琚凯

【摘要】  通过建立强弱电解质溶液微观模型，帮助学生理解pH值与物质的量浓度这两个概念之间的区别与联系。

【关键词】  游戏教学 可视化教学 模型认知

【中图分类号】  G633.8               【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2019）21-169-02

溶液pH是人教版选修四第三章中一个非常重要的概念，单看pH的含义及计算公式，难度不大，但是一旦与弱电解质的概念结合，再与物质的量浓度概念搅和在一起，则学生特别容易混淆。究其原因，是由于学生没有领悟弱电解质的电离特点、缺乏对pH含义的深刻理解、加上pH与物质的量浓度又都有表示浓度的相似点，导致学生学习起来困难重重。在这三点原因之中，最主要的还是学生对强弱电解质电离特点没有理解透彻，如果再深究原因，是由于强弱电解质的电离方式只能通过实验现象加推理得知，过程抽象，不够直观。

如何以恰当的教学方法和策略，克服化学知识的抽象性，突破学生的认知障碍，让微观变化可视化，是每一位化学教师要经常思考的问题。模型方法作为思维方法和行为方式，蕴涵着很高的认知价值，学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式，就能获得认知水平的跃进。可视化教学增加了课堂教学中“视觉”比重，强调了对视觉的刺激，从学生单纯地“听课”，变为听、看、动相结合，从教师单纯地“讲”，变为多种形式调动学生思维。因此，若能帮助学生建立强弱电解质电离微观模型，使得微观变化可视，则可以大大降低学生学习时的抽象思维的成分，同时又为学生对弱电解质电离的深度理解及抽象思维的形成奠定了基础。

一、建立强弱电解质电离的微观模型

分别以室温下的HCl，CH3COOH，NaOH，NH3·H2O溶液为例，建立与浓度、pH相关的电离模型，用圆圈表示溶液中的微觀粒子，电离模型如图1。

为了学生更好的理解模型内涵，教师在阐述微观模型的图像中微粒所表达的意义后，要善于抓住核心概念，设置如下问题，引导学生思考交流。

问题1：对比0.01mol/LHCl与0.01mol/LCH3COOH的微观模型，谈谈你对HCl与CH3COOH浓度理解;

问题2：对比pH=2的CH3COOH与0.01mol/LCH3COOH的微观模型，谈谈你对pH的理解;

在问题1中，需要引导学生理解整体与局部之间的关系。盐酸的浓度是0.01mol/L，若给出溶液体积为1L，让学生计算HCl的物质的量，则学生很容易算出n（HCl）=0.01mol，因为学生在处理计算时，将HCl作为一个整体来思考;若是告知盐酸溶液中C（H+）=0.01mol/L，C（Cl-）=0.01mol/L，问溶液中C（HCl）=？此时会有部分学生回答出0.02mol/L。说明学生没有理清整体与局部之间的关系，对物质的量浓度概念的理解没有深入到微观层面。对于醋酸物质的量浓度的理解，较盐酸又多了一个变量：部分电离。如果在此处不将浓度概念梳理清楚，学生会认为0.01mol/LCH3COOH代表的是溶液中未发生电离的CH3COOH浓度。在问题2中，学生虽然知道pH的计算公式为：pH=-lgC（H+），但是学生对公式中C（H+）的含义理解不够透彻，学生理不清pH计算公式中的C（H+）的含义，尽管课堂上教师会强调这一点，但是学生脑海中对已电离的H+和未电离的H+缺乏模型认知，依然会分不清楚。这也说明，基于模型认知的教学非常有必要。

二、微观模型再建与诊断

溶液微观模型的建立，可以帮助学生从微观视角去理解弱电解质溶液电离特点、溶液物质的量浓度与pH的含义，但目的不是停留于此，而应进一步帮助学生形成学会从微观视角看待变化过程，最终是要让学生从对模型的理解上升到抽象思维能力的形成。因此，引导学生从溶液的微观角度出发建立溶液的微观模型，这个过程不仅是对上面内容的理解与输出，也能对学生微粒观意识的形成起到推波助澜的作用，同时，通过观察学生建立的模型来诊断学生对弱电解质的电离、溶液的物质的量浓度与pH的认知水平。

因此，设置如下建模内容，如表1，其中pH=2CH3COOH、pH=12NH3·H2O的溶液微观模型参考图1，其余物质的微观模型的建立以此为参考。

为了增强课堂教学的趣味性，可以把模型建立设计成教学游戏，小组比赛建模，再让学生对彼此模型进行相互评价，以此驱动学生积极性，锻炼学生的合作精神和沟通能力，培养学生实践和创新能力。值得一提的是，上面的建模涉及到硫酸，需要引导学生从模型角度理解pH=2与物质的量浓度为0.01mol/LH2SO4之间的区别。

三、从有“型”到无“型”，完成对认知的飞跃

模型的建立是为了帮助理解过程的变化并解决实际问题，只有当学生将自己对原理的理解应用到实际问题的解决过程中，学生的思维才得以发展。从观看微观模型，到建立微观模型，最终是要做到心中有“型”而纸上无需有“型”。最后一步转变即是飞跃，也是本节课的最具升华价值的部分，教师应当为学生的思维发展设置好阶梯。因此，设置如下例题，要求学生根据自己的理解，完成下列习题。

例题1：①等物质的量浓度的CH3COOH和HCl，分别与同浓度的NaOH中和，消耗NaOH的体积谁多？

②等体积、等浓度的盐酸与醋酸与足量的Zn反应，其中盐酸与Zn反应生成氢气的变化图像如图2，请画出醋酸与Zn反应的变化曲线。

例题2：①等pH的CH3COOH和HCl，分别与同浓度的NaOH中和，消耗NaOH的体积谁多？

②等体积、等pH的盐酸与醋酸与足量的Zn反应，其中盐酸与Zn反应生成氢气的变化图像如图3，请画出醋酸与Zn反应的变化曲线。

例题3：室温下，pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH反应后呈现中性，消耗CH3COOH体积为V1，消耗NaOH体积为V2？，则V1           V2（填“>”、“<”或“=”）。

在上面的习题中，除了微观模型帮助学生建立的思维外，还涉及到了弱电解质在反应过程中电离平衡不断的变化，这就是变化观念与平衡思想，这是试题所包含的核心素养，教学时需要教师引导与点拨。

四、结语

通过微观模型，让学生感受微观模拟真实情景，通过教师引导形成学生自己的认知方式，再用化学语言将变化反馈出来，并用于实际问题的解决，这正是化学学科核心素养想要传达的精神。

但是溶液的微观模型，归根结底还是模型，不能代表真实的溶液，以醋酸为例，模型中醋酸的电离度高达50%，而实际上远没有这么大;其次溶液微观模型中的粒子全部用圆圈表示，其大小比例以及形状都和真实情况有区别。这些都要和学生说明。最后，运用模型进行教学，目的是要帮助学生最终形成抽象思维，但是模型带给学生理解便利的同时也会限制他们的思维发展，这与模型的建立是否恰当有密切关系，所以在教学中选择恰当的模型至关重要。

本文系广东省教育学会2018年度教育科研规划小课题《“三一”教学策略在高考备考中的应用研究》（立项号/结题号：GDXKT16337）的研究成果。

[ 参  考  文  献 ]

[1]张天民.微观表征的可视化尝试与思考[J].中学化学教学参考，2018（10）：78.

[2]吴克勇，蔡子华.模型认知释读[J].中学化学教学参考，2017（17）：11-14.

[3]陈维，张红俊.高中化学可视化教学例谈[J].化学教与学，2017（09）：28-29.