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【摘要】以“盐类的水解”第一课时教学为例,通过优化学习素材,设计动态递进的教学实验情景构建递进且完整的思维导图。借助课堂教学的动态生成,实现化学学习的思维碰撞和认知提升,让学生对新知识进行有效建构,促进思维深化。
【关键词】盐类的水解;生成探究式;深层思维
生成探究式教学是以建构主义教学理论为基础,以新课程标准理念为指导,以探究式的学习方式为手段的新的教学模式,是一种教师根据课堂中的互动状态及时调整教学思路和教学行为的教学形态。生成探究式教学的基本理念可以概括为:关注表现性目标,关注具体的教学过程,关注教学事件,关注互动性的教学方法,关注教学过程的附加价值。
多年来关于盐类水解的教学常常停留在宏观总结规律,而后大力训练的伪探究层次,使学生的研究能力难以提升,对盐类水解微观本质的认识长久存在模糊不清和迁移乏力问题。笔者对盐类的水解第一课时部分教学内容进行重新设计,对学习素材进行了优化,在有限的课堂时间内尽可能创设自由探究的机会,试图创设一个原始的又可以随着学生知识的生成持续变化的教学情境,引导学生利用原有认知结构中适当的概念,在持续变化的学习情境中递进式地生成盐类水解的概念,理解掌握盐类水解的实质、盐类水解的规律。借助课堂有效建构,促进思维深化。
一、实验情景,引发思考
(一)学生实验1:用pH试纸测常温下蒸馏水的pH,用温度计测蒸馏水的温度。
(二)学生实验2:向三个100 ml带刻度的小烧杯中分别注人20 ml蒸馏水再分别加人氯化铁、氯化钠、醋酸钠3种盐搅拌,均得到约0.01 mol/L的溶液,观察现象,测溶液的pH和温度并与实验1进行比较,记录实验结果。
实验结果
二、盐类水解的概念生成、規律总结
通过实验思考以下问题:
(一)问题探究1:溶液的pH是由什么决定的?
教学意图:回顾已有知识,引发从本质即溶液中c(H )与c(OH-)大小关系分析溶液中pH变化的原因。
(二)问题探究2:将以上三种盐加入水中,为什么pH会出现氯化铁减小、氯化钠不变、醋酸钠增大的情况?提示学生从盐溶液中存在的离子入手。
学生:分析氯化铁,氯化钠,醋酸钠溶液中存在哪些离子,哪些离子之间会发生反应,对水的电离有哪些影响。以氯化铁为例,溶液中的Fe3 会结合水电离出的OH-生成Fe(OH)3,使水电离出的c(OH-)减小,使水的电离平衡正向移动,溶液中c(H )>c(OH-),溶液显酸性。填写以下表格:
在书写方程式的时候,学生提出,溶液中没有看到Fe(OH)3沉淀,所以反应程度应该比较弱,所以反应中应该写“ ”而不是“=”,生成的Fe(OH)3不能加“↓”。
教学意图:通过三种类型盐的实验对比,理解溶液中离子与水电离出的氢离子或氢阳根离子间的结合,及其对水电离平衡的影响,让学生感知盐溶液中离子对酸碱性形成的关系。引导学生形成盐类水解的概念,明确盐类水解的本质,理解盐类水解过程是中和反应的逆过程,盐在水中溶解的过程就是盐与水反应并达到平衡的动态过程,在书写盐类水解方程时要用可逆符号来表达这一动态的、可逆、程度底的特点。
(三)问题探究3:为什么氯化铁和醋酸钠溶于水后溶液的温度降低?
学生:因为中和反应是放热反应,而水解反应是中和反应的逆反应,所以盐类水解是吸热反应。
教学意图:从能量角度理解反应过程,即化学反应伴随能量变化,强化学生已有知识,并实现知识迁移。为后续理解盐类水解影响影响垫定基础。
(四)问题探究4:(1)盐酸呈酸性与氯化铁呈酸性的原理是否相同?(2)能否找出几种与氯化铁呈酸性、醋酸钠呈碱性相同原理的盐,证明你的猜测并写出离子方程式。(3)总结盐类水解的概念、规律、水解方程书写注意事项。
学生分析:(1)虽然盐酸与氯化铁都呈酸性,但是盐酸的H 抑制了水的电离,氯化铁的Fe3 促进了水的电离,两者本质完全不同。
(2)盐呈酸性的有氯化铝、硝酸铵等强酸弱碱盐,呈碱性的有碳酸钠、碳酸氢钠等弱酸强碱盐。
(3)总结如下
教学意图:通过对比迁移,引导学生有序思考,使学生体会“探究性学习”以及“由特殊到一般”的方法在知识形成中的作用。
三、促进教学的动态生成及时捕捉生成性资源
在探究过程,你还有哪些看法?请填入以下表格,小组合作,展示小组探究的过程。
教学意图:设计弹性化化学教学预案,通过小组交流合作,发散思维,提出问题并形成研究方案,培养学生完整地、系统地去思考、设计、解决化学问题的能力。
四、生成性资源举例
对于比较浅显的问题,学生可以通过小组内的讨论解决,而有些比较经典但需要老师提供数据或引导的问题则需要教师与学生共同完成。
下面列举例进行分析:盐类水解的定量分析。
在分析水解方程书写时,从实验现象中未观察到Fe(OH)3沉淀,从而推断水解程度比弱。对于这个微弱的程度如何,有同学提出能否用定量的方法分析。笔者认为这是一个很好的思考。通过对溶液中水解程度的定量分析,可以更形象更具体的理解盐在水溶液中水解的过程,从而突破难点。
已知0. 1 mol/L醋酸钠的pH为9,请分析:(1)CH3COO-全部结合为CH3COOH了吗?CH3COO-的水解百分率(被水解的CH3COO-占总的CH3COO-的百分比)为多少?(2)在水的电离平衡中,形成CH3COOH的H 占水电离出的H 总数的百分比为多少?(3)0.1mol/L醋酸钠溶液中水的电离程度是纯水中水电离程度的多少倍?
学生分析:(1)由pH为9,结合水解方程解出被水解的c(CH3COO-)=c(OH-)=10-5 mol/L,CH3COO-的水解百分率为10-5 /0.1=0.1%。 (2)溶液中c(OH-)=1×10-5mol/L,由于溶液中OH-全部来自水的电离,故水电离出的c(OH-)水= c(H )水=1×10 -5mol/L,溶液中存在的c(H )=1×10-9mol/L,是未被结合的,而总水电离出来的c(H )水=1×10-5mol/L,可见水电离出来的H 绝大部分被CH3COO-结合了,即被结合的H 百分比接近100%。
(3)纯水中的c(H )= c(OH-)=1×10-7mol/L,0.1mol/L醋酸钠溶液中水电离的c(H )= c(OH-)=1×10-5mol/L,是100倍。
教學意图:通过计算认识到CH3COO-只有少部分被结合,盐的水解使水的电离程度大幅度增加,从数值上认识这一过程,比直接用语言描述“盐类的水解是微弱的,不完全的,对水的电离的促进是巨大的,对溶液酸碱性的影响也是巨大的”更具说服力,让学生心理上形成冲击,更易接受形成深刻印象。另外,通过对水电离出来的c(H )水、c(OH-)水,溶液中的c(H )、c(OH-),被结合的c(OH-)的计算,引导学生从定量的角度分析盐类水解的本质,完成由定性到定量的深层理解,并为后续学习质子守恒埋下伏笔。
五、教学反思与建议
(一)设计动态递进的教学实验情景形成完整的思维导图
安排学生以测蒸馏水的温度和pH为空白对照,再依次测氯化铁、氯化钠、醋酸钠分别加人蒸馏水中形成盐溶液的pH和温度变化,使学生产生认知冲突,引发思考;再分别将氯化铝与碳酸钠加入蒸馏水中配制成与氯化铁及醋酸钠相同浓度的盐溶液,测其pH并与氯化铁和醋酸钠的pH进行对比论证观点。整个实验呈现连续递进且具有内在联系实验事实。
另外要强调的是,实验情景不能随意设置,必须着眼于学生知识间的联接点,且围绕盐类水解的实质是盐与水发生离子反应破坏了水的电离平衡这一中心展开。第一阶段的教学情境重在激活学生头脑中水的电离平衡知识,引导学生分析溶于水后形成的溶液中有离子种类,这些离子间发生的反应。从而得到盐类水解的概念、实质、部分规律。第二阶段的教学情境是从第一阶段的教学情境里延续出来的,旨在让学生巩固第一阶段获得的新知识“盐类水解是和反应的逆反应,伴随吸热现象”。整个教学情境呈现的每一个连续性变化,都是从寻找学生新旧知识的内在联结点入手,有利于学生在探究的过程中自主有序地在原有知识的基础上对新知识进行有效建构,形成完整的思维导图。
(二)构建课堂主体框架,促进教学的动态生成,及时捕捉生成性资源,引领学生从开放探究走向深层思维
“盐类的水解第1课时”教学的整体思路是将微粒观、平衡观作为认识工具,围绕对盐类水解实质的认识和理解来展开教学。教学的主体框架为:以宏观事实引发学生思考作为出发点,引导学生从水溶液中微粒及微粒间相互作用的角度进行分析,在微观分析中将学生的理解引向问题的本质——溶质对溶剂水的电离产生了影响。构建了课堂主体框架,抓住了课堂灵魂,在教学实验情景中形成了完整的思维导图的前提下,学生的探究才能形成围绕教学目标,提高思维的深度。及时捕捉针对性生成资源,促进学生在较高认知水平上的思考。比如,学生在形成了水解概念后深入思考,“盐类的水解”的微弱程度能否用定量的方法来理解,加深对本质的理解。另外,在后续思考中还有很多地方可以生成,比如有关水解平衡,有学生会提出有哪些影响平衡的因素,那就是第二课时重点解决的问题了;又如在进行实验2、3对比中学生会思考到这种简单粗率配制溶液的方法会不会影响对比可靠性的问题……同样需要注意的是开放式的课堂不能理解为随意无限制的开放,课堂时间有限,教学不能离开教学目标无目的的生成,教学活动要围绕教学目标展开。
参考文献:
[1]赵亲水.中学化学课堂动态生成式教学的研究[D].南京师范大学,2008.
[2]李继良,于乃佳.由开放探究引向深层思维——以“盐类的水解”教学为例[J].化学教育,2015(17):46-48.
[3]何彩霞.运用化学观念促进学生深层思维——以“盐类的水解”教学为例[J].中学化学教学参考,2013(2):10-12.
[本文是广东教育科研“十三五”规划2016年度研究教育科研一般项目——“基于‘导学案’高效课堂反思与升华的‘主题式’校本教研模式研究”(课题批准号为2016YQJK154)的阶段性成果]
【关键词】盐类的水解;生成探究式;深层思维
生成探究式教学是以建构主义教学理论为基础,以新课程标准理念为指导,以探究式的学习方式为手段的新的教学模式,是一种教师根据课堂中的互动状态及时调整教学思路和教学行为的教学形态。生成探究式教学的基本理念可以概括为:关注表现性目标,关注具体的教学过程,关注教学事件,关注互动性的教学方法,关注教学过程的附加价值。
多年来关于盐类水解的教学常常停留在宏观总结规律,而后大力训练的伪探究层次,使学生的研究能力难以提升,对盐类水解微观本质的认识长久存在模糊不清和迁移乏力问题。笔者对盐类的水解第一课时部分教学内容进行重新设计,对学习素材进行了优化,在有限的课堂时间内尽可能创设自由探究的机会,试图创设一个原始的又可以随着学生知识的生成持续变化的教学情境,引导学生利用原有认知结构中适当的概念,在持续变化的学习情境中递进式地生成盐类水解的概念,理解掌握盐类水解的实质、盐类水解的规律。借助课堂有效建构,促进思维深化。
一、实验情景,引发思考
(一)学生实验1:用pH试纸测常温下蒸馏水的pH,用温度计测蒸馏水的温度。
(二)学生实验2:向三个100 ml带刻度的小烧杯中分别注人20 ml蒸馏水再分别加人氯化铁、氯化钠、醋酸钠3种盐搅拌,均得到约0.01 mol/L的溶液,观察现象,测溶液的pH和温度并与实验1进行比较,记录实验结果。
实验结果
二、盐类水解的概念生成、規律总结
通过实验思考以下问题:
(一)问题探究1:溶液的pH是由什么决定的?
教学意图:回顾已有知识,引发从本质即溶液中c(H )与c(OH-)大小关系分析溶液中pH变化的原因。
(二)问题探究2:将以上三种盐加入水中,为什么pH会出现氯化铁减小、氯化钠不变、醋酸钠增大的情况?提示学生从盐溶液中存在的离子入手。
学生:分析氯化铁,氯化钠,醋酸钠溶液中存在哪些离子,哪些离子之间会发生反应,对水的电离有哪些影响。以氯化铁为例,溶液中的Fe3 会结合水电离出的OH-生成Fe(OH)3,使水电离出的c(OH-)减小,使水的电离平衡正向移动,溶液中c(H )>c(OH-),溶液显酸性。填写以下表格:
在书写方程式的时候,学生提出,溶液中没有看到Fe(OH)3沉淀,所以反应程度应该比较弱,所以反应中应该写“ ”而不是“=”,生成的Fe(OH)3不能加“↓”。
教学意图:通过三种类型盐的实验对比,理解溶液中离子与水电离出的氢离子或氢阳根离子间的结合,及其对水电离平衡的影响,让学生感知盐溶液中离子对酸碱性形成的关系。引导学生形成盐类水解的概念,明确盐类水解的本质,理解盐类水解过程是中和反应的逆过程,盐在水中溶解的过程就是盐与水反应并达到平衡的动态过程,在书写盐类水解方程时要用可逆符号来表达这一动态的、可逆、程度底的特点。
(三)问题探究3:为什么氯化铁和醋酸钠溶于水后溶液的温度降低?
学生:因为中和反应是放热反应,而水解反应是中和反应的逆反应,所以盐类水解是吸热反应。
教学意图:从能量角度理解反应过程,即化学反应伴随能量变化,强化学生已有知识,并实现知识迁移。为后续理解盐类水解影响影响垫定基础。
(四)问题探究4:(1)盐酸呈酸性与氯化铁呈酸性的原理是否相同?(2)能否找出几种与氯化铁呈酸性、醋酸钠呈碱性相同原理的盐,证明你的猜测并写出离子方程式。(3)总结盐类水解的概念、规律、水解方程书写注意事项。
学生分析:(1)虽然盐酸与氯化铁都呈酸性,但是盐酸的H 抑制了水的电离,氯化铁的Fe3 促进了水的电离,两者本质完全不同。
(2)盐呈酸性的有氯化铝、硝酸铵等强酸弱碱盐,呈碱性的有碳酸钠、碳酸氢钠等弱酸强碱盐。
(3)总结如下
教学意图:通过对比迁移,引导学生有序思考,使学生体会“探究性学习”以及“由特殊到一般”的方法在知识形成中的作用。
三、促进教学的动态生成及时捕捉生成性资源
在探究过程,你还有哪些看法?请填入以下表格,小组合作,展示小组探究的过程。
教学意图:设计弹性化化学教学预案,通过小组交流合作,发散思维,提出问题并形成研究方案,培养学生完整地、系统地去思考、设计、解决化学问题的能力。
四、生成性资源举例
对于比较浅显的问题,学生可以通过小组内的讨论解决,而有些比较经典但需要老师提供数据或引导的问题则需要教师与学生共同完成。
下面列举例进行分析:盐类水解的定量分析。
在分析水解方程书写时,从实验现象中未观察到Fe(OH)3沉淀,从而推断水解程度比弱。对于这个微弱的程度如何,有同学提出能否用定量的方法分析。笔者认为这是一个很好的思考。通过对溶液中水解程度的定量分析,可以更形象更具体的理解盐在水溶液中水解的过程,从而突破难点。
已知0. 1 mol/L醋酸钠的pH为9,请分析:(1)CH3COO-全部结合为CH3COOH了吗?CH3COO-的水解百分率(被水解的CH3COO-占总的CH3COO-的百分比)为多少?(2)在水的电离平衡中,形成CH3COOH的H 占水电离出的H 总数的百分比为多少?(3)0.1mol/L醋酸钠溶液中水的电离程度是纯水中水电离程度的多少倍?
学生分析:(1)由pH为9,结合水解方程解出被水解的c(CH3COO-)=c(OH-)=10-5 mol/L,CH3COO-的水解百分率为10-5 /0.1=0.1%。 (2)溶液中c(OH-)=1×10-5mol/L,由于溶液中OH-全部来自水的电离,故水电离出的c(OH-)水= c(H )水=1×10 -5mol/L,溶液中存在的c(H )=1×10-9mol/L,是未被结合的,而总水电离出来的c(H )水=1×10-5mol/L,可见水电离出来的H 绝大部分被CH3COO-结合了,即被结合的H 百分比接近100%。
(3)纯水中的c(H )= c(OH-)=1×10-7mol/L,0.1mol/L醋酸钠溶液中水电离的c(H )= c(OH-)=1×10-5mol/L,是100倍。
教學意图:通过计算认识到CH3COO-只有少部分被结合,盐的水解使水的电离程度大幅度增加,从数值上认识这一过程,比直接用语言描述“盐类的水解是微弱的,不完全的,对水的电离的促进是巨大的,对溶液酸碱性的影响也是巨大的”更具说服力,让学生心理上形成冲击,更易接受形成深刻印象。另外,通过对水电离出来的c(H )水、c(OH-)水,溶液中的c(H )、c(OH-),被结合的c(OH-)的计算,引导学生从定量的角度分析盐类水解的本质,完成由定性到定量的深层理解,并为后续学习质子守恒埋下伏笔。
五、教学反思与建议
(一)设计动态递进的教学实验情景形成完整的思维导图
安排学生以测蒸馏水的温度和pH为空白对照,再依次测氯化铁、氯化钠、醋酸钠分别加人蒸馏水中形成盐溶液的pH和温度变化,使学生产生认知冲突,引发思考;再分别将氯化铝与碳酸钠加入蒸馏水中配制成与氯化铁及醋酸钠相同浓度的盐溶液,测其pH并与氯化铁和醋酸钠的pH进行对比论证观点。整个实验呈现连续递进且具有内在联系实验事实。
另外要强调的是,实验情景不能随意设置,必须着眼于学生知识间的联接点,且围绕盐类水解的实质是盐与水发生离子反应破坏了水的电离平衡这一中心展开。第一阶段的教学情境重在激活学生头脑中水的电离平衡知识,引导学生分析溶于水后形成的溶液中有离子种类,这些离子间发生的反应。从而得到盐类水解的概念、实质、部分规律。第二阶段的教学情境是从第一阶段的教学情境里延续出来的,旨在让学生巩固第一阶段获得的新知识“盐类水解是和反应的逆反应,伴随吸热现象”。整个教学情境呈现的每一个连续性变化,都是从寻找学生新旧知识的内在联结点入手,有利于学生在探究的过程中自主有序地在原有知识的基础上对新知识进行有效建构,形成完整的思维导图。
(二)构建课堂主体框架,促进教学的动态生成,及时捕捉生成性资源,引领学生从开放探究走向深层思维
“盐类的水解第1课时”教学的整体思路是将微粒观、平衡观作为认识工具,围绕对盐类水解实质的认识和理解来展开教学。教学的主体框架为:以宏观事实引发学生思考作为出发点,引导学生从水溶液中微粒及微粒间相互作用的角度进行分析,在微观分析中将学生的理解引向问题的本质——溶质对溶剂水的电离产生了影响。构建了课堂主体框架,抓住了课堂灵魂,在教学实验情景中形成了完整的思维导图的前提下,学生的探究才能形成围绕教学目标,提高思维的深度。及时捕捉针对性生成资源,促进学生在较高认知水平上的思考。比如,学生在形成了水解概念后深入思考,“盐类的水解”的微弱程度能否用定量的方法来理解,加深对本质的理解。另外,在后续思考中还有很多地方可以生成,比如有关水解平衡,有学生会提出有哪些影响平衡的因素,那就是第二课时重点解决的问题了;又如在进行实验2、3对比中学生会思考到这种简单粗率配制溶液的方法会不会影响对比可靠性的问题……同样需要注意的是开放式的课堂不能理解为随意无限制的开放,课堂时间有限,教学不能离开教学目标无目的的生成,教学活动要围绕教学目标展开。
参考文献:
[1]赵亲水.中学化学课堂动态生成式教学的研究[D].南京师范大学,2008.
[2]李继良,于乃佳.由开放探究引向深层思维——以“盐类的水解”教学为例[J].化学教育,2015(17):46-48.
[3]何彩霞.运用化学观念促进学生深层思维——以“盐类的水解”教学为例[J].中学化学教学参考,2013(2):10-12.
[本文是广东教育科研“十三五”规划2016年度研究教育科研一般项目——“基于‘导学案’高效课堂反思与升华的‘主题式’校本教研模式研究”(课题批准号为2016YQJK154)的阶段性成果]