以微粒觀促進學生對化學知識的理解獲獎科研報告

以微粒觀促進學生對化學知識的理解獲獎科研報告 微粒觀是中學化學教學中的一個重要觀念，也是學生學習中難以掌握的一個化學概念。本文旨在通過“水的電離”教學過程，探索在教學活動中如何幫助學生形成微粒觀，并利用微粒觀促進學生對“水的電離”的理解。 一、問題的背景和含義 微粒觀是最基本的化學觀之一，來自具體的化學知識，是具體化學知識的高度抽象濃縮，是對微粒的總體性認識，同時也會對新的化學知識的學習產生積極引領作用。微粒觀的學習貫穿學生從初中到高中的整個化學學習過程，它能幫助學生從微觀的角度認識一些自然現象，形成對物質及其變化的科學認識。 新課程實施以來，化學觀念成為學生學習化學的一個重要內容，也是學生在化學的學習過程中亟待解決的問題。微粒觀的生成既是高中化學教學的重要任務，也是提高學生學科素養(yǎng)的有效手段，從而影響學生的終身學習。其主要觀點包括：物質是由肉眼看不見的微粒構成的；微?？偸窃诓粩嗟剡\動的；微粒間有一定的間隔；微粒間存在著相互作用；微粒有質量。 二、讓學生逐步樹立由 定性到定量的學科觀念 水的電離平衡存在的客觀性，決定了在平衡移動過程中主要因素與次要因素間互相依存、互相制約的關系，溶液中c（H+）與c（OH-）濃度變化的矛盾在對立中統(tǒng)一為溫度不變，水的離子積不變，而正是因為水的電離非常微弱，才決定了H+與OH-反應的徹底性。對立統(tǒng)一、量變引起質變的哲學思想，始終貫穿于水的電離平衡認識過程的始終。 一是從物質、原理的角度看本章的知識體系。（見圖1） 二是從水溶液中粒子的行為看本章知識體系。（見圖2） 溶質溶于水的行為，依據電解質電離的程度分為強電解質和弱電解質，水的電離平衡，使得分析溶液的視角從原來的只關注溶質轉向了兼顧溶劑，酸堿溶于水及鹽類水解導致溶液酸堿性的體現，恰好是溶質與溶劑電離出的微粒相互作用的結果，難溶電解質的溶解平衡進一步豐富了溶液體系的認知。貫穿整章始終的是微粒的來源、種類、數量及去向，整合物質進入水中的行為依次有反應、溶解、電離及溶質與溶劑的相互作用。因此，以水溶液體系的認知模式來統(tǒng)領全章的教學，不斷滲透微觀相互作用與宏觀表現的關系，可讓學生逐步樹立由定性到定量的學科觀念。 三、基于微粒觀的《水的電離》教學 本節(jié)課注重創(chuàng)設認知情境，首先通過Na2CO，溶液滴加酚酞后變紅這一事實，讓學生體會水中存在OH；繼而馬上安排學生做測蒸餾水的電導率實驗，并且通過實驗建構水的電離的認知過程。本教學設計在于突破概念教學以講授為主的傳統(tǒng)模式，在實驗及活動中架構感知理論并達成知識目標的落實，建立分析模型或思路。本節(jié)課的教學流程如圖3。 1.引入課題 教師展示實驗：向碳酸鈉溶液中加入幾滴酚酞，溶液變紅。提問：在NaCO溶液中，溶質并未提供OH，那么OH是從哪里來的呢？如果是水發(fā)生了電離，那除了OH-外還可能有什么微粒？學生猜測：OH是水電離產生的；還有H。這樣設計，可以從實驗事實出發(fā)，使學生從只關注溶質轉向兼顧溶劑，利用所學知識進行猜想。 2.定性定量地了解水的電離 問題1：水的電離程度是怎樣的呢？（要求學生預測水的電離程度）實驗：用電導率儀測蒸餾水的電導率（測量蒸餾水的電導率；加熱蒸餾水，測量電導率）。請學生分析實驗數據，看能否證明自己的預測，并且說明理由。 對比蒸餾水和醋酸的電導率，你會得到哪些結論呢？學生討論、交流，預測：水的電離是微弱的；升高溫度，電離程度增大；學生完成實驗。記錄數據，小組討論，得出結論。比較蒸餾水、醋酸的電導率得出結論：水確實存在著電離，水的電離是微弱的，水是弱電解質，水的電離受溫度影響。 3.應用水溶液體系分析模型，分析碳酸鈉溶液 學生應用模型進行分析，溶液呈堿性的原因是水電離的H與碳酸鈉電離的CO作用的結果，水的電離受到了促進。這就應用并鞏固了水溶液體系的分析方法。 本節(jié)課通過對碳酸鈉溶液加入酚酞變紅這一實驗事實，自然地將學生關注溶液的視角，由原來的只關注溶質轉向了兼顧溶劑。教學設計和實施中多處對定性的認識做了定量的處理，如對水電離的客觀存在的認識是定性的，對水的離子積的認識是定量的；對水電離平衡的移動認識是定性的，對水電離平衡的移動程度認識是定量的。在教學中，將溶質與溶劑微粒相互作用的結果外顯了出來，在學科觀念上體現了水溶液體系中的微觀“行為”。故應用水溶液體系的認知模式，即要同時關注溶質和溶劑，并且分析溶質與溶劑微粒間的相互作用及結果，將分析過程外顯出來，由原來的暗線變成明線。 因此，教師在教學過程中以及解釋一些問題時，可運用化學基本觀念中的“微粒觀”，對問題作出科學合理的解釋。這一觀念有利于學生形成對知識各層面的理解，從而對知識有一個深刻全面的把握。