高三課堂復習中圖像研究為載體的化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)

高三課堂復習中“圖像研究”為載體的化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)---以2015年寧波市高考復習會議公開課《“變化”環(huán)境下的電解質(zhì)溶液》為例鎮(zhèn)海區(qū)龍賽中學化學組左建華315201【摘要】通過在高三化學課堂教學通過挖掘教材知識內(nèi)涵和內(nèi)在聯(lián)系，創(chuàng)設圖形表格探究性學習活動，讓學生在圖像研究中突破傳統(tǒng)學習方法、改善思維方式、體會創(chuàng)新建模教學、增強學生思維的嚴謹性和創(chuàng)造性。同時提高學生正確表達思維的能力，實現(xiàn)學生化學素養(yǎng)提升?！娟P(guān)鍵詞】“圖像研究”、“化學核心素養(yǎng)”正文一、研究提出的背景和思考2015年10月22日本人在省特級教師史定海老師、寧波市教研室倪國君老師、鎮(zhèn)海區(qū)教研室何仁榮老師及我?；瘜W同仁的指導下，有幸在寧波市高三復習會議上執(zhí)教了一節(jié)課題為《圖析“變化”環(huán)境下的電解質(zhì)溶液》的高三復習公開課。從備課、上課、聽評課到反思，整個過程中本人自覺收獲很多。特別對于教材處理和課堂教學中落實化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面有了更多的思考。本文基于這節(jié)高三復習公開課實例進行有關(guān)“高三復習課中如何落實化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)”的探討。新課程改革實施以來，在課堂教學中實施科學探究已經(jīng)成為常態(tài)化。筆者發(fā)現(xiàn)，目前很多高三復習課堂教學中的探究活動雖能重視學生體驗獲得知識的過程，但在培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)方面還是缺少有效的載體，從而陷入題海戰(zhàn)術(shù)的困局，導致學生很難在這樣的高三復習中獲得化學核心素養(yǎng)的有效提升。在《2016年浙江省普通高考考試說明》中對化學學習能力的是這樣要求的：通過對圖形、圖表的觀察，獲取有關(guān)的感性知識和印象，并能進行初步加工、吸收和有序存儲。對學生吸收、整合圖片信息的能力提出了一定的要求。因此筆者認為化學課堂中探究性學習問題的設計、探究性實驗設計或是探究活動的開展最終的落點應該是以培養(yǎng)學生思維的嚴謹性和學科素養(yǎng)為目標?；趯@個問題的思考，本人通過在高三復習課堂的教學中嘗試化學核心基礎知識與學生化學核心培養(yǎng)策略的研究。二、高考試題背景視野下審視核心化學知識和素養(yǎng)的考查1、高考命題思路研析：以2015浙江理綜化學部分第12題為例：40℃時，在氨－水體系中不斷通入CO2A．在pH＝9.0時，c(NH4+)＞c(HCO3-)＞c(NH2COOˉ)＞c(CO32-)B.不同pH的溶液中存在關(guān)系：c(NH4+)＋c(H+)＝2c(CO32－)＋c(HCO3－)＋c(NH2COOˉ)＋c(OHˉ)C．隨著CO2的通入，c(OH-)/c(NH3.H2O)不斷增大D．在溶液中pH不斷降低的過程中，有含NH2COOˉ的中間產(chǎn)物生成圖像是高考試題的形象化語言，化學圖像題是一種利用數(shù)學中的二維圖像來描述化學問題的題型，它體現(xiàn)了數(shù)學方法在解決化學問題的應用。這種形式的高考命題的熱點題型。同時對學生吸收、整合圖片信息的能力提出了一定的要求。并且從考試命題的知識考查中也深刻體現(xiàn)出化學核心素養(yǎng)的考查：如：數(shù)形結(jié)合思想、守恒思想。本題的命題立意應該基于選修模塊《化學反應原理》專題3溶液中的離子反應。2、高三復習課堂中落實“雙基”及“化學學科核心素養(yǎng)”的實例以《化學反應原理》專題3溶液中的離子反應復習為例：筆者通過對近些年高考命題趨勢研究和該專題知識特點，提出了“變化環(huán)境下的電解質(zhì)溶液體系”，學生既為課題的新穎而感到新奇，也為接下來的探究學習充滿興趣。筆者在高三復習課堂中通過設計以下實例來落實學生在“吸收、整合圖像信息進行初步加工、吸收和有序存儲”、“三大守恒思想”及“辯證認識溶液中的變化”等化學核心素養(yǎng)內(nèi)容。【課堂實錄】課題引入：環(huán)節(jié)1、回歸教材，尋找知識“線索”、理清知識脈絡通過閱讀教材，提出“變化”環(huán)境電解質(zhì)溶液探究活動1：強堿滴定強酸V-pH曲線環(huán)節(jié)2：【演示實驗】以0.1000mol.L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol.L-1鹽酸環(huán)節(jié)3：學生學案內(nèi)容之一：【表格】實驗數(shù)據(jù)記錄V(NaOH)/mLV(NaOH)/mLpH0.0010.005.0015.0019.9818.0022.0020.0020.0225.0040.0035.0030.001.001.221.4812.522.281.8512.0411.6812.3012.44【實例】以0.1000mol.L-1鹽酸滴定20.00mL0.1000mol.L-1NaOH溶液【表格】實驗數(shù)據(jù)記錄V(V(鹽酸)/mLpH0.0010.005.0015.0019.9818.0022.0020.0020.0225.0040.0035.0030.0013.0012.7812.521.4811.7212.151.692.201.601.56設計說明：通過演示實驗，讓學生重溫酸堿中和滴定實驗的基本操作和基本原理。讓學生在通過表格中“留空”數(shù)據(jù)的計算熟練掌握溶液PH值的計算方法。環(huán)節(jié)4：【繪制圖像】強堿滴定強酸V—pH變化曲線圖【繪制圖像】強酸滴定強堿V—pH變化曲線圖設計說明：通過分兩大組完成看似簡單的給定數(shù)據(jù)下的強堿滴定強酸PH變化曲線的繪制，卻體現(xiàn)出高考圖像中的點、線、面結(jié)合培養(yǎng)學生化學思維的科學性。并且在教學過程中引導學生繪制圖像時注重：①坐標平面，即看清橫坐標和縱坐標②曲線的走向和變化趨勢③圖像中特殊點的坐標標示等。環(huán)節(jié)5：提出問題：在整個滴定過程中電解質(zhì)溶液系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了什么變化？不變的又是什么？突躍范圍突躍范圍通過以上步驟的探究學習，學生很容易理解鞏固酸堿中和滴定指示劑的選擇。既在解決簡單化學化學問題的過程中，運用科學的方法，初步了解化學變化規(guī)律，對化學現(xiàn)象作出科學合理的解釋。3.高三復習課堂中通過拓展性問題設計培養(yǎng)學生建立核心知識體系以2014.浙江理綜12為例，氯在飲用水處理中常用作殺菌劑，且HClO的殺菌能力比ClO－強。25℃Cl2(g)Cl2(aq)K1=10－1.2Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl－K2=10－3.4HClOH++ClO－Ka=?高考圖像題的命制肯定是以化學實驗為基礎的，特別是基于工業(yè)和實驗室中定量的化學實驗獲得的結(jié)果往往以曲線坐標圖、數(shù)據(jù)表格圖、物質(zhì)變化關(guān)系圖等為載體進行展示。因此在平時的教學過程中必須抓住有關(guān)概念和有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、反應規(guī)律及圖象特點，結(jié)合對“數(shù)據(jù)”“圖形”“意義”“性質(zhì)”的綜合思考，從而把握教學的針對性。拓展問題設計實例：“變化”環(huán)境電解質(zhì)溶液探究活動2.強堿滴定弱酸V-pH曲線研究0.1000mol.L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol.L-1醋酸整理實驗數(shù)據(jù)，繪制得到V(NaOH)/mL–pH變化曲線如圖所示。學生探究問題設計如下：圖像中a點表示V(NaOH)=0mL時0.1000mol.L-1醋酸的pH值，此時溶液中c(H+)=1.34×10-3mol.L-1,由水電離出的H+濃度約為？CH3COOH電離度約為。<1>圖中d點表示加入V(NaOH)=20mL，此時溶液中的溶質(zhì)是，<2>該溶液顯堿性的原因是（用離子方程式表示）<3>該可逆過程的平衡常數(shù)表達式為，并根據(jù)以上信息計算該可逆過程的K值：。<4>d點所示溶液中存在的離子濃度守恒關(guān)系為：物料守恒：電荷守恒：質(zhì)子守恒：設計說明：通過以上問題設計，基于強堿滴定弱酸的“變化”環(huán)境的電解質(zhì)溶液的圖像研究，實現(xiàn)以下基礎知識的有序整合和存儲：（1）鹽類水解原理（2）Ka與水解程度關(guān)系：（酸）越弱（酸根）越水解（3）三大守恒關(guān)系圖像中拓展性問題研究：圖中b點表示加入V(NaOH)=10mL，請結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)說明該溶液顯酸性的原因？說明：通過圖像直觀體現(xiàn)：CH3COOH的電離作用大于CH3COO-的水解作用該溶液中微粒濃度由大到小排列順序為c(CH3COO-)>C(Na+)>c(CH3COOH)>c(OH-)>c(H+)。(4)當加入一定體積氫氧化鈉溶液后，溶液中存在c(CH3COOH)=c(CH3COO-)，請在上圖中標出該點的位置（pH=4.74）。此時加入的V(NaOH)10mL（填>、<或=）。設計說明：（1）弱酸及其弱酸鹽混合液中離子濃度大小的比較；（2）Ka概念與圖像簡單結(jié)合考查；（3）圖像中特殊點的含義及性質(zhì)4、課后練習的創(chuàng)造性設計中發(fā)掘習題背景中的化學核心素養(yǎng)考查方式高考復習是高三學生建立感性思維到理性思維的關(guān)鍵時期，而基于圖像分析學習將這兩者進行了有效的結(jié)合，既有結(jié)合人文教育的直觀圖，又有有定性定量要求的二維圖，更有富有化學思維的化學圖形。因此，通過創(chuàng)造性的習題設計讓學生在習題練習中不僅得到知識的鞏固更得到化學核心素養(yǎng)的更深體會。例如：在本節(jié)課后本人設計了如下練習題：“變化”環(huán)境電解質(zhì)溶液探究三：酸與強堿弱酸鹽溶液混合后混合電解質(zhì)溶液的有關(guān)問題常溫時，向1.00L0.1000mol.L-1Na2CO3溶液中緩慢通入HCl氣體（整個過程中HCl被完全吸收）所得混合液（忽略溶液體積變化）的pH隨n(HCl)增大的變化曲線如圖所示。abab(1)碳酸鈉溶液顯堿性的原因：（離子方程式表示）(2)當n(HCl)=0.05mol時，下列溶液中微粒間存在的關(guān)系正確的是：(A)c(Na+)＋c(H+)＝c(HCO3-)＋2c(CO32-)＋c(OH-)(B)c(OH-)+c(HCO3-)＋2c(CO32-)+c(HCO3-)-c(H+)＝0.15mol.L-1(C)c(OH-)+c(Cl-)=c(HCO3-)＋2c(H2CO3)+c(H+)(D)c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)(3)當n(HCl)=0.10mol時，此時混合溶液的pH值約為8.0，試分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因：。此時溶液中c(H2CO3)約為mol.L-1設計思路：通過圖像研究發(fā)掘出該“變化”環(huán)境下的電解質(zhì)溶液中存在的溶液中離子濃度的定量關(guān)系；引導同學從變化的結(jié)果綜合分析考慮混合液中電離和水解的作用；發(fā)掘出V-pH變化曲線中未直觀體現(xiàn)的定量的離子濃度關(guān)系和溶液中的守恒關(guān)系；靈活運用電離常數(shù)揭示有關(guān)問題。三、教學后的反思高三化學復習課堂應摒棄將知識“炒冷飯”式的低效教學，復習課也應該是建構(gòu)化學基本觀念和基本原理的課堂教學，著重強調(diào)培養(yǎng)學生深層次的理解能力和科學思維能力，從而真正提升學生的化學學科素養(yǎng)。同時也應在一定程度上幫助學生自覺形成化學觀念，有意識地從化學視角觀察社會生活現(xiàn)象。這就要求教師在深入研究教材的基礎上，理清教材整體結(jié)構(gòu)及前后聯(lián)系，根據(jù)學生情況及教學目標實際需要對教材進行適度的拓展和延伸，挖掘教材資源的深層價值，可最大限度地發(fā)揮教材的功能。特別是對于缺少直觀實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的原理性知識，在深入研究高考題型的前提下，依托“數(shù)形結(jié)合”思想從研究和構(gòu)建“圖像”的角度去分析、理解，并進行歸納整理、和靈活運用來提高學生思維的嚴密性。在這樣的有效載體下，引導學生去完整地認識化學事實、化學問題的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律性，在化學基本觀念指導下去建構(gòu)“微粒觀”、“守恒觀”等重要的學科觀念，形成科學的世界觀、嚴謹?shù)那髮W態(tài)度。高三復習不僅僅是應試教育，更