弱电解质电离教学中“微粒观”的培养

2017年第6期

弱电解质电离教学中“微粒观”的培养

曹君剑

摘要:挖掘了人教版教材选修四《弱电解质的电离》一节中承载的微粒观培养的深层教 学发展目标，对这一节的教学进行了重新设计和实施，希望在微粒观的培养方面，为一线 的教师提供理论和实践参考。

关键词：微粒观；电离平衡；化学基本观念；高中化学教学宋心琦教授在《对中学化学的主要任务和 教材改革的看法》一文中指出：“学生能否牢固 地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学 观念，应是中学化学教学的第一目标[1]。”高中 化学新课程标准明确提出了“形成有关化学科 学的基本观念”的课程目标。在内容标准部分 更是把微粒观作为义务教育阶段的一个重要的 观念提出。物质的微粒观是化学基本观念的重 要组成部分，也是化学观念的基础部分[2]。

在空间取向。

初中阶段已经初步从分子、原子的结构角 度认识物质的微观组成,而且学习了利用化合 价、质量守恒等基本规律把微观与宏观联系起 来的方法[3]。

高中阶段主要培养较高层次的物质微粒 观。如:①利用物质的量的概念定量建立起微 观物质与宏观物质数量之间的联系;②能够用 电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等平衡的知 识解释物质在水溶液中的粒子存在状态、变化， 能够使用化学语言来表达上述变化，并能定量 表示物质微粒之间的关系;③能够利用氧化还 原反应电子得失守恒的本质准确写出氧化还原 反应，并利用氧化还原反应规律分析电化学相 关问题;④利用化学键断裂和形成分析物质在 化学反应中的能量变化,利用官能团分析有机 物的分类和性质等。

一、微粒观的概念

微粒观是人们对物质微粒性的基本认识, 表现为人们在原子、分子、离子层面认识物质的 组成、结构、性质、用途和变化的规律及对微粒 之间的相互作用的基本理解。

微粒观的具体含义可以分为:①物质是由 原子、分子、离子等微粒构成的;②构成物质的 微粒是极其微小的;③微粒处于永不停息的无 规则运动中;④微粒之间存在一•定的间隔;⑤微 粒之间存在相互作用，这种相互作用使微观粒 子聚集成宏观物质，且这种作用有强弱之分，存

曹君剑，广东仲元中学，一级教师

—

62 —

二、选题

如何将微粒观的培养落实到具体教学的实 施中，是一个理论研究者和一线教师普遍比较

2017年第6期

教育与装备研究技术方法

关心的问题。人教版高中化学教材中涉及到微 粒观教学的知识和内容也很多，如物质的量、元 素化合物、氧化还原反应、离子反应、化学能与 热能、电化学、水溶液中的离子平衡、有机化学 等。《弱电解质电离》不但是对前面学习的化 学平衡知识的总结和深化，也为后面《水的电 离》《盐类水解》《沉淀溶解平衡》等知识起到一 个承接作用。在这一节中进行微粒观教学的渗 透可以帮助学生重新思考和应用平衡知识，加 也只有这样才能帮助学生建构起自己的知识网 络，才能举一反三。因此选修四《弱电解质的 电离》这一节对于学生微粒观形成显得尤为 重要。

那么，如何才能建立起上述知识之间的联 系，怎么样才能从“平衡”的角度理解“弱电解 质的电离”？问题的核心和本质也就是弱电解 质溶液中“微粒观”的建构。即：弱电解质溶液 中存在哪些微粒？为什么存在这些微粒？微粒 深对核心概念的理解和应用，促进学生微粒观 的形成，促进学生更加系统地掌握选修四教材 和整个高中化学相关知识。

三、《弱电解质的电离》学情分析

高一学生已经学习过弱电解质的概念，知 道弱电解质在水溶液中的存在状态和粒子存在 情况[4]。但是，高一学生的头脑中只是机械地 记忆一些常见的强电解质和弱电解质。比如， 三大强酸、四大强碱、可溶性的盐在水中是以离 子的形式存在的，写离子反应的时候要写成离 子形式;弱酸、弱碱、难溶的盐在水中是以分子 形式存在的，写离子反应时要写成化学式等。 这些陈述性知识都是高一教学要求掌握的。但 是由于对知识的本质和联系不甚明白，学生经 常把是否“可溶”和是否“全部电离”混为一谈， 经常把“难溶”和“难电离”划成等号，在写离子 方程式时屡屡犯错。而一旦陌生物质出现，环 境和条件发生改变，他们觉得手足无措。教师 只有思考造成这种情况的原因是什么，也才能 抓住问题的关键所在。

当然，造成这些问题是有客观原因的。人 教版教材充分考虑了学生的认知过程，只在 《必修一》中较为浅显地介绍了“电解质”、“离 子反应”、“离子方程式”、“离子共存”等概念， 只要求学生掌握陈述性知识，也就是较为粗浅 地记忆和了解上述概念。因此学生高一阶段只 是形成较低层次微粒观，也就是物质的微粒构 成。而高二阶段“弱电解质”、“离子反应”等概 念绝不应该是这么简单的陈述，应该要对该概 念的理解做进一步深化，转化成程序性知识。

之间有什么样的相互作用？改变哪些条件可以 引起微粒数量的改变？……

从本节书中承载的微粒观的基本化学观念 出发，从有利于培养学生微粒观的角度重新设 计并实施了《弱电解质电离》的教学。为了帮 助学生形成系统的、程序化的微粒观思维，准确 把握化学平衡、弱电解质电离、离子反应等核心 概念之间的本质联系，本节课设计了两个课时 的单元教学。第一课时，弱电解质电离平衡的 建立;第二课时，弱电解质电离的相关应用。

四、基于微粒观培养的《弱电解质电

离》教学设计思路和具体实施过程(一）基于微粒观培养的《弱电解质电离》 教学设计思路（见图1)

图1

从对比实验“盐酸与醋酸分别与镁条反应 和pH值”的实验的宏观现象出发，学生自然得 出盐酸与醋酸在水溶液中微粒存在的不同的结 论。继而，引导学生对弱酸“弱”的本质的思 考。从水溶性、电离程度两个方面加以对比，让 学生对弱酸在水溶液中各微粒的存在和相互作

一 63 —

技术方法教育与装备研究

2017年第6期

用的本质原因（即电离平衡）有更深的理解。 最后，根据弱酸的电离平衡的移动去推测改变 条件后弱酸的电离平衡如何变化，并用实验现 象和相关计算数据结果验证自己的推测。教学 设计从分析学生的微粒观形成出发，在教学中 不断强化“微粒”、“平衡”等核心概念之间的联 系，内容安排螺旋上升，让学生在合理的认知结 构和方法指导下逐渐体验微粒观的形成过程。

存在状态和数量关系，从宏观转化为微观。

②利用教材插图，直观形象地表达了溶液 中的微粒和它们的数量关系，完成了从形象思 维到抽象思维的一次转变，体现思维从宏观到 微观的提升。

(3) 总结深化

让学生从微观角度用微粒之间的数量关系 重新解释实验探究中的问题①〜③。

[设计意图]本问题提出了用微粒观（微粒 (二）基于微粒观培养的《弱电解质电离》 教学过程

(1)实验探究

测定等体积等浓度的盐酸和醋酸的pH 值，并向这两种酸中投入等质量过量的镁粉，用 气球收集产生的氢气，观察并记录实验于表1。

表1

1mol/L盐酸

1mol/L醋酸

现象

pHH2的量

问题:①哪种酸反应较快？为什么？

② 等浓度的盐酸和醋酸pH值有什不同？

③ 等物质的量的盐酸和醋酸与足量金属反 应产生的只2总量相同吗？[设计意图]学生从测定两种等浓度的酸 的pH值以及与镁条的反应的现象很容易可以 得出等浓度的醋酸和盐酸中c(H+ )的大小关 系。这样做符合学生的认知规律:从熟悉的宏 观现象出发来分析溶液的微观状态。

(2)讨论与交流

参考图2:①等浓度的盐酸和醋酸中分别 有什么微粒？

②图2中这些微粒的浓度大小有什么 关系？

图2

[设计意图]①思考弱电解质溶液中微粒

一 64 —

的种类和数量）解释宏观现象，从而完成微观 本质与宏观现象的沟通和联系，完成了思维的 第二次提升。

(4) 交流和讨论① 与强电解质比较，弱电解质到底“弱

哪里？

② 是否难溶的电解质就是弱电解质，的电解质就是强电解质？能否举例说明？

③

弱电解质为什么不能全部电离？弱电

质溶液中的微粒之间存在什么样的相互作用？

④ 用简炼语言和V-t图表示弱电解质在

溶液中的微粒变化过程(平衡形成过程） 。[设计意图]

①

通过对问题①和②的回答使学生意识弱电解质“弱”的本质不是溶解性大小，比如 醋、碳酸、氨水易溶，但它们都属于弱电解质。 难溶的碱、盐，比如BaC03、Mg(0H)2却是强电 解质。“弱”是在水溶液中不能全部电离，通过 问题解答，帮助学生完成了思维障碍的跨越。

②

弱电解质为什么不能全部电离，其本

原因是弱电解质溶液中电离平衡的存在。此处 不宜拓展化学键和水对电离的影响。微粒间的 相互作用，微粒间的数量关系，都是因为电离平 衡的存在。又一次回到了熟悉的内容，学生思 维豁然开朗，知识从“点”穿成了“线”。顺理成 章地利用熟悉的平衡的相关知识完成平衡图像 和平衡过程的描述。

从微粒存在的种类和数量分析微粒之间的 相互作用，从现象上升到了本质，完成思维的再

一次提升。

(5) 课堂练习

易

么2017年第6期

教育与装备研究

、Mg ( OH

技术方法

① 写出 NH3.H20

h

)2、H2S04、

3po4、h

②

f

等电解质在水溶液中的电离方 如果要说明某电解质为弱电解质，可以

五、教学后反馈和教学反思(一）教学后反馈

(1) 本教学设计预设的目标

程式。

用哪些数据或者实验方法？①会分析弱电解质中具体的微粒构成;②

③ 用& =1. 0 xl〇-7表示醋酸某温度下的 能判断出弱电解质溶液中各种微粒的数量大小

关系;③掌握其他条件对弱电解质电离平衡移 电离平衡常数,试计算0. lmol/L的HAc溶液 的pH值和醋酸的转化率（电离程度）。

动的影响;④会利用平衡计算方法计算弱电解 [设计意图]①

知识点从理解到规范表达需要经过一个

过程。问题①培养学生规范书写能力，从平衡 的微观理解再转化成为规范的化学语言。

②

这一问题的设定促进学生对核心概念的

深刻理解，完成核心概念间的联系，为熟练应用 打好基础。

③

应用刚学习的熟悉的平衡知识解决弱电 解质的平衡的相关问题，以已有的平衡为基础 把定性理解转化为定量数据，进一步深化对弱 电解质电离平衡的理解和把握。将K与^、转 化率与电离程度、c(H+)与pH对比联系，突出 核心概念应用。

(6)总结归纳

写出醋酸的电离方程式，根据方程式分析 并完成表2,总结影响弱电解质电离平衡的内 因和外因。

表2

加入物质

移动方向HpHc(H+)c( Ac-)Ka电离 +数

程度

NaOH固体HC1气体

水醋酸钠冰醋酸升温降温

[设计意图]

弱电解质电离平衡中的“微粒观”、“化学 平衡”等核心概念得到了有效的整合。在解决 问题过程中既可以加深对化学平衡的相关知识 的理解，又促进弱电解质的电离平衡的熟练应 用。从理论过渡到应用实践。

质的心、电解率、pH值。

(2) 后测问题

为了反馈本教学设计预设目标的达成情 况,针对本校学生（区重点中学普通班）设计了

以下问题：[问题1]在氨水中，如果用㊀表示NH3- H20

电离出的OH-，用㊉表示NH3 -H20电离

出的NH4+，用◦◦表示NH3.H20,请你再画一

个圈，并在圆圈中画出氨水中这几种微粒之间 的数量关系。

[问题2]请你结合相关实验事实说明HA 是弱酸并比较出该酸溶液中各微粒的浓度 大小。

[问题3 ]常温1. 0m〇l/L某弱酸HA

的水

溶液的pH = 3，此酸的&值为多少，其电离程

度为？写出计算过程。(3) 学生答题情况分析

[问题1 ]从答题情况来看，80%的学生答得较 好，且大多数学生能注意溶 液中阴阳离子的电荷守恒 问题。少部分学生错误如 图3,说明这部分学生对弱

图3

电解质溶液中的微粒存在情况有了一定的掌 握，但对电离程度的大小还不是很清晰。

[问题2]学生的答案非常丰富多彩，有很 多答案甚至出乎老师的预料。比如测量NaA 溶液的酸碱性，向H

A

溶液中加入NaA测定溶

液pH值变化等。说明学生的思维非常开阔， 水解的相关知识已经有了一定掌握。也有一些 方法难于进行实验操作或者无空白对照实验。 比如加热HA溶液并测定pH值变化，加入金属

—65 —

技术方法教育与装备研究

2017年第6期

看是否反应很慢,滴加指示剂观察颜色变化程 度,与等浓度等体积盐酸对比看加入金属哪种 酸产生氢气少等。从学生答题情况分析，中等 程度的学生都能答对2〜3个方法，说明学生对 溶液中的微粒存在及性质情况都掌握得不错。 但是设计实验却是漏洞百出。主要原因有: ①学生对实验现象与原理缺乏思考;②没有养 成设计空白对照实验的习惯，也就是控制变量 化学问题的水平如何，在微粒观方面需要提高 的是哪些方面，有针对性地开展教学设计，做到 有的放矢。

② 采用多样化的教学素材。素材可以是

材插图、Flash动画、视频、模型、实验现象，让新 颖有趣的化学素材把微观、宏观的化学过程直 观地呈现在学生面前，给他们多种感官带来刺 激,使学生在课堂上始终处于微粒观形成的教 的思想有欠缺；③逻辑思维和表达能力有待 提高。

[问题3]刚学过化学平衡的计算和“平衡 三段式”的列法，20%的学生能够完全做对; 40%的学生知道三段式列法，但对于新的环境 弱电解质的电离平衡的三段式不能顺利迁移或 者计算出现问题;40%的学生对三段式掌握得 还不够好，没有什么解题思路。平衡计算虽然 已经是学过的知识，但对学生依然是一个薄弱 环节，需要在以后的教学中不断地改变教学策 略或者情景进行强化。

(二）教学反思

微粒观贯穿在整个化学学科发展的过程 中。在中学阶段,微粒观可以帮助学生更好地 认识物质世界,理解化学知识，帮学生从题海中 解脱出来，站在更高的角度俯视中学化学知识。 但是,微粒观的教学不是靠一堂课、两堂课就能 达到的目标。一线教师能在每堂课的教学中， 每个教学环节中都始终把培养微粒观的理念贯 穿在中学教学中,学生的微粒观才能逐渐建构 形成。

微粒观的教学中如何在课堂中能有效实 施，需要把握以下几个方面：

①做好学情分析，找准学生的微粒观的盲 点。教学之前对学生的微粒观进行摸底，也就 是说，分析学生在微观层面掌握化学知识分析

—66 —

学情境之中,促进微粒观的形成。

③

整合核心概念，解决核心问题。核心

念在整个中学化学中出现的频率和利用的频率 都是最高的。围绕核心概念和核心问题的教学 能让学生在短时间内、用精炼的语言联系最多 的化学知识和现象，并帮助学生把化学知识结 构化、网络化，促进学生高级思维的发展和 形成。

总之,《弱电解质的电离》的教学设计对微 粒观的培养进行了初步的探索和尝试。一线教 师更应该把微粒观这个化学基本观念培养放到 日常的教学中，逐步引导学生从微粒观抓住物 质世界的本质，从而更好地在生活和学习中用 化学知识认识世界、改造世界。

参考文献：

[1] 宋心琦.对化学教学与教材新理念的几点看法[J]. 化学教育，2004(8):17 -21.

[2] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程 标准（实验稿）[M].北京：北京师范大学出版社， 2001.

[3] 张劲辉.高一化学教学中微粒观的培养构想[J].福建教育学院学报，2011(10):42 -44.[4] 周绍翰，杨艳红.基于微粒观下“盐类的水解”教学再设计与思考[J].北京教育学院学报，2012(3): 36 -40.