大概念理念的高中化学单元复习教学研究-“以水溶液中的离子平衡”为例-高中-化学-教学设计

大概念理念的高中化学单元复习教学研究———“以水溶液中的离子平衡”为例朱娅欣西安铁一中滨河高级中学当今，学科主题大概念已经成为教育界的热点话题和发展趋势。在2018年教育部颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《新课标》)中，明确提出化学学科五大核心素养：宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，科学探究与创新意识，科学态度与社会责任。但更值得注意的是新课标修订的主要内容变化还包括：“进一步精选了学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实。”其次新课标强调：“在必修课程阶段，突出化学基本观念(大概念)的统领作用。”由此可见，通过大概念设计教学在高中化学教学中是必不可少的。通过构建大概念知识网络结构，能将碎片的知识整合起来，有利于学生理解和记忆。水溶液中的离子平衡是高考的热点和难点，考查范围内容广，题型多样灵活，计算量比较大，分值比重也比较大，因此高三复习阶段教师可以应用此教学方法。一、学科大概念也叫作大观念或者核心观念、核心概念等，不同领域适用范围不同。对教育领域来说，大概念具有很长的历史研究时间。学科大概念并不单单指学科中某一具体概念、定理或法则等最基本的内容，而是这些具体知识背后的更为本质、更核心、更深层次的概念或思想，所以大概念可以很好地用于单元知识整合教学。二、单元教学分析(一)教材分析“水溶液的离子平衡”是人教版(2019年)选择性必修1第三章的内容。本单元学习主题包括“电解质在水溶液中的行为”“电离平衡”“水解平衡”“沉淀溶解平衡”“离子反应与平衡的应用”。可以从这五个学习主题中提炼出一个大概念，创设贯穿整个单元教学的大情境，将知识连贯性、层次性、渐进性地组织起来。(二)学情分析1．学生年龄特点学生积极热情，但是会有一部分学生处于青春叛逆期，因此就要把学生的兴趣转移到学习上来，通过创设情境，激发学生能动性，使学生主动参与到课堂中来。2．学生知识基础学生已经对本章内容掌握一部分，对化学平衡的建立和移动有了认识基础，但部分同学对溶液的认识还不够深刻，仅仅停留在表面，对电解质、电离等概念掌握得还不够清楚，在做习题的过程中，会出现基础知识点掌握不牢固，较难知识不能综合分析出答案等问题。3．学生学习能力学生之间存在差异，学习能力各有不同，因此要关注所有学生，让每个学生都能听得懂，学得会。(三)教学目标(1)通过分析电离平衡、水解平衡的存在和平衡移动形成原因，引导学生初步形成解决水溶液中离子反应与平衡问题的基本思路。(2)通过宏观现象和微观动画等具体实例，扫清学生对水溶液体系认识的障碍点，并进一步提升学生的核心素养。(3)通过真实情境的创设，组织学生分析解释，小组讨论等活动，促进学生认识水溶液中离子反应与平衡对生产生活的作用，培养学生对化学学科的认同感和用化学改变社会的责任心。三、单元教学设计思路(一)确立大概念由于“水溶液中的离子平衡”涵盖了多种平衡及平衡的移动，所以以大概念“化合物在溶液中的行为”作为核心观念，分析不同化合物的电离。既通过微观视角将知识从电离平衡到水解平衡再到溶解平衡一步步深入和重新构建溶液离子平衡的结构网，还可以通过定量分析平衡的移动方向帮助学生建立符号表征的思维方式，提高学生对平衡观念的深刻理解并加深记忆。(二)创设大情境一个良好的情境可以贯穿整个单元教学，使学生在大环境中积极探索教学任务和活动，成为大概念形成的一个基础，开拓学生对学科的认识视角和认知思路。因此教学情境的设计，不仅关系着大概念的构成方式，还关系着学生能否更好地理解单元的核心观念。因此大情境的创设应综合考量化学核心素养和单元教学内容。单元教学在大概念的统领下，以大情境为线索才能更顺利地展开。(三)选择评估方法在教学中，给学生时间进行小组合作探究实验，这样在无形中检验了学生是否将知识运用于具体的实践中。在教学后，给学生留适量的作业进行巩固，自我检验。还可以让学生进行自我反思。四、教学过程(一)第一课时溶剂的行为———水的电离【情境导入】视频：雨天树下行走容易发生安全隐患，比如被闪电击中。为什么容易出现危险呢?是因为水能导电吗?水能否电离?【学生活动】小组讨论，提出猜想【设计意图】引发认知冲突，猜测水能发生微弱电离【实验探究】设计实验验证水能否电离【学生活动】将灵敏电流计与小灯泡连接起来，测试水的导电性【设计意图】培养学生的实验探究能力和动手操作能力【类比学习】类比化学平衡，影响水电离的因素有哪些?分组合作进行实验验证【学生活动】设计实验：加入少量酸或碱，观察灵敏电流计指针偏转方向和小灯泡的亮度【设计意图】通过类比，建立认识水溶液中水会发生电离的概念【学以致用】家中水壶上的水垢如何清洗?是否应该与水的电离有关【学生活动】自主思考，分享成果【设计意图】将所学知识运用到生活中(二)第二课时溶质的行为———弱电解质的电离【情境导入】盐酸常常用来作为除去水壶水垢的试剂，为什么不用更安全的醋酸代替【学生活动】小组讨论，提出猜想【设计意图】与生活实际联系，激发学习兴趣【实验探究】测定0．1mol/L的盐酸和醋酸溶液的pH，并用图像表示出来【学生活动】分组实验，记录数据，并画出二者电离情40况的图像【设计意图】从宏观和微观视角理解知识，体会强弱电解质的电离【类比学习】建立化学平衡，讨论：(1)醋酸的电离平衡是如何建立的?能否用图像表示出来?(2)影响醋酸电离的因素有哪些?如何影响的?【学生活动】到黑板上画出图像并分析图像是如何得来的【设计意图】建立水溶液中弱电解质电离平衡的概念，全部电离形成强电解质，部分电离形成弱电解质【学以致用】能否通过加入热水和盐酸快速除去水垢?如果没有盐酸，可否用家中的食醋代替【学生活动】利用厨房常见事物，动手操作除水垢【设计意图】体会化学知识在生活中的应用，培养社会责任感和热爱化学的积极态度(三)第三课时可溶电解质的行为———盐类的水解平衡【情境导入】从物质分类角度，碳酸钠属于盐类，但我们为什么称它为“纯碱”呢?为什么不同的盐类会显示不同的酸碱性呢?【学生活动】小组讨论，提出猜想【设计意图】设置认知冲突，从弱电解质过渡到盐类的水解【实验探究】测定醋酸钠、硝酸钠和碳酸氢钠的pH，记录数据，画出图像。【学生活动】分组实验，结合得到的数据结果分析原因【设计意图】培养学生分析和总结归纳问题能力【类比学习】类比醋酸的电离：电解质会在水中电离出H+，醋酸钠是如何电离的?用方程式表示出来【学生活动】书写醋酸钠的电离方程式、水的电离方程式，进一步推导出醋酸钠的水解方程式【设计意图】训练学生通过符号表征微观反应的能力，形成盐类水解的概念，丰富大概念体系【学以致用】类比化学平衡，什么因素会影响盐类的水解?用什么表征盐类水解平衡【学生活动】思考盐类水解平衡的影响因素，得出可以用水解平衡常数表征盐类水解，并说明其意义和应用价值【设计意图】发展高阶思维，完善思维模式(四)第四课时难溶电解质的行为——沉淀的溶解平衡【情境导入】视频：美丽的溶洞是怎么形成的?是否存在绝对不溶的沉淀【学生活动】培养学生善于发现、勤于思考的习惯【实验探究】设计实验验证AgCl溶液中存在沉淀溶解平衡【学生活动】分成两个小组，分别向AgCl溶液中加入KI溶液和Na2S溶液，观察现象【设计意图】培养学生实验探究能力，知道沉淀也存在溶解平衡【类比学习】类比化学平衡，AgCl溶液是如何溶解的?【学生活动】结合实验过程，分析沉淀平衡的影响因素【设计意图】发展学生的证据推理能力【学以致用】已知水垢的主要成分是CaSO4，如何通过所学知识完善除去水垢的过程【学生活动】加入Na2CO3溶解浸泡一段时间，再利用盐酸或者醋酸除去【设计意图】培养科学的态度和社会责任感五、总结与反思(一)教学总结1．单元教学应准确确定大概念教师应站在更高一点的角度，精确理解“水溶液中的离子平衡”这一单元的知识，凝练单元大概念，才能为学生提供多样化的学习方式并更好地帮助学生串联知识。以本单元为例，本单元涉及不同类型化合物的电离，将其整合成在水溶液中的行为这一大概念，帮助确定单元核心思想，再进一步学习知识就比较容易。2．单元教学应巧妙融合大情境真实情境下的问题驱动可以激发学生学习兴趣，更好地将知识应用起来。以本单元为例，从生活中除水垢问题入手，作为知识学习的线索，因为水垢的主要成分是难溶性沉淀，而通过盐溶液的浸泡，沉淀平衡发生移动，最后通过醋酸这一弱电解质与其发生的反应将其除掉，此过程包含了这一单元核心知识的应用。3．单元教学应完善学生的知识结构选择本单元作为复习课的重点单元，是因为本单元知识知识结构分散，知识点复杂难以理解。这就需要教师大胆创新，通过对教材的深度加工，设计出更系统的教学内容，使学生重新构建知识网络，帮助学生建立新旧知识间的联系。以本单元为例，学生初中时学过“复分解反应”，“酸碱盐”必修一学过“离子反应”再到本单元的“水溶液中的离子平衡”，学生的认知结构在不断丰富和完善，对知识的学习也是层层递进，化学核心素养也潜移默化地在不断提升。4．单元教学应提升学生的元认知能力在学生学习和成长的过程中，元认知能力起到一定的调节和监控作用。提升学生的元认知能力可以在学习过程中不断改进学习方法，调整学习模式，并对知识批判性吸收，对于化学学科，一味地灌输式教学是不会达到好的学习效果，所以单元教学应着眼于提升学生的元认知能力。以本单元为例，每课时均安排了实验探究环节，通过学生的动手操作，借助现有证据，不断修整，完善原有认知，在无形中提升了元认知能力。(二)教学反思(1)注重学生能力差异，因材施教。在具体教学前，应分析不同学生的学习能力，根据具体情况控制教学难度，根据不同层次学生划分知识层次，整体把握教学难度。课后将习题分成难、中、易留给不同层次的学生。通过测试和评价，了解到不同学生对知识的掌握程度，对于学习能力较差的学生，可以进行针对性辅导，确保每个层次的学生都能取得进步。(2)注重课标要求，循序渐进。本单元知识有以下重点：理论知识内容：包括电离程度、水解程度、沉淀溶解平衡及符号的掌握。对学生的要求是：能正确书写相关方程式，理解概念性知识，掌握强弱电解质的概念;熟悉盐类水解平衡基本规律，沉淀溶解及转化;知道水的离子积常数，水解平衡常数，溶解平衡常数的意