微粒種類和數目為縱坐標，構建電離模型圖（圖略）可以幫助我們進行分析。

師：（強調）這些離子在各自溶液中是完全自由的。

環節二：探討溶液中反應的微觀實質

師：溶液混合后離子是怎樣的存在形式？發生反應了嗎？請亮出你的證據。

生：有白色沉淀生成，說明混合后Ba2+與SO42-反應生成BaSO4。

師：BaSO4是強電解質還是弱電解質？

生：強電解質。

師：（強調）BaSO4雖是強電解質，但同時又是難溶性物質，在溶液中主要以分子形式聚集，宏觀上就是我們看到的沉淀，所以我們用BaSO4表示。但BaSO4極少量溶于水的部分又完全電離。

師：Cu2+與NO3-反應了嗎？

生：上層溶液仍是藍色，說明兩者沒有反應。

師：但上層溶液顏色變淺了，請設計實驗證明Cu2+與NO3-沒有發生反應。

生：可以做對比實驗，取同濃度同體積的CuSO4溶液，加入與Ba（NO3）2溶液同體積的蒸餾水，觀察溶液顏色的變化。

師：我們把相互反應的離子和反應的結果用化學符號在模型圖上表示出來，得到關系圖。

師：（強調）溶液中并不是所有離子都參與反應。像這樣有離子參加的反應稱為離子反應。Ba2+與SO42-失去自由，形成更穩定的BaSO4沉淀。我們把它們之間的反應用Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子方程式表示。

師：穩定是自然界的普遍規律。離子雖然看不見，但是它們在溶液中也是在尋求一種比原來存在形式更為穩定的狀態[1]。

環節三：鞏固對微觀反應的理解，強調重金屬離子中毒的解毒方法

師：請分析CuSO4和NaOH的反應?？梢运伎歼@三個問題：1.沒混合前溶液中微粒主要存在形式？2.微粒間能否相互作用？3.作用結果是什么？請用模型建構方法表示。

[學生書寫。]

師：回到開始上課時提出的問題，科學家考證出“安樂泉”水中石灰水的濃度很高，所以“安樂泉”能解“啞泉”的毒。但“安樂泉”水也不能多喝，重金屬中毒最好先喝牛奶或豆漿，然后趕快去醫院就醫。

設計意圖：從熟悉的化學反應入手，基于已有的電解質及電離知識，通過以問題解決為核心任務的問題串，引導學生從宏微結合的視角進行富有邏輯的分析，逐步建構微粒觀和變化觀，認識到溶液中的反應本質上是離子間反應，而離子間發生反應也是一種趨向穩定的過程。通過“宏觀—微觀—符號”三重表征的教學過程，培養學生從化學視角分析溶液中離子反應的能力;通過構建離子反應分析的思維模型，幫助學生理解和建構抽象概念，使其思維方式逐漸進階。

（三）探究離子反應的本質和條件，感悟離子反應的意義

環節一：歸納離子反應的本質和條件

師：請判斷下面四組物質相互間哪些會發生離子反應，通過實驗驗證，并書寫相應的離子方程式：

1.稀硫酸、鹽酸、石蕊、碳酸鈉溶液

2.氫氧化鈉溶液、酚酞、氯化鈉溶液、鹽酸

3.硝酸銀溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液

4.鐵粉、鹽酸、稀硫酸

生：先在稀硫酸和鹽酸中滴加幾滴石蕊，再加入Na2CO3溶液。溶液紅色都逐漸褪去，說明稀硫酸和鹽酸都能和碳酸鈉發生離子反應。離子方程式都是2H++CO32-=H2O+CO2↑。

生：NaOH能和鹽酸發生離子反應。先在NaOH溶液中滴加幾滴酚酞，顯紅色，再滴入鹽酸，紅色逐漸褪去，說明OH-和H+發生了反應。離子方程式是H++OH-=H2O。

生：NaCl和KCl都能和AgNO3發生離子反應，離子方程式都是Ag++Cl-=AgCl↓。

生：鹽酸和稀硫酸都能和Fe發生離子反應。離子方程式是2H++Fe=H2↑+Fe2+。

師：（強調）這說明離子方程式表示的不是一個化學反應，而是一類化學反應，并揭示了這類化學反應的實質。

師：請思考離子間發生反應要滿足哪些條件?？梢苑謩e從復分解型和氧化還原型方面思考。離子反應中離子最終趨向什么樣的狀態？

設計意圖：通過“微觀分析—實驗探究—宏觀觀察—符號表征”的過程，幫助學生形成簡單離子反應發生條件的統攝概念、有效擺脫陳舊的“寫、拆、刪、查”書寫模式，加強學生的證據推理意識、感受化學學科特有的思維特征，培養學生根據典型的反應歸納出離子反應發生條件的歸納推理的思維方式和能力。

環節二：感悟離子反應的意義

師：對于Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子反應，可以找到的試劑組合有哪些？

生：1.BaCl2和Na2SO4反應;2.Ba（NO3）2和H2SO4反應;3.Ba（OH）2和Na2SO4反應;4.Ba（OH）2和H2SO4反應。

師：看來離子方程式的確表示了一類反應。

師：上面四個組合是否都可以用Ba2++SO42-=BaSO4↓這樣的離子反應表示？

生：Ba（OH）2與H2SO4的反應不可以。

師：它們的離子方程式如何書寫？

生：Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O

生：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O

師：Ba（OH）2按1∶2完全電離出Ba2+和OH-，H2SO4按2∶1完全電離出H+和SO42-。兩個離子方程式的區別是BaSO4沉淀完全時H+和OH-是否完全結合。我們通過測定溶液的電導率和pH來驗證。

[演示實驗：傳感器測Ba（OH）2溶液滴到H2SO4溶液中的電導率和pH]。

[展示：實驗測出的電導率和pH曲線圖（見圖1）。]

師：分析曲線判斷哪位學生書寫的離子方程式正確。

生：由圖可知Ba2+和SO42-以及OH-和H+之間的反應是同時抵達終點，結合氫氧化鋇和硫酸在水中的電離情況，正確的離子方程式應該是：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。

師：（強調）可見同一溶液中的多種離子間的反應存在定量關系。

設計意圖：在上一環節“設計意圖”的基礎上，再通過自我反思和同伴間的交流啟迪，促進學生最大限度地實現認識方式的改變。通過數字化實驗突破學生的感官局限，讓他們“看”到宏觀物質在水溶液中真實的存在形式，“看”到真實的反應過程。如此，更有利于學生科學概念的形成。通過Ba（OH）2與H2SO4的離子方程式書寫的討論，培養學生基于離子反應條件和離子方程式書寫方法進行演繹推理的能力[2]。

（四）構建分析水溶液中離子狀態和反應的思維模型

師：本節課我們初步建立了水溶液中離子反應的分析思路，下面請同學們總結分析步驟。

生：首先分析反應物在水溶液中的存在形式和比例關系，接下來分析離子間是否會反應，如果發生反應，則將反應的結果用離子方程式表示出來。

[歸納：分析離子反應的思維模型（見圖2）。]

設計意圖：建構離子反應的思維模型能幫助學生完善離子反應概念認知結構，在研究水溶液中物質的反應時，逐步掌握分析問題和解決問題的思路和方法。在這樣的課堂教學中，宏觀辨識和微觀探析、證據推理和模型認識等化學核心素養可以真正落地。

參考文獻：

[1]鄭胤飛.文化有根 課堂有魂——鄭胤飛化學教學設計集[M].上海：上海教育出版社，2013：112.

[2]朱鵬飛，陳敏，陳凱.發展學生化學學科核心素養的課例研究——以離子反應為例[J].化學教育，2018（23）：40.