以微型探真知

李英

[摘 要] 以“弱电解质的电离平衡”为例，阐述了利用微型化学实验探究等浓度的盐酸和醋酸与金属反应的宏观、微观区别;利用数字化手持技术实验探究等PH的盐酸和醋酸在加水稀释过程中PH变化的区别，将抽象的概念进行信息处理和图像输出，分析醋酸电离平衡的微观过程。采取宏观表征、微观表征、符号表征和曲线表征的四重表征教学模式，从定性和定量两个角度，试述电离平衡移动原理，通过化学概念的建构培养学生的学科核心素养。

[关键词] 弱电解质的电离;平衡移动;四重表征

一、设计依据

多重表征理论（Mufti-Representation）指执教者将间接经验通过多种信息渠道表达出来，让学习者自行将新信息和已掌握的知识做关联，从而重新组织认知结构并逐步形成新的概念。钱扬义、毕华林、黄婕等学者所提出的利用四重表征模式进行教学的观点是建立在坚实的实践基础上的，通常应用于引导学生从本质上建构化学概念、反应本质及原理的教学过程。

二、设计思路

弱电解质电离的学习需要按照《普通高中化学课程标准》的要求进行，必须能清晰、准确地掌握电离平衡的概念，对于哪些因素会影响弱电解质的电离平衡进行分析，知道什么是电离平衡常数。让学生通过学习能够形成以“化学反应理论”为基础的科学观念。

本节课知识点有一定难度，很抽象，知识点多，是上一章化学平衡移动知识的应用，直观性差。在前面的学习中，学生已经储备了化学平衡理论和强弱电解质的相关知识，初步建立了化学反应的平衡观，能初步应用勒夏特列原理解释浓度、温度、压强等外界条件对平衡移动的影响，故学习基础还是不错的。整节课的教学活动围绕弱电解质电离平衡的建立、电离平衡的移动、电离平衡常数来进行，教学模式以四重表征为主，从定性和定量两个角度进行阐述。导学案设计思路遵循从具体到抽象，先从身边的事物和比较了解的概念入手，再接触新的知识;先学习简单的再学习更深层次的知识，循序渐进形成完整的知识体系。教师在课堂上承担着指导学生掌握正确学习方向，组织学生按照正确方法分析、认识、解决问题的责任，精心设计课件，预测学生可能出现的一些问题和解决方法，及时评价学生的展示，查漏补缺。借助数字化手持技术实验，探究盐酸和醋酸在等PH的状态下进行稀释，会分别产生怎样的变化，用形象来表达抽象，让电离平衡移动的电解质动态信息能够被学生真正理解，从感性的角度去认识弱电解质的电离平衡移动。

三、教学过程

创设情景，导入新课

师：走进超市，我们时常会注意到有这样一个区域：洗涤区，里面的洗涤剂琳琅满目：洗洁精、洁厕剂、洗衣液、厨房油污净……作为化学人，大家有没有关注过它们的成分？

师：洁厕液中居然含有盐酸，你知道还有哪种生活用品的主要成分是酸？

设计意图：理论联系生活实际，激发学生学习探究的欲望。从生活中最常见的洗涤用品入手，让学生发现生活离不开化学，化学让生活更加美好。

学生实验：实验室有两瓶失去标签的盐酸溶液和醋酸溶液，浓度均为0.1mol/L，请你用实验的方法鉴别。

仪器：微型试管、微型试剂瓶。

试剂：PH试纸、镁条、失去标签的盐酸、醋酸溶液。

设计意图：通过微型实验，使学生在宏观角度上认识等浓度盐酸和醋酸的区别，再激发引导学生从微观角度探究分析盐酸和醋酸的区别，从而达到知其然且知其所以然的目的，培养学生观察、总结、分析能力。

师：引导学生从微观角度认识盐酸和醋酸，比较两者的相同点、不同点，总结归纳，提取强弱电解质的概念。

生：宏观角度：比较金属镁分别与0.1mol/L盐酸、0.1mol/L醋酸反应的实验现象;

微观角度：比较两溶液中c（H+）的大小

推测：两溶液中微粒的行为、微粒的种类。

学生讨论：实验室的盐酸溶液和醋酸溶液PH均为2，有两瓶没有明确的标识，请你用实验的方法鉴别。已知：PH=-lg c（H+），则c（H+）=10-PH

生：1.对PH=2的盐酸和PH=2的醋酸进行试剂分析。2.方案讨论、总结汇报。

测定PH、分别加热，测PH、加水稀释，看溶液PH的变化、分别加入Na2CO3溶液，比较生成气泡的速率。

设计意图：本环节是本节课的教学重点、难点，既承接上一环节醋酸溶液中的微观表征，又为下一环节醋酸溶液中的曲线表征做准备。学生先从微观角度对PH均为2的盐酸和醋酸溶液的进行分析比较，从而猜想出醋酸溶液中可能存在电离平衡，然后运用化学平衡理论知识，试提炼出鉴别两者的实验方法。

师：往PH均为2的盐酸和醋酸溶液中加水稀释，利用数字化手持技术实验，得出加水稀释过程中盐酸和醋酸溶液的PH-t曲线，分析曲线变化的原因，得出醋酸溶液中存在电离平衡，并且在稀释过程中平衡发生了移动。

设计意图：此环节是本节课的亮点，先向学生介绍数字化手持技术实验的基本原理，重点是怎么对数字化手持技术实验获取的新信息进行分析、推理和应用。此时，教师要适时给出提示，对曲线的变化趋势以及某些特殊点进行分析，降低难度，引导学生构建弱电解质电离平衡概念的基本模型，认识弱电解质电离平衡的基本特征，并对稀释过程中电离平衡的移动进行探讨，“证据推理与模型认知”作为一种核心素养才能够在学生身上得以体现。

交流讨论：下表是25℃时，实验测定的醋酸电离达到平衡时各种微粒的浓度，计算■和■×100%，将你的结论与同学交流讨论。

生：独立思考，与同学交流讨论，寻找有价值的数据，提炼电离平衡常数和电离度的概念。

设计意图：学生在建构了宏观表征、微观表征、曲线表征之后思考：醋酸电离程度用什么物理量表征更为合适，该如何从定量的角度去表征醋酸的电离程度大小？引导学生从电离平衡常数和电离度入手，进行模型认知的应用，使学生的思维完成从定性分析到定量研究的转换，培养学生基于证据进行分析推理的学科核心素养。

四、教学反思

开展数字化手持技术实验，可以给予学生更广阔的逻辑思维空间和判断依据，是培养学生学科核心素养的强有力的手段之一。“影响电离平衡的外界因素”片段的教学以新课程理念为指导，基于数字化手持技术实验，可设置多个实验探究活动，从而帮助学生建构起证据支撑下的内容体系，使学生“知其然且知其所以然”。课上仅仅只设置了一个数字化手持技术实验，略显单薄。

在运用四重表征教学模式过程中，教师引导很到位，故学生对曲线表征的分析很透徹，通过提出不同问题实现了学生在不同的表征之间进行转化，有利于学生在学习抽象概念过程中对概念整体的理解和把握。

参考文献：

[1]钱扬义.高中师生化学学科关键词概念结构的研究[M].广州：华南师范大学出版社，2008.

[2]林建芬，盛晓靖，钱扬义.化学“四重表征”教学模式的理论建构与实践技巧——从15年数字化手持技术实验研巧的回顾谈起[J].化学教育，2015（7）.

[3]钱扬义，等.化学概念与化学“学科关键词”的学习与认知[M].北京：科学出版社，2009：168-172.

[4]周玉燕，基于学科素养取向的教学实践——以“弱电解质的电离”为例[J].化学教与学，2018（11）.

（责任编辑：朱福昌）