基于“变化观念与平衡思想”的高中化学教学策略——以“难溶物沉淀溶解

2024年2月9日发(作者：童年回忆作文)

教学研究基于“变化观念与平衡思想”的高中化学教学策略——以“难溶物沉淀溶解平衡”教学为例王斯良（永泰县第一中学，福建永泰350700）摘要文章以“难溶物沉淀溶解平衡”的教学为例，通过创设真实情境，让学生感知化学变化；通过实验教学，帮助学生建构变化观念；通过深度探究，帮助学生完善变化观念并形成平衡思想；通过知识的迁移和应用，深度发散学生思维，建构完整的知识体系，提升学生的问题解决能力，进而培育学生化学核心素养。关键词变化观念；平衡思想；核心素养；实验教学；溶解平衡“变化观念与平衡思想”是化学学科核心素养之一，是学生对化学变化过程的综合认识。为培养学生的化学变化观念与平衡思想，苏教版普通高中化学教材不但在必修2中设置了“化学反应与能量变化”，还开设了《化学反应原理》课程。教学中化学知识的学习必须通过相关问题的设置和实验进行引导，让学生的创新意识得到提高，创新思维得到深化，还应该将所学知识运用到实践中，起到解决实际问题的作用，以培养学生的综合素养。教师在课堂教学中，应围绕变化观念与平衡思想，选取合适的教学内容，落实学科素养教育。难溶电解质的沉淀溶解平衡是建立在学生已知的化学平衡、弱电解质的电离平衡的基础上进一步学［2］习的，有助于学生形成系统的离子平衡理论，动态认识沉淀溶解平衡，多角度的分析有难溶电解质参加反应或生成离子反应的本质，进一步发展学生的变化观和平衡观。本文以“难溶物沉淀溶解平衡”的教学为例，阐述对“变化观念与平衡思想”素养培育的体会。一、“变化观念与平衡思想”的涵义研究化学中物质之间的相互转化的基本观念就是中学化学的变化观念，化学变化过程又涉及有关平衡问题，变化观念与平衡思想是动态的组织机构。高中化学变化观念与平衡思想核心素养的内涵包括：（1）在一定条件下，物质能遵循一定的规律在不断地运动和变化的。（2）化学变化是可以调控的，且有一定的速率和限度并生成新物质。（3）能多角度、多元化的分析问题，在一些预设的条件下能预测可能产生的结果。（4）能揭示物质间相互反应的内在联系与变化规［1］律。总之，“变化观念与平衡思想”是学生对化学变化过程的综合认识。教师要让学生能够认识化学反应是一个形成新物质的过程，在变化过程中可通过创造一些条件让反应达到原先预期的目的来助力社会发展，能借助变化观念去理清化学变化的本质，能够运用已掌握的变化规律去解决问题，能用变化观和平衡观对社会现象做出正确的价值判断。二、“变化观念与平衡思想”教学策略（一）创设真实情境，感知化学变化化学知识的学习具有一定的情景性，通过情景设计，顺利导入课堂内容，激发学习兴趣，驱动学习动力。教师在教学过程中依据多元智能结构，适当的融合多种教学手段、联系整体的学科知识，引导认知变化观念，更能够让学生精确、全面、透彻地理解化学概念。本节引课是通过“溶洞形成”的图片和“小孩蛀牙”的视频创设教学情景。首先播放“溶洞的照片”，这些千奇百怪的石柱、石笋都是由于水和二氧化碳长期缓慢侵蚀石灰岩而创造出来的杰作，石灰岩的主要成分为CaCO3。石灰岩组成的山地当溶有CO2和H2O时就会反应生成溶解性较大的Ca（HCO3）溶有2，Ca（HCO3）溶在水中的2的水遇热或压强突然减小时，Ca（HCO3）沉积在洞顶2又重新生成CaCO3沉积下来，形成钟乳石，沉积在洞底形成石笋，当钟乳石与石笋相连就形成石柱。接着展示小朋友爱吃糖容易引起蛀牙的视频。通过这样情景的创设，能顺理成章地引出沉淀溶解平衡的课题，不但让学生认识物质变化的过程所涉􀂊2021·04􀁺􀁱

及的化学变化规律，让学生感受到学以致用并增强学习内容与“变化观念与平衡思想”的联系。而且激发学生的认知欲望和学习兴趣，帮助学生理解化学与社会、环境的相互作用，感受到学习化学的乐趣。（二）强化实验教学，建构变化观念学生要对所获得的化学知识、形成的化学概念有感性的认识都离不开实验这个手段。实验能为学生在一些特定条件的化学反应作出判断等思维活动提供铺垫条件，不管实验的素材和属性是否具有探究的特点，应尽量通过实验的教学，以助于丰富感性认识，以利于理解物质的变化观念。实验现象具有鲜明直观的特点，有利于让学生对变化观念的形成和实验现象的成因分析；有利于对转变观念的微观探析，引导获得实验结论；有利于对变化观念与平衡思想的归纳总结。要将抽象的化学概念知识具体化的最好办法就是通过实验、模拟、建模等形式来实现，这样根据实验观察到的现象，提出问题，再用事实验证将问题引向深入，既能降低学生学习的难度又能提升学生的创新能力，进一步理解化学变化的过程。［3］基于以上认识，在课堂上，笔者引导学生探究“饱和氯化银溶液中是否有Ag+离子存在”的化学实验。首先在试管中加入2ml浓度为0.1mol/L的NaCl溶液，然后加入2-3滴浓度为0.1mol/L的AgNO观察到有白色沉淀产生。其次，再往制得的饱和氯化3溶液，学生银溶液中滴加几滴0.1mol/L的KI溶液，又可以发现白色沉淀变成了黄色。通过分析反应现象，学生不难发现，在饱和氯化银溶液中有Ag+离子存在。知道沉淀溶解、生成、转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，从而建立动态的沉淀溶解平衡概念。这样自主探究实验的真实情景，能有效激发学生学习和积极互动，并能促使学生在解决实际问题的过程中自主地建构，有助于深度理解化学原理，从而达到教学目的。（三）完善变化观念，形成平衡思想核心素养的培养关注核心知识、创新思维的培养，要善于运用循序渐进的策略，通过比较、归纳、分析、综合等强化学生的核心素养，帮助学生打牢双基和巩固核心概念。从现象到本质是化学学科的认知过程特点，学生通过化学现象，弄清化学反应的本质特征，才能深入思考现象和本质之间的内在联系，才能完善变化观念，形成平衡思想。课堂上往饱和PbI2溶液中滴加几滴0.1mol/L的教学研究KI几滴溶液，0.003mol/L学生可以发现有黄色沉淀，的KI溶液，也能看到有黄色沉淀。这让学生改用滴加样让学生逐渐探索，让学生巩固了外界条件对平衡的影响，接着可以进一步让学生利用实验数据估算PbI的Ksp，加深对溶度积定义的理解。同时产生新疑问：2是否加入任何浓度的KI溶液都能产生沉淀？形成沉淀的条件又是什么？向学生提出了一系列问题，引导他们归纳沉淀溶解平衡的特征、沉淀形成的条件和先后顺序等问题。通过这些问题的设置，产生预判、结果和证据之间的逻辑关系；再通过问题驱动的实验探究，对化学现象的探索和变化过程的分析、推理等方法来逐步地建立起学生的变化观念与平衡思想，培养学生多角度、多元化的分析问题能力，构建沉淀溶解平衡的知识体系，真正地让学生初步认知变化，感受化学反应的本质。［4］为此，教学中让学生进一步进行活动探究：各取1ml1ml0.005mol/L0.0001mol/LK2CrOAgNO4溶液、0.0003mol/LK溶液混合，发现浓度稀的不2CrO4分别与产生沉淀，学生由此产生的疑问，3从定量的角度通过用数据证明已知的结论。通过计算Qsp值，再经讨论可知，形成沉淀是有条件的，条件不同发生的反应也不同，深化认识沉淀溶解和生成反应发生的条件。其中涉及学生必须掌握的浓度、溶度积常数、离子积和溶解度的计算，通过对溶度积常数、离子积的运用，可以让学生定性判断沉淀溶解平衡的方向，在应用平衡移动原理解释的基础上，寻求判断沉淀溶解平衡状态的定量关系，进一步加深学生对沉淀溶解平衡建立的深刻理解。通过这样的组织学生进行深度的探究，充分发挥学生的主体地位，提高他们对化学变化观念与平衡思想的认识与应用能力，达成提高学生的核心素养，让学生构建较为完善的知识体系。（四）知识迁移应用，提升核心素养学生在前面学习了用离子积与溶度积比较判断沉淀溶解平衡的感性基础上，再进一步向学生提问：形成沉淀有顺序吗？并用探究实验验证自己的猜想，这样让学生对形成沉淀条件的认识会更深入、更全面，建立起一个更生动形象的沉淀溶解平衡的知识体系。课堂上让学生实验：往装有1ml0.001mol/LNaCl溶液的试管中，先滴加2滴0.005mol/LK逐滴滴加0.0001mol/LAgNO，振荡2，CrO观察到先有4溶液，再3溶液2021·04􀁱􀂋􀁺

教学研究白色沉淀后才有黄色沉淀出现，让学生进一步分析，以变化的观念看待化学变化过程。这样学生依据真实情景中的发生的现象，分析沉淀的溶解、生成与转化的本质，进一步发展变化观念与平衡思想的核心素养。这样的层层推进，由表及里、层层深入的实验与环环相扣、梯度明晰的问题相得益彰，促使学生思考和探究，进一步培养变化观和平衡观。学生之前已经学习了“化学平衡移动原理”，具备了一些解决问题的思维方式，引导学生温故知新，告诉学生“沉淀溶解平衡”也遵循“化学平衡原理”，就在此基础上进一步探究原理、规律、溶度积常数和沉淀形成的条件等。这样通过新旧知识间的联系，实现知识迁移，再通过自主探究，学生就很容易获得新知识，完善知识体系，提升核心素养。从根本上而言，化学变化是动态的，应能针对一些条件下产生的化学现象多角度分析，才能有效增强学习效率。［5］要鼓励学生要在实际问题中大胆地利用自身所学的知识来解决问题。通过“变化观念与平衡思想”的培养，让学生懂得在工农业生产、科学技术研究和日常生活中可以通过控制一些反应条件，降低成本，提高经济效益。这样不但使学生感受到学习化学的乐趣，在解决实际问题时能应用已有的知识和经验，体现掌握具有化学特征的变化观念的价值。三、“变化观念与平衡思想”教学反思基于“变化观念与平衡思想”素养的“难溶物沉淀溶解平衡”教学设计，对学生掌握“沉淀溶解平衡”的内容有一定的帮助，在激发学生学习的兴趣同时也提高了课堂教学效率。教学过程以设置的问题情景为核心，开展系列实验探究和数据验证，充分发挥学生的主观意识，让学生认识化学变化具有一定的限度，是可控的。从多角度、动态的化学变化进行分析，在教学情景发展推进的过程中，引导学生应用化学原理解决简单的实际问题，深度发散学生思维，培育良好的思维品质，建构完整的化学知识体系，培养学生的变化观念与平衡思想。化学“变化观念与平衡思想”体现了化学变化过程具有守恒性、条件性、平衡性及过程性四大特征。􀂌􀁺􀁱2021·04高考考题又是以现阶段的科学研究理论为基础，通过设计开放性、探究性的问题，模拟出真实的场景来评价学生的学科核心素养养成情况，着重评价学生的情感、创新意识和创新思维等内隐要素，要求学生在审题时，能用“变化观念与平衡思想”将新场景中出现的陌生知识和概念，跟之前所掌握的基本知识、化学反应原理等联系起来，筛选提取有效信息，高效、灵活解决情景中的问题。化学是一门以实验为基础的学科，学生所获取的理论知识、基本概念都离不开化学实验，在真实的情景中通过问题设置，引导学生真动手、真思考、真探究，才能培养学生的观察和操作能力，提高学生分析、评价实验能力，让学生的化学实验素养得到提高。从定性到定量去分析沉淀溶解、生成、转化，定量分析不是简单的数学计算，是深度理解宏观现象和微观本质的内在的联系，也是养成化学学科素养的重要途径。总之，培育学生的学科核心素养内容之“变化观念与平衡思想”，要依托教学内容发展核心素养，不能凭空产生。教学中应该充分挖掘教材内容，把握教学的重难点，对化学学科核心价值的知识进行提炼，选择合适的素材和载体，让学生全面、深刻理解物质间发生相互转化的本质特征，促使学生能力能得到全面提升。参考文献［1］旷湘平,贺秋云,易垚灯,等.突出变化观念落实核心素养：人教版必修2第二章“化学反应与能量”教学分析［J］.化学教学，2019（6）：50-52.［2］姜晶晶.基于化学实验进行素养为本的教学：以“盐类水解”复习课为例［J］.化学教与学，2019（12）：81-84.［3］杨梅,胡尚生,袁延新,等.“沉淀溶解平衡”的单元整体教学设计［J］.中学化学教学参考，2020（11）：20-24.［4］杨晓东.基于“证据推理”的“化学平衡的移动”的教学.中学化学教学参考，2020（8）：31-34.［5］蒲墩,马洋,伍晓春.基于四重表征的沉淀溶解条件的实验探究：以“Mg（OH）2与NH4Cl反应为例”［J］.中学化学教学参考，2020（3）：41-43.（责任编辑：叶燕珠）［J］