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在新课程改革的试验中,我们地区化学学科选用了人教版普通高中课程标准实验教科书。“离子反应及其发生条件”是中学化学知识体系中的一个重要基本概念。本文拟以教学中使用人教版教科书帮助学生建构“离子反应及其发生条件”的知识体系为例,探讨新课程高中化学必修和选修教学的衔接策略。

   1 .“离子反应及其发生条件”在必修和选修教科书中的出处

化学1(必修)

化学选修4(化学反应原理)

第二章 第二节 离子反应

第三章 第三节 盐类的水解

第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡

   

     2 . “离子反应及其发生条件”在必修和选修教科书中的呈现方式

  

    2.1 在《化学1(必修)》中的呈现方式

 

《化学1(必修)》中“离子反应”一节包括“酸、碱、盐在水溶液中的电离”和“离子反应及其发生的条件”两部分。

 

“酸、碱、盐在水溶液中的电离”在初中“酸、碱、盐溶液的导电性实验”的基础上,在介绍氯化钠、硝酸钾、氢氧化钠等固体分别加热至熔化也能导电之后,引入了电解质的概念;然后通过介绍氯化钠在水中的溶解和电离,引出氯化钠电离方程式的书写,以及HClH2SO4HNO3三种酸的电离方程式的书写,并从电离的角度得出酸的定义;最后安排“思考与交流”活动,引导学生从电离的角度概括出碱和盐的本质。

 

“离子反应及其发生的条件”,由电解质溶于水后电离成离子,所以电解质在溶液中进行的反应实质上是离子之间的反应引入;接着通过实验2-1现象的分析,引导学生得出CuSO4溶液与BaCl2溶液反应的实质是SO42Ba2的反应,从而引出离子方程式的概念和书写步骤;然后通过实验2-24组酸碱反应的离子方程式的书写,得出中和反应的实质,使学生更深入地了解离子反应的本质;最后通过实验2-3总结出溶液中离子互换型的离子反应发生的条件。

 

知识的呈现顺序为:酸碱盐在一定条件下能够导电→酸碱盐是电解质→电解质在溶液中能够发生电离→电解质(由于没有出现强弱电解质的概念,其中的电解质仅指强电解质)在溶液中进行的反应是离子反应→离子反应可以用离子方程式表示→溶液中离子互换型的离子反应发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成水。

 

    2.2 在《化学选修4(化学反应原理)》中的呈现方式

 

“离子反应及其发生条件”在《化学选修4(化学反应原理)》中没有安排专门的章节,而分散在《水溶液中的离子平衡》一章。本章包括4节,第一节“弱电解质的电离”,首先是通过实验3-1使学生明确电解质有强弱之分,再引导学生运用化学平衡的理论认识弱电解质的电离过程是可逆的,并存在电离平衡。第二节“水的电离和溶液的酸碱性”,通过水的离子积的导出,使学生加深对弱电解质电离的理解,找到溶液发生酸碱性变化的本质。第三节“盐类的水解”,首先通过“科学探究”,让学生“发现”盐溶液呈现酸碱性的一般规律;然后通过组织“思考与交流”活动,引导学生利用电离平衡的理论,寻找盐溶液呈现不同酸碱性的原因,使学生了解盐类水解的实质,形成水解平衡的概念,在此基础上“学与问”栏目设置了“在认识水解反应原理的基础上,你对高中化学必修课中所学的‘离子反应发生的条件’有无新的认识?”的问题,让学生体会到“生成弱电解质”是离子反应发生的一个条件;最后通过“科学探究”、“思考与交流”分析了影响盐类水解的主要原因及其利用。第四节“难溶电解质的溶解平衡”,首先通过“思考与交流”,使学生形成难溶电解质的溶解平衡概念,然后通过“思考与交流”和实验3-33-43-5,引导学生了解沉淀的生成、溶解和转化实质是沉淀溶解平衡的建立和移动过程,从而使学生更全面地了解水溶液中离子平衡的相关理论。

 

其中,第一、二节是学生在《化学1(必修)》的基础上进一步深化对“离子反应”认识的基础,第三、四节能使学生认识到离子反应在生成弱电解质、生成沉淀等方面的特点或条件,但教科书除了在第三节通过“学与问”让学生体会离子反应“生成弱电解质”的条件以外,而没有出现其他明显的提示和说明。

 

知识的呈现顺序为:电解质有强弱之分→水是一种极弱的电解质→水的电离与溶液的酸碱性密切相关→盐溶液的酸碱性及其规律→盐溶液呈现酸碱性的原因是盐类发生水解反应生成了弱酸或弱碱(→离子反应发生的条件之一是生成弱电解质);难溶电解质存在溶解平衡→沉淀溶解平衡的建立和移动可表现为沉淀的生成、溶解和转化(→离子反应发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成弱电解质)。其中,括号内的知识在教科书中是隐性的。

 

   3. “离子反应及其发生条件”的学习要求

  

    3.1 《化学1(必修)》中的要求

 

《普通高中化学课程标准(实验)》在“化学1”的“常见无机物及其应用”主题下有关的内容标准是,“知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离,通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法”。结合《课程标准》对其他知识的要求,“离子反应及其发生条件”在“化学1”中的要求是,知道电解质(仅指强电解质)在溶液中进行的反应是离子反应,离子反应的发生条件是生成沉淀、放出气体或生成水。

 

    3.2 《化学选修4(化学反应原理)》中的要求

《课程标准》设置了6个选修模块,选修4化学反应原理”,其“溶液中的离子平衡”主题的内容标准如下表

内容标准

1.能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡,了解酸碱电离理论。

2.知道水的离子积常数,能进行溶液pH的简单计算。

3.初步掌握测定溶液pH的方法,知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要应用。

4.认识盐类水解的原理,归纳影响盐类水解程度的主要因素,能举例说明盐类水解在生产、生活中的应用。

5.能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀转化的本质。

 

仔细研读以上内容标准,其中没有对“离子反应及其发生条件”提出明确要求。但由于在“溶液中的离子平衡”主题之前有化学平衡的知识,在该主题中又有强弱电解质的概念,所以此时“离子反应及其发生条件”的知识已经在“化学1”的基础上有所提升。其中离子反应的发生条件应该是生成沉淀、放出气体或生成弱电解质,由于离子反应也可以达到化学平衡而不趋于完成,所以生成的沉淀和弱电解质可以不是更难溶或更难电离的物质。

 

    3.3 2007年高考新课程标准化学考试大纲》中的要求

 

2007年高考新课程标准化学考试大纲》规定的必考内容涵盖必修模块“化学1”、“化学2”和选修模块“化学反应原理”的内容。其中在“化学基本概念和基本理论”部分有“了解离子反应的概念、离子反应发生的条件”的明确要求。由于“离子反应及其发生条件”也涵盖了“化学1”和“化学反应原理”,因此,依笔者的理解,其要求应该高于“化学1”,达到“化学反应原理”的层面。

  

    4. “离子反应及其发生条件”的教学策略

 

    4.1 正确把握必修和选修的分层要求和递进关系

 

《化学1(必修)》是基本要求,包括:1)电解质在溶液中进行的反应是离子反应(仅要求强电解质);(2离子反应的本质是反应前后离子浓度发生了变化;(3)复分解反应是离子互换型离子反应,其发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成水,反应结果使反应物离子的浓度减小或生成物离子的浓度增大;(4)有水或溶液参加的置换等氧化还原反应也是离子反应,反应结果也使反应物离子的浓度减小或生成物离子的浓度增大(如:Cu2ZnCuZn22Na2H2O2Na2OHH2)。

 

《化学选修4(化学反应原理)》是较高要求,包括:(1)强弱电解质在溶液中进行的反应都是离子反应;(2)离子互换型离子反应,其发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成弱电解质;(3离子互换型离子反应也存在反应限度的问题,也可以达到化学平衡(包括水解平衡、沉淀转化平衡等),所以离子反应产物中的沉淀和弱电解质可以不是更难溶或更难电离的物质;(4)离子反应还有氧化还原反应(包括电极反应)、配位反应等,反应结果都有离子浓度的变化。

4.2 在必修教学中结合教材帮助学生形成初步认识

 

《化学12(必修)》是全体学生的共同基础,其目的是使学生认识常见的化学物质,学习重要的化学概念,形成基本的化学观念和科学探究能力,认识化学对人类生活和社会发展的重要作用及其相互影响,进一步提高科学素养,并为高中阶段后续选修课程的学习打下必备的基础。所以,教科书的编排打破了原有的知识体系,体现了突破以“学科为中心”的新课程精神,使化学知识的逻辑性、系统性相对弱化,而联系社会的知识和知识的应用相对加强。为了使学生建构起符合必修要求的“离子反应及其发生条件”的知识基础,在《化学1(必修)》第二章第二节“离子反应”的教学中,要充分利用教科书中“酸、碱、盐在水溶液中的电离”和“离子反应及其发生的条件”两部分内容,使学生认识离子反应和离子互换型离子反应的发生条件,再结合第一章第二节中物质的量浓度的知识分析离子互换型反应的结果会使反应物或生成物的离子浓度发生变化,然后在第二章第三节“氧化还原反应”的教学中引导学生分析置换型离子反应的条件和反应前后离子浓度的变化,并注意在以后章节以及《化学2(必修)》的学习中灵活运用,使学生形成“离子反应及其发生条件”的概念,并在运用中实现巩固,为《化学选修4(化学反应原理)》中对“离子反应及其发生条件”的进一步建构打下基础。

 

4.3 在选修教学中整合教材帮助学生建构知识体系

 

修课程是在必修课程的基础上为满足学生的不同需要而设置的,是必修课程的拓展和延伸,旨在引导学生进一步学习化学科学的基础知识、基本技能和研究方法,更深刻地了解化学与人类生活、科技进步和社会发展的关系,以提高科学素养,为具有不同潜能和特长的学生的未来发展打下良好的基础。结构主义课程论的创始人布鲁纳认为,任何学科都有一个基本的结构,“不论我们选教什么学科,务必使学生理解各门学科的基本结构,这是在运用知识方面的最低要求,它有助于解决学生在课外所遇到的问题和事件,或者在日后训练中所遇到的问题”。虽然学科的基本结构随着学科知识的不断扩展和加深而逐步改变和完善,但“学科结构”必然要求教学内容的组织具有一定的收敛性。所以相对于必修课程,修教科书在注意与人类生活、科技进步和社会发展保持联系的前提下,知识的逻辑性和系统性相对增强,体系也较为完整。但由于《课程标准》在选修模块4“化学反应原理”部分没有明确的“离子反应及其发生条件”的内容标准,人教版教科书也就没有设定相应的章节。2007年高考新课程标准化学考试大纲》恰恰又把《化学选修4(化学反应原理)》规定成为必考内容。为此,教学中我们应该按照知识螺旋上升的规律和课程标准的隐含要求,在《水溶液中的离子平衡》一章的最后增加“离子反应”一节,像山东科学技术出版社的《化学选修4(化学反应原理)》那样,将“离子反应及其发生条件” 在渗透于其他章节的基础上,运用化学平衡等理论进行“系统”的探究,帮助学生建构起相对完整的“离子反应及其发生条件”的知识体系,以达到选修教学的较高要求。

(原刊于《中学化学教学参考》2007年第4期)

    
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