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巧用思维模型 为高效复习插上腾飞的翅膀

发布时间:2020-06-27 人气:

作者:陈兰芳
  摘 要:以“离子平衡图像题中粒子浓度的关系”复习课为例,设计“学生编题、教师变题、学生做题”三个学习任务,引导学生进行优化学科知识结构、强化图像信息素养的思维建模。
  关键词:思维模型;离子浓度关系;离子平衡图像
  一、 问题的提出
  电解质溶液是高中化学重要的基础理论之一,而电解质溶液中粒子浓度关系是电解质溶液的教学重难点,在近几年的高考试题中,已然成为一个必考的知识点。但该类题型也是学生得分率很低的题型,原因是电解质溶液中粒子浓度的关系涉及电离理论、水解理论、守恒思想、平衡思想、元素观、微粒观、定量观等理论知识和化学核心观念,同时这类试题大多以图像为载体,要求考生从图像中获取信息、整合信息、应用信息分析问题和解决问题,综合性强,难度较大。虽然每位高三老师都会将其作为一个重要的考点帮助学生复习,但经过三轮复习后,很多学生仍然找不到解决问题的切入点,解题时不知如何下手,这说明学生虽然做了大量的练习,但仍然没有把握住试题的核心本质,缺乏回答问题的角度和思路,导致思维程序混乱,学生难以触类旁通,举一反三。基于此情况,教师在指导学生进行复习时,不仅要交给学生知识技能,还要引导学生学会如何分析问题,能够归纳、总结问题,优化解题思路,并让解题思路模型化,以帮助学生形成有序的系统思维,并在此过程中探寻问题的核心,以深化对知识的理解,,并提升思维的深刻性和灵活性,促进学生学科核心素养的发展。
  二、 教学思路
  笔者在“离子平衡图像题中粒子浓度的关系”的教学中发现学生存在如下思维障碍:①不能确定溶液中存在哪些微粒,它们发生什么样的变化,存在什么样的平衡;②缺乏分析离子平衡图像的解题思路,面对这类题目感觉无从下手;③不熟悉陌生的横纵坐标的表征形式。鉴于此,我从以下两方面对本部分内容进行思维建模:①学科知识结构的优化;②信息素养的强化。因此本节课的设计思路如下图(图1)所示:
  三、 构建思维模型,提高复习效率
  (一)学生编题——唤醒并完善学生的思维基点
  【例1】①CH3COOH溶液;②0.1mol·L-1NaOH溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合;③0.1mol·L-1NaHA溶液(1<pH<7);④0.2mol·L-1CH3COOH溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合。根据以上四种溶液,分别设计一道有关粒子浓度关系的选择题。
  【教师】请同学们解释各选项的设计意图,剖析各选项的正误原因。
  从学生的回答发现很多同学不知道如何去分析溶液中存在哪些微粒,不懂利用电离平衡、水解平衡是微弱的特点,不知何时考虑电离平衡,何时考虑水解平衡等。因此针对学生暴露的问题,笔者在教学中引导学生从“五定”模式进行分析:(定质)确定最终的溶质及电解质类型→(定量)溶质间的浓度关系→(定式)书写有关电解质的电离方程式、水解离子方程式→(定粒)确定溶液中粒子的种类→(定序)确定离子浓度大小、电荷守恒、物料守恒及质子守恒。
  设计意图:
  通过宏观分类、微观变化,思想梳理,明确微粒的反应、变化、平衡及守恒,灵活运用定量思维,逻辑关系,确定粒子浓度关系,思维模型水到渠成:
  1. 构建离子浓度大小比较模型
  通过五定法确定溶液中的离子浓度大小,在定序时要注意:①强电解质(强酸、强碱和盐)在水中全部电离;②大多数弱酸、弱碱的电离及盐的水解程度在1%的数量级,因而是微弱的;③多元弱酸的电离是分步的,以一级电离为主,多元弱酸的酸根水解也是分步进行的,主要以第一步为主,所以多元弱酸的二级电离、多元弱酸的酸根的第二步水解还有水的电离都是极其微弱的。即:
  2. 构建电荷守恒模型——溶液呈電中性
  通过五定法确定溶液中的离子电荷守恒,在定序时要注意:找全溶液中所含离子种类是解题关键。
  3. 构建物料守恒模型——溶液中某元素的原子守恒
  通过五定法确定溶液中的物料守恒,在定序时要注意:通过确定溶质的浓度关系,找到守恒的原子,并确定这些原子在溶液中以何种形态存在,但注意氢原子和氧原子一般不用于物料守恒,因为溶质为水。
  4. 构建质子守恒模型——溶液中分子或离子得失H+的数目不变
  通过五定法确定溶液中的质子守恒,在定序时要注意:明确这些微粒子哪些是结合H+以及结合H+的数目,哪些电离出H+及电离出H+的数目。
  (二)教师变题——构建图像分析思维模型
  高考或模拟题中出现离子平衡图像题时,学生往往不能正确读图、识图、析图,思维无序甚至混乱,因此笔者设计如下一道例题:
  【例2】常温下,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1CH3COOH溶液,能否画出滴定曲线的草图。
  【教师】请同学们思考画图时要注意什么?
  设计意图:通过画滴定曲线图及绘图后的讨论,丰富和完善了学生的认知角度,使他们明白在画滴定曲线图时,要确定横纵坐标代表的物理量,根据反应原理抓住关键点,并画出曲线的变化趋势,这也是我们解离子平衡图像题所需要关注的地方。
  【学生】学生茅塞顿开。
  设计意图:
  本环节呈现出不同的图像,图像中的横坐标增加了认知的难度,也有利于学生的深度思考:不管坐标如何变化,将其改成熟悉的离子浓度,再找到关键点,离子平衡图像题中粒子浓度的关系的问题就能迎刃而解。教师通过一个例题和一个变式,循序渐进地帮助学生构建离子平衡图像题中粒子浓度的关系的解题模型(见图2)。
  (三)师生赏题——应用思维模型
  【例4】常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
  本题由单一线条拓展至双线条,丰富了图像的表征形式,增加了试题的陌生度,但通过图2的思维模型构建后,学生已经知道了离子平衡图像题的解题方法与程序,能够快速地而准确地分析图像中的有用信息,并正确作答。
  四、 结语
  综上所述,思维模型的建构对于课堂教学而言,可以更加直观、系统地呈现出知识之间逻辑关系,使得课堂效益得到了有效的提高;对学生而言,不仅有助于学生知识体系的构建,还为化学问题的解决提供了基本思路,这样学生就可以跳出题海战术的魔咒,使复习备考事半功倍,更有时效性。
  参考文献:
  [1]李昆.比较溶液中微粒浓度大小[J].高中数理化,2016(12):44.
  [2]岳庆先.基于思维导图的问题解决思维模型的建构——以电解质图像问题为例[J].化学教学,2018(4):81-86.
  [3]孟令福.例谈定量思维在判断粒子浓度关系中的应用[J].化学教学,2018(7):92-96.
  作者简介:
  陈兰芳,福建省三明市,福建省三明市永安市第一中学。

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