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專家視點·淺談新課程高中化學必修和選修教學的銜接
在新課程改革的試驗中,我們地區(qū)化學學科選用了人教版普通高中課程標準實驗教科書。“離子反應及其發(fā)生條件”是中學化學知識體系中的一個重要基本概念。本文擬以教學中使用人教版教科書幫助學生建構“離子反應及其發(fā)生條件”的知識體系為例,探討新課程高中化學必修和選修教學的銜接策略。
1 .“離子反應及其發(fā)生條件”在必修和選修教科書中的出處
2 . “離子反應及其發(fā)生條件”在必修和選修教科書中的呈現(xiàn)方式
2.1 在《化學1(必修)》中的呈現(xiàn)方式
《化學1(必修)》中“離子反應”一節(jié)包括“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”和“離子反應及其發(fā)生的條件”兩部分。
“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”在初中“酸、堿、鹽溶液的導電性實驗”的基礎上,在介紹氯化鈉、硝酸鉀、氫氧化鈉等固體分別加熱至熔化也能導電之后,引入了電解質的概念;然后通過介紹氯化鈉在水中的溶解和電離,引出氯化鈉電離方程式的書寫,以及HCl、H2SO4、HNO3三種酸的電離方程式的書寫,并從電離的角度得出酸的定義;最后安排“思考與交流”活動,引導學生從電離的角度概括出堿和鹽的本質。
“離子反應及其發(fā)生的條件”,由電解質溶于水后電離成離子,所以電解質在溶液中進行的反應實質上是離子之間的反應引入;接著通過實驗2-1現(xiàn)象的分析,引導學生得出CuSO4溶液與BaCl2溶液反應的實質是SO42-與Ba2+的反應,從而引出離子方程式的概念和書寫步驟;然后通過實驗2-2和4組酸堿反應的離子方程式的書寫,得出中和反應的實質,使學生更深入地了解離子反應的本質;最后通過實驗2-3總結出溶液中離子互換型的離子反應發(fā)生的條件。
知識的呈現(xiàn)順序為:酸堿鹽在一定條件下能夠導電→酸堿鹽是電解質→電解質在溶液中能夠發(fā)生電離→電解質(由于沒有出現(xiàn)強弱電解質的概念,其中的電解質僅指強電解質)在溶液中進行的反應是離子反應→離子反應可以用離子方程式表示→溶液中離子互換型的離子反應發(fā)生的條件是生成沉淀、放出氣體或生成水。
2.2 在《化學選修4(化學反應原理)》中的呈現(xiàn)方式
“離子反應及其發(fā)生條件”在《化學選修4(化學反應原理)》中沒有安排專門的章節(jié),而分散在《水溶液中的離子平衡》一章。本章包括4節(jié),第一節(jié)“弱電解質的電離”,首先是通過實驗3-1使學生明確電解質有強弱之分,再引導學生運用化學平衡的理論認識弱電解質的電離過程是可逆的,并存在電離平衡。第二節(jié)“水的電離和溶液的酸堿性”,通過水的離子積的導出,使學生加深對弱電解質電離的理解,找到溶液發(fā)生酸堿性變化的本質。第三節(jié)“鹽類的水解”,首先通過“科學探究”,讓學生“發(fā)現(xiàn)”鹽溶液呈現(xiàn)酸堿性的一般規(guī)律;然后通過組織“思考與交流”活動,引導學生利用電離平衡的理論,尋找鹽溶液呈現(xiàn)不同酸堿性的原因,使學生了解鹽類水解的實質,形成水解平衡的概念,在此基礎上“學與問”欄目設置了“在認識水解反應原理的基礎上,你對高中化學必修課中所學的‘離子反應發(fā)生的條件’有無新的認識?”的問題,讓學生體會到“生成弱電解質”是離子反應發(fā)生的一個條件;最后通過“科學探究”、“思考與交流”分析了影響鹽類水解的主要原因及其利用。第四節(jié)“難溶電解質的溶解平衡”,首先通過“思考與交流”,使學生形成難溶電解質的溶解平衡概念,然后通過“思考與交流”和實驗3-3、3-4、3-5,引導學生了解沉淀的生成、溶解和轉化實質是沉淀溶解平衡的建立和移動過程,從而使學生更全面地了解水溶液中離子平衡的相關理論。
其中,第一、二節(jié)是學生在《化學1(必修)》的基礎上進一步深化對“離子反應”認識的基礎,第三、四節(jié)能使學生認識到離子反應在生成弱電解質、生成沉淀等方面的特點或條件,但教科書除了在第三節(jié)通過“學與問”讓學生體會離子反應“生成弱電解質”的條件以外,而沒有出現(xiàn)其他明顯的提示和說明。
知識的呈現(xiàn)順序為:電解質有強弱之分→水是一種極弱的電解質→水的電離與溶液的酸堿性密切相關→鹽溶液的酸堿性及其規(guī)律→鹽溶液呈現(xiàn)酸堿性的原因是鹽類發(fā)生水解反應生成了弱酸或弱堿(→離子反應發(fā)生的條件之一是生成弱電解質);難溶電解質存在溶解平衡→沉淀溶解平衡的建立和移動可表現(xiàn)為沉淀的生成、溶解和轉化(→離子反應發(fā)生的條件是生成沉淀、放出氣體或生成弱電解質)。其中,括號內的知識在教科書中是隱性的。
3. “離子反應及其發(fā)生條件”的學習要求
3.1 《化學1(必修)》中的要求
《普通高中化學課程標準(實驗)》在“化學1”的“常見無機物及其應用”主題下有關的內容標準是,“知道酸、堿、鹽在溶液中能發(fā)生電離,通過實驗事實認識離子反應及其發(fā)生的條件,了解常見離子的檢驗方法”。結合《課程標準》對其他知識的要求,“離子反應及其發(fā)生條件”在“化學1”中的要求是,知道電解質(僅指強電解質)在溶液中進行的反應是離子反應,離子反應的發(fā)生條件是生成沉淀、放出氣體或生成水。
3.2 《化學選修4(化學反應原理)》中的要求
《課程標準》設置了6個選修模塊,選修4是“化學反應原理”,其“溶液中的離子平衡”主題的內容標準如下表:
內容標準 |
1.能描述弱電解質在水溶液中的電離平衡,了解酸堿電離理論。 |
2.知道水的離子積常數(shù),能進行溶液pH的簡單計算。 |
3.初步掌握測定溶液pH的方法,知道溶液pH的調控在工農業(yè)生產和科學研究中的重要應用。 |
4.認識鹽類水解的原理,歸納影響鹽類水解程度的主要因素,能舉例說明鹽類水解在生產、生活中的應用。 |
5.能描述沉淀溶解平衡,知道沉淀轉化的本質。 |
仔細研讀以上內容標準,其中沒有對“離子反應及其發(fā)生條件”提出明確要求。但由于在“溶液中的離子平衡”主題之前有化學平衡的知識,在該主題中又有強弱電解質的概念,所以此時“離子反應及其發(fā)生條件”的知識已經在“化學1”的基礎上有所提升。其中離子反應的發(fā)生條件應該是生成沉淀、放出氣體或生成弱電解質,由于離子反應也可以達到化學平衡而不趨于完成,所以生成的沉淀和弱電解質可以不是更難溶或更難電離的物質。
3.3 《2007年高考新課程標準化學考試大綱》中的要求
《2007年高考新課程標準化學考試大綱》規(guī)定的必考內容涵蓋必修模塊“化學1”、“化學2”和選修模塊“化學反應原理”的內容。其中在“化學基本概念和基本理論”部分有“了解離子反應的概念、離子反應發(fā)生的條件”的明確要求。由于“離子反應及其發(fā)生條件”也涵蓋了“化學1”和“化學反應原理”,因此,依筆者的理解,其要求應該高于“化學1”,達到“化學反應原理”的層面。
4. “離子反應及其發(fā)生條件”的教學策略
4.1 正確把握必修和選修的分層要求和遞進關系
《化學1(必修)》是基本要求,包括:(1)電解質在溶液中進行的反應是離子反應(僅要求強電解質);(2)離子反應的本質是反應前后離子濃度發(fā)生了變化;(3)復分解反應是離子互換型的離子反應,其發(fā)生的條件是生成沉淀、放出氣體或生成水,反應結果使反應物離子的濃度減小或生成物離子的濃度增大;(4)有水或溶液參加的置換等氧化還原反應也是離子反應,反應結果也使反應物離子的濃度減小或生成物離子的濃度增大(如:Cu2++Zn=Cu+Zn2+、2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑)。
《化學選修4(化學反應原理)》是較高要求,包括:(1)強弱電解質在溶液中進行的反應都是離子反應;(2)離子互換型的離子反應,其發(fā)生的條件是生成沉淀、放出氣體或生成弱電解質;(3)離子互換型的離子反應也存在反應限度的問題,也可以達到化學平衡(包括水解平衡、沉淀轉化平衡等),所以離子反應產物中的沉淀和弱電解質可以不是更難溶或更難電離的物質;(4)離子反應還有氧化還原反應(包括電極反應)、配位反應等,反應結果都有離子濃度的變化。
4.2 在必修教學中結合教材幫助學生形成初步認識
《化學1、2(必修)》是全體學生的共同基礎,其目的是使學生認識常見的化學物質,學習重要的化學概念,形成基本的化學觀念和科學探究能力,認識化學對人類生活和社會發(fā)展的重要作用及其相互影響,進一步提高科學素養(yǎng),并為高中階段后續(xù)選修課程的學習打下必備的基礎。所以,教科書的編排打破了原有的知識體系,體現(xiàn)了突破以“學科為中心”的新課程精神,使化學知識的邏輯性、系統(tǒng)性相對弱化,而聯(lián)系社會的知識和知識的應用相對加強。為了使學生建構起符合必修要求的“離子反應及其發(fā)生條件”的知識基礎,在《化學1(必修)》第二章第二節(jié)“離子反應”的教學中,要充分利用教科書中“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”和“離子反應及其發(fā)生的條件”兩部分內容,使學生認識離子反應和離子互換型離子反應的發(fā)生條件,再結合第一章第二節(jié)中物質的量濃度的知識分析離子互換型反應的結果會使反應物或生成物的離子濃度發(fā)生變化,然后在第二章第三節(jié)“氧化還原反應”的教學中引導學生分析置換型離子反應的條件和反應前后離子濃度的變化,并注意在以后章節(jié)以及《化學2(必修)》的學習中靈活運用,使學生形成“離子反應及其發(fā)生條件”的概念,并在運用中實現(xiàn)鞏固,為《化學選修4(化學反應原理)》中對“離子反應及其發(fā)生條件”的進一步建構打下基礎。
4.3 在選修教學中整合教材幫助學生建構知識體系
選修課程是在必修課程的基礎上為滿足學生的不同需要而設置的,是必修課程的拓展和延伸,旨在引導學生進一步學習化學科學的基礎知識、基本技能和研究方法,更深刻地了解化學與人類生活、科技進步和社會發(fā)展的關系,以提高科學素養(yǎng),為具有不同潛能和特長的學生的未來發(fā)展打下良好的基礎。結構主義課程論的創(chuàng)始人布魯納認為,任何學科都有一個基本的結構,“不論我們選教什么學科,務必使學生理解各門學科的基本結構,這是在運用知識方面的最低要求,它有助于解決學生在課外所遇到的問題和事件,或者在日后訓練中所遇到的問題”。雖然學科的基本結構隨著學科知識的不斷擴展和加深而逐步改變和完善,但“學科結構”必然要求教學內容的組織具有一定的收斂性。所以相對于必修課程,選修教科書在注意與人類生活、科技進步和社會發(fā)展保持聯(lián)系的前提下,知識的邏輯性和系統(tǒng)性相對增強,體系也較為完整。但由于《課程標準》在選修模塊4“化學反應原理”部分沒有明確的“離子反應及其發(fā)生條件”的內容標準,人教版教科書也就沒有設定相應的章節(jié)。而《2007年高考新課程標準化學考試大綱》恰恰又把《化學選修4(化學反應原理)》規(guī)定成為必考內容。為此,教學中我們應該按照知識螺旋上升的規(guī)律和課程標準的隱含要求,在《水溶液中的離子平衡》一章的最后增加“離子反應”一節(jié),像山東科學技術出版社的《化學選修4(化學反應原理)》那樣,將“離子反應及其發(fā)生條件” 在滲透于其他章節(jié)的基礎上,運用化學平衡等理論進行“系統(tǒng)”的探究,幫助學生建構起相對完整的“離子反應及其發(fā)生條件”的知識體系,以達到選修教學的較高要求。
(原刊于《中學化學教學參考》2007年第4期)
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