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基于“证据推理与模型认知”的复习策略*
——以“水溶液中的离子平衡”为例

2022-11-19赵亚君赵文娇

读与写 2022年5期
关键词:平衡常数水溶液电解质

赵亚君 赵文娇

(河北省固安第一中学 河北 廊坊 065500)

引言

“水溶液中的离子平衡”是高二化学选择性必修一第三章的内容,它是化学平衡的延伸和拓展。因此在学习过程中会延续化学平衡的一些学习方法,这也更考验学生对上一单元的化学平衡的掌握程度。“水溶液”这一知识点贯穿整个高中化学,而这一部分的内容知识点比较繁琐复杂,所以教师在这一部分的备课过程中很明显需要花费更多的时间,因此,在针对化学学科核心素养的提升以及“水溶液中的离子平衡”的研究显得尤为重要。并且利用“证据推理与模型认知”进行水溶液中的离子平衡的复习,并提出相应的复习策略,并让学生能够进一步加深了解。

1.证据推理与模型认知之间的重要关系

理科的教学中,很多都涉及到推理的关系,其中,就化学学科而言,推理很重要,特别是对于一些反应式而言,如果没有一定的推理能力,那么,想要学好化学反应,记住化学反应的方程式是十分困难的,毫无依据的去背这些字母之间的化学推理公式是十分费劲的。因此,学生要想学好化学必须要具有一定的推理思维,其中,证据推理,对于化学的学习是十分有必要的。很多人都知道,在化学的教学过程当中,利用模型的教学是十分有必要的,但是并非数学模型那样简单,可以直观的看出式子关系,化学模型要利用一些物理物质来代替化学物质,通过物体的反应来掩饰物质之间化学变化的微妙反应,所以,如果学生不具有一定的推理思维以及想象思维,那么,从物体与物体之间的模型变化根本看不出其中的化学反应。因此,证据的推理与模型认知有着重要的联系,证据推理可以说是一种心理层面的模型认知,化学教学的过程中,可以,通过理论的教学,让学生有一定的推理证据,然后在心理层面形成自己对模型的推理,推理的过程当中,又不脱离理论证据的判断,这样解题或是学习的时候就可以达到一定的想象能力,并且想象出来的结果是有一定证据证明的是符合化学理论的。在证据推理的过程当中,在学生内心形成的结论也是一种简单的模型认知,想要形成一定的模型认知,那么,内心必须要有科学的证据,并且能够根据化学之间的逻辑关系进行推理,简而言之,模型认知的前提是证据推理,证据推理的过程当中,只要证据符合科学理论,有一定的逻辑关系,那么推模型的认知一定是正确而合理的,所以二者缺一不可,有着十分重要的关系。在证据推理的过程中,如果学生的理论学习不够扎实,想象能力不够丰富,思维能力没有逻辑化,那么,无法形成模型认知,如果在教师的强力引导下,直接有了模型认知,那么,学生对该模型的记忆达不到长久的记忆,也起不到实际的运用,在做题的过程中,学生根本无法利用已有的模型认知去解决问题,他们根本不知道此模型是哪类反应来的,也不知道该模型可以运用于哪些问题的解决当中,所以在教学的过程中,教师首先要让学生有扎实的理论知识,具备一定的推理证据,才可以有逻辑性的从心理层面构成一定的模型认知。模型认知并不是在形成后就完全正确的模型,在认知形成后,也需要基于新证据的一些修正,然后加深对模型的本质认识。就原电池模型来说,虽然这个模型在很早以前就已经形成了,但是在教学过程中,对学生来说,还是一个新的模型认知,在刚接触化学初期,学生的理论学习还不够扎实,推理证据也不是很充实,对模型缺乏一些比较性,在认知的过程当中,无法去忽略那些非本质的关系和因素,但是在后期的学习当中,随着各种各样的模型出现,理论认知也不断加深,就会不自觉的去剔除那些非本质的关系,使模型得到一定的修正,最开始的认知是铜锌原电池的反应模型,然后教师在教学的过程中会加入一些盐桥、离子膜、电极等相关的知识,当学生学完所有的知识后,就会基于新证据下,对原模型进行一定的修正,然后在内心达到,看到这类型的反应就能写出这类化学式的程度。

2.水溶液中的离子平衡单元内容分析

2.1 知识概括。本章的学习是基于上一单元的化学平衡原理,水溶液中的离子平衡和化学平衡的知识点密切联系,尤其是平衡的建立和平衡移动的原理的知识以及学习的方法都是大同小异,因此可直接用学习化学平衡的学习方法来进行离子平衡的学习,这也就说明水溶液中的离子平衡是化学平衡的延伸与拓展。通过对本章的学习,不仅可以对之前学过的强弱电解质、离子反应以及离子方程的进一步理解,而且本章的电离平衡、盐类的水解、离子浓度的大小比较也是历年高考的重点考试对象,因此这部分知识点的学习尤为重要。

2.2 知识点分析。本章知识点较为繁琐,这要分为四大类:第一个是电离平衡,这一部分需要掌握电离平衡的影响因素以及电离常数的计算;第二个是水的电离和溶液的酸碱性,这一部分需要掌握水的电离的相关方程式书写、水的离子积以及溶液酸碱性的判断和pH值的计算;第三部分是盐类的水解,这一部分需要掌握的是它的相关规律(谁弱谁水解,谁强显谁性,越弱越水解,都弱都水解,无弱不水解,同强显中性。)、影响因素以及它的相关应用(比如比较浓度的大小、判断溶液的酸碱性等);最后一类是难容电解质的溶解平衡,这部分知识点需要掌握的是它的相关应用,比如沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化。因此学生在学习本章的知识点的时候要有计划性的学习,学会构建思维导图,这样能帮助学生高效的学习。

3.基于“证据推理与模型认知”的复习策略

3.1 把握核心概念,完善知识结构。复习最好的方法之一就是回顾课本内容,在把课本内容熟记于心的基础上,再将理论联系实际。康德说:“凡是在理论上正确的,在实践上也必定有效。”由此可以看出在想要实践以前,理论必不可少。在查阅相关资料中发现有些人认为,证据推理与模型认知是基础和水平的进阶关系,证据推理的高水平是模型认知,而模型认知是基于证据推理的论据。因此,在复习本章水溶液中的离子平衡的过程中,基础知识是必不可少的。

例如,教师在带领学生进行“水溶液中的离子平衡”这一章复习过程中时,以电解质为例。首先说明电解质的定义:是指在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物就叫做电解质。然后再以表格的形式将电解质分为强电解、质弱电解质,并且对两种电解质进行解释。在进行电解质解释过后,再举一些生活中常见的例子。比如强电解质,氢氧化钠、氯化钠、氯化氢等,弱电解质有水、氢氧化铜等,非电解质有二氧化、碳三氧化硫等。在学生理解电解质后,通过举例的方式再把非电解质给引导出来,比如在生物中可以分为生物和非生物,那么这一章同样也有电解质和非电解质。通过引导把非电解质的内容概括出来,电解质是离子化合物和共价化合物;非电解质是共价化合物。

3.2 注重联系实际的生产生活,引导学生学以致用。“实践是检验真理的唯一标准”,这句话适用于所有的教学,而对于化学来说,想要得出相应的结论,就必须来做一些相应的实验。只有经过实验并且观察其实验现象,这样的得到的结论才能深刻记在心中[2]。教师在带领学生复习的过程中,也应该从实际出发,考虑学生的学习情况,可以去很多贴近于生活的例子,这样一来学生会通过对所学知识的学习,然后来应用于实际生活中,学会对知识的转移,并且强化学科的核心素养。

例如,在水溶液的离子平衡这一章中盐类的水解的相应知识,这一节内容的话是学生在已经通过对电解质的电离水的电离等熟知的基础之上,进行的一个更深层次的学习,而本节需要掌握的内容就是了解盐类水解的本质,弱碱强碱的电离平衡及水的电离、沉淀溶解平衡这几个知识点。因为学习理论的知识,学生可能会觉得比较乏味,所以在课前我们需要做一个导入,比如“为什么厨房中经常用纯碱清理油污?”将问题提出,然后教师可以在一张纯白色的纸上用酚酞写字,然后再喷洒碳酸钠溶液自己会变红,就会说明碳酸那些显碱性。通过实验现象,就可以让学生进行猜想之后得出结论就是碳酸钠溶液显碱性,因此可以用来清理油污。通过实验现象的观察和分析最后可以用相应的化学符号进行表示[3]。

3.3 开展分层教学,因材施教。由于水溶液这一章的内容贯穿于整个高中化学阶段,所以这一章的内容就就显得很繁琐和复杂,并且知识点很细,学生在学习的过程中,也会觉得枯燥乏味,而每个学生他自身的理解能力不同,所以在教师带领复习过后,由于学生的接受的能力也不一样,所以会导致学生停留在不同的阶段。这样来就需要教师根据因材施教的原则,充分了解每个学生的学习情况,制定一套适合学生的上课模式,做到让每个学生都能学以致用。比如可让基础稍弱的学生课后来办公室,教师给学生分析学生的基本情况,给学生一个学习目标。或者是说让学生形成互帮互助的一种模式,让基础相对好一点的学生去帮助基础稍弱一点的学生,在这种模式下学生可以减少在对是否去问老师问题的矛盾并且也可以让学生在进行互帮互助的过程中再次对知识点加深了解,做到真正的把课本内容内化。只有这样学生在学习的过程中才能得到事半功倍的效率。

例如,教师在课上出了一道关于平衡常数的题,“在一个密闭容器中,aX+bY=cZ达到平衡常数时平衡常数为K1;在温度不变的条件下向容器中,通入一定量的X与Y气体,达到新平衡以后的浓度为原来的1.2倍,平衡常数为K2,则K1与K2的关系是?”针对这一个题目,不同层次的学生可能做题的速度也是不一样的。比如基础较好的同学可能在通过分析题目以及观察图像过后,就能立马知道平衡常数只与温度有关,对于同一反应,只要温度不变,平衡常数不变,所以K1等于K2。而位于中间阶段的学生可能只能把题目分析到一半,但是在得出结论这一步可能会出现困难,而如果是基础更弱一点的同学可能会在题目分析的过程中出现一些问题,所以每个学生的情况不一样,所以教师应该根据学生的不同情况进行分层教学。

3.4 精选例题讲解,注重方法的引导。在经过研究发现,很大一部分学生在学完理论知识以后来做题完全处于模糊的状态,知道题目相关的知识点,但却无从下手。导致这一现象的原因就是,学生在学习过程中太注重理论知识的理解,而缺乏了实际性的操练。基于此,教师可以在复习过程中运用一些典型例题来给学生进行讲解,典型例题可以是上课过程中曾讲过的题目,也可以是教师在经过分析学生的情况,从学生实际出发而自己出的题目。但这些题目必须要满足以下几点要求:核心概念不能少,对于核心概念的考查以及体现本核心概念的做题逻辑思维。在考察水溶液中的离子平衡这一知识点时,往往是以图像的形式来进行考察,而学生在做题时往往难以从微观的角度解释宏观的化学实验现象。所以在复习这一类题目时,教师应该侧重引导学生从微观角度看问题并且建立相应知识体系的能力[4]。

例如,教师在带领学生做平衡常数这一类题的时候,第一步应该是带领学生读懂题目,让学生理解题目中出现的知识点,以及怎样去应用知识点解题;接着就是平衡常数的计算步骤;第三就是用不同的方法去求平衡常数,这样有利于发展学生的发散性思维,(比如:用平衡常数关系式来计算平衡常数、用多重平衡规则来计算平衡常数、用化学等温式来计算平衡常数等)。在考试过程中,解题的方式多种多样,所以在平常练题的过程中教师一定要从不同角度来激发学生解题的思维,让学生在考试中可以从多个方面来进行题目的分析并用最简便的方式来解出答案。

3.5 创建思维导图,致力于提升学生的迁移创新能力。迁移以字面意思来解释就是从一个地方换到另一地方的形式。但在本文中的迁移指的是学习的迁移,学习迁移这个词出现在教育心理学中,在教育心理学中对迁移这个词做出了分类并且给出了更具体的解释。而在化学学习的过程中,学习的正迁移很是重要,它可以让学生形成一个类似于知识网络的思维导图,可以让学生能够调理清晰的复习,这样就不会导致知识的紊乱。而创新能力在教育改革以来一直是当代学生需要具备的一种能力但是现在很大一部分学生在学习过程中缺乏的就是创新能力,基本不知道怎样去创新,也不知道创新的意义是什么,所以都会觉得创新没多大用处。学生在学习的过程中,只会反复的去看学习过旧知识,而不会想到如何用旧知识去进行新的知识的创新,因为在整个中学阶段,每个知识点都是环环相扣的,每一个旧知识都是在为下一个新知识做铺垫,所以培养学生的迁移创新精神尤为重要,这样就能让学生在学习中占主体。要求学生在学习化学的过程中能提升证据与结论之间的关系。

3.6 注重规范解题,强化书写格式。通过以往的学生做题不难发现,大部分学生在进行方程式的书写上很是不规范,没有运用专业的术语进行表达,因此会在书写上丢分。本章内容大部分会涉及到方程式的书写以及配平,学生会因为书写不规范忽略了很多的细节问题,这就需要啊教师不断的提醒学生书写规范的重要性。

例如,水电离的平衡方程是本章较为简单的方程式,但在书写过程中学生往往会忘记配平或者是忘写阴阳性以及忘记写溶液的状态,因此在复习的过程中教师应该着重强调这些细节问题,让学生在做到类似题的时候,能最大程度上得分。

3.7 学会教学反思。古人云:“见贤思齐焉,见不贤而内自省也”在日常的学习生活中,每个学生多多少少的会遇到学习的瓶颈期,因此这个时候就要静下心来,就针对存在的问题进行反思。而教学过程中必不可少的一个阶段就是学会反思,在学生对知识的认识、理解、掌握、应用之后要引导学生对知识点进行反思,反思不仅是对知识点的进一步巩固也是对知识点的进一步升华。反思能够对学生的学习进行定位以及发现自己存在的不足并及时改正,这样才能更快的提升。

例如,以弱电解质的电离为例,这部分知识点在高考题中会涉及到很多的计算题,因此在进行复习影响水的电离平衡常数的因素时只引导学生去了解强酸和强碱对电离常数的影响,但是却没有意识到弱酸和弱碱的影响。因此在进行教学反思过后就可以发现,除了温度、酸碱盐的影响之外,还有弱酸阴离子和弱碱阳离子的盐这部分知识点会和盐的水解相联系,这样一来就会让学生对知识点进行串联,这样会更利于学生更快的巩固知识点。

结束语

在水溶液中的离子反应平衡这一章内容中,探讨了电解质溶液的相关知识点,比如概念、计算方法、知识总结等。其知识点比较繁琐细微。这就要求学生在学习过程中,建立一定的知识网络体系,这样方便在复习过程中做到知识不紊乱、有条理。而学生在学习过程中,也应该理论加实践利用实验的现象与生活进行结合,这样才能培养发散性思维,从而能和同学进行交流,并且创新。通过本文的学习学生除了能够掌握离子平衡知识以外,还能从宏观、微观的等角度对物质的性质和变化进行表述,并且学会收集和提取证据,利用证据推理出新的知识,通过也有的模型或者自己建立的知识网络,将所有的知识串联起来解决化学问题。而学生在以后的学习生活中,应该将所学习的内容与生活顺产密切联系,只有这样学生才能回家,提升对社会价值观,加强社会责任,并且能得到更深层次的追求。化学是一门联系实际生活的学科,并且对培养学生的证据推理和模型认知的能力有很大的作用。

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