核心素养离不开知识和技能，但单纯的知识和技能又不等于素养。只有在真实的情境中，用于解决实际问题时所形成的知识和能力，才是核心素养。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台。以“真实情境问题”为驱动，把深度学习融入问题的分析与解决过程之中，可以为学生深入理解知识、发展思维技能、学会运用知识解决实际问题提供有力支持。因此，教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，促进学生化学学科核心素养的形成和发展。
真实情境可以是生活中常见的情境，例如“月饼盒中为什么要放一个小包装袋?”“包装袋里面有什么物质?”“这种物质能起怎样的作用?”真实的生活情境引发学生的共鸣，让学生倍感亲切的同时产生了实验探究的欲望，使学生从生活世界走进化学世界，从而感受化学的魅力。
真实情境可以是真实的问题。例如，“氧化还原反应”的教学，教师可以提供有关“汽车尾气及其危害”的素材，提出问题:“汽车尾气的主要成分有哪些?”“如何将有毒有害物质转化为无毒无害物质?”“什么是绿色化处理?”“如何根据氧化还原原理对汽车尾气进行绿色化处理?”这些真实的问题促使学生查阅文献、设计方案和讨论交流，并在这一过程中让其体会化学科学的社会价值，增强其学好化学造福人类的信念。
真实情境可以是科学史话，如德国军队在比利时战场第一次大规模使用化学武器——氯气，芳香族化合物与苯，炼铁高炉尾气之谜，侯德榜和侯氏制碱法，原子结构模型的演变，元素周期表的发展等。充分运用化学史材料，准备切实可行的教学方案，模拟化学家经历过的探究历程，重现证据推理过程，让学生亲身感受探究性研究在化学学习中的价值，使化学史更加有效地发挥其教育价值，真正融入化学教学中。
真实情境可以是生产实际问题，如氯碱工业、电解精炼铜、工业制铝、自然资源的开发利用、合成氨工业、硫酸工业、硝酸工业、污水的处理等。课程的学习来源于生活，又服务于生活，通过化学工业的学习，将化学方法和原理运用到实际工业中，既能对概念和工作原理进一步深化理解，又关注了化学的工业应用价值，使学生认识到理论与实际结合的重要性，提高实践能力，培养社会责任感。
真实情境也可以是项目式学习等。例如，最新鲁科版高中化学教材中，在每章设置了“微项目”栏目，介绍了“探秘膨松剂”“科学使用含氯消毒剂”“论证重污染天气‘汽车限行’的合理性”“海带提碘与海水提溴”“研究车用燃料及安全气囊”“自制米酒”等。通过分析和解决真实问题任务，化学学科素养得以培养和发展。
布鲁姆的发现教学分为四个教学阶段:创设问题情境→根据材料提出假设→验证假设→分析、得出结论。第一阶段，教师设计某种教学情境使学生产生认知冲突，并引导学生提出问题；第二阶段，教师为学生提供答疑所需的材料或证据，学生自己提出解答的假设；第三阶段，学生根据已有知识或实验现象验证自己的假设；第四阶段，评价分析得出结论。
杜威的“五步探究教学法”(图3-15)也是从情境中发现问题，通过探究解决问题。
基于真实情境的问题教学，在情境中建构知识，在情境中实现知识的迁移和问题的解决。解决这些具体问题的任务，促使学生查阅文献、设计方案、实验探究等，正是在这样的问题解决过程中学生的化学学科核心素养得到了提升，生态文明的意识得到了增强。
图3-15 杜威“五步探究教学法”
(一)结合生活实际创设问题情境，提高真实问题解决能力
案例1 真实情境背景下的基于“证据推理”的教学——以“化学反应的选择和条件的控制”为例
北京市通州区潞河中学 孟祥雯
一、指导思想与理论依据
国务院办公厅最新公布了《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》，其中(第十条)“深化课堂教学改革”指出，要积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等课堂教学，认真开展验证性实验和探究性实验教学。
适宜的教学情境不仅能提供生动、丰富的学习材料，还可以提供在实践中应用知识的机会，可以激发学生学习的兴趣和愿望，促进学生情感的发展，促使学生主动学习，从而有利于学生认知能力、思维能力的发展。
本节课以普通高中化学课程标准中的化学学科素养和课程目标为指导思想。通过深入挖掘、整合教学内容，促进学生认识发展，帮助学生逐步形成正确的价值观念，培养必备品格和关键能力。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
本节课内容选自人教版高中化学必修2的第二章“化学反应与能量”第三节“化学反应的速率和限度”之化学反应条件的控制。化学反应的快慢和限度是认识化学反应必不可少的维度，是解决“如何更加有效地利用化学反应”这一问题的重要依据。本节内容是对前两节所学内容的拓展和延伸。通过学习，学生对化学反应特征的认识会更加深入、全面。
本节课的设计指导思想是从日常生活中的化学现象入手，通过科学探究和深入学习构建化学反应中物质变化与能量变化的完整、合理的知识体系，学习从能量转化、反应速率以及反应进行程度等视角全方位认识反应规律，学会控制反应条件，使化学反应能按预期的效果进行，从而为人类服务。
2.学习者分析
已有基础:学生在初中从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识。通过高中化学必修2第二章“化学能与热能”“化学能与电能”的学习，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。通过“化学反应的速率和限度”的学习，知道外界条件如温度、浓度、催化剂等对化学反应速率的影响，对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有了初步认识。学生对生活中的化学现象有浓厚的兴趣，有一定的实验动手能力。
发展进阶:学会运用多种证据综合分析化学反应，从化学反应与能量、化学反应速率、化学反应限度等方面完善认识反应规律的视角，建立对化学反应的认知模型，并学会运用模型解决实际问题。
学习障碍:学生对化学反应的认识角度是孤立的，不能建立多角度之间的相互联系。如果没有完整系统分析化学反应的思路，遇到实际问题时，解决的方式就会具有片面性。
三、教学目标
(1)学会多角度分析化学反应的方法，能根据实际用途选择合适的化学反应。
(2)认识化学变化是有条件的，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
(3)学会运用实验事实、数据等证据进行分析和推理。
(4)完善认识反应规律的视角，建立对化学反应的认知模型，并学会运用模型解决实际问题。
(5)养成严谨求实的科学态度和安全意识，能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
四、教学重点和难点
重点:多角度分析化学反应，建立认知模型。
难点:综合运用认知模型选择和调控化学反应以解决实际问题。
五、教学流程图及教学过程
“化学反应的选择和条件的控制”教学流程图
“化学反应的选择和条件的控制”教学过程
续表
续表
续表
“化学反应的选择和条件的控制”板书设计
附件 学习效果评价设计
1.“化学反应的选择和条件的控制”前测
(1)下列对实验室或生活中现象的解释中，不正确的是( )。
(2)尽可能多地举出你所知道的“化学能与热能相互转化”的实例。
(3)你知道哪些“自热”产品?如果你是一名“自热”产品设计师，你会考虑哪些方面的问题?
(4)Mg与盐酸的反应要比Fe与盐酸的反应更加剧烈，请用你学过的知识说明为什么。
(5)有A、B、C三种燃料，查阅资料可知，三种燃料在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图如下，你会选择哪种燃料作为汽车燃料使用，并说明你的选择依据。
“化学反应的选择和条件的控制”前测
2.课后访谈
问题1.通过本节课的学习，你对化学反应的选择和条件的控制有什么新的认识?
问题2.你觉得获取信息的方法有哪些?
问题3.通过本节课基于真实情境问题的学习，你有什么体会?
六、教学思考
本节课的设计思路是基于真实情境的背景下，通过思考、实验、分析和总结，梳理一套完整的“化学反应的选择和条件的控制”的思路。教学设计突出“提供证据支持、建立认知模型、培养核心素养”的核心思想，主线是化学反应的选择(基于真实情境从反应和物质两个角度分析)——化学反应条件的控制(从化学反应速率和化学反应的限度两个角度分析)——建立多角度认识化学反应的模型——运用模型分析真实情境下的问题)，突出基于真实情境的体验式课堂教学，调动学生热情，激发学生兴趣，引导学生关注化学与生活、社会的紧密联系，感受化学学习的重要性。
在教学中，以问题“研究化学反应的意义”引入，设置了以下教学环节:从生活到化学—从化学到社会—再从化学到生活，学会用化学的眼睛看生活。在教学中，以生活和社会中的化学现象如“自热产品”“安全气囊”“煤的燃烧”“定向爆破”“森林火灾”等创设情境，以一系列的“角色扮演”引导发现，以实验探究的方式探秘生活中的化学现象。通过深入思考，建构认识化学反应的模型。
完善对化学反应的认知运用了以下渠道:首先，根据用途和反应需求以及反应的特点，选择合适的化学反应。
化学反应的选择
续表
其次，从化学反应速率和化学反应的限度两个角度分析控制化学反应的条件以及注意环保等问题。
化学反应的控制
再结合影响化学反应速率和化学平衡的因素讨论具体措施。经过对以上基于真实情境的化学反应的深入分析，学生学会多角度全面认识化学反应的特征，并能根据反应特点综合分析，选择和调控化学反应。
在教学中开展了一系列基于“证据与推理”的学习活动，渗透“证据推理与模型认知”核心素养的培养，建立基于证据的认知模型。证据的获取有多种形式，如:
(1)源自文献资料的证据，如1mol 物质参加反应时放出的热量。
(2)源自阅读的证据。
●阅读信息资料:
Fe2+遇K3[Fe(CN)6](铁氰化钾，黄色)溶液生成蓝色沉淀；
Fe3+遇K4[Fe(CN)6](亚铁氰化钾，红色)溶液生成蓝色沉淀。
●阅读课本资料:定向爆破。
(3)源自网络学习的证据:课前观看视频资料《汽车安全气囊中化学反应的设计》。
(4)源自化学史的证据:“安全气囊”的历史。
(5)源自化学实验事实的证据:通过实验感知“加热包”溶于水时反应放出的热量；通过检验“暖宝宝”使用前后的成分变化，猜测、验证“暖宝宝”的成分。
学生实验
源自化学实验事实的证据
(6)源自数字化定量实验的证据。
数字化定量实验
(7)源自生活经验的证据:森林灭火的方法等。
同时，对教师而言，设计教学环节也需要证据的支持。课前使用前测问卷，了解学生学情，依据学生认识障碍点设计教学环节。课后根据访谈情况，分析教学目标的达成情况等。
附件 前测分析与课后访谈
前测分析:
(1)大多数同学能熟练运用化学反应速率原理解释实验室或生活中的某些现象。
(2)学生能够举出一些“化学能与热能相互转化”的实例，如燃烧、自热产品、煅烧石灰石等。
(3)知道“自热米饭”“暖宝宝”等自热产品，但在自行设计产品时，只有碎片式想法，无系统的思路。
(4)关于化学反应速率的内容，有82%的同学回答得较好。知道通过对比金属活动顺序判断化学反应进行的剧烈程度。
(5)多数同学只从单一角度进行分析，没有从物质(燃料的来源、价格；生成物对环境的污染等因素)和能量(化学反应所能提供能量的多少；断开反应物中的化学键需要能量的多少等因素)两个角度进行综合分析以选择合适的反应。
测评整体情况分析如下图:
测评整体情况
测评能力表现情况
从能力表现可以看出，学习理解方面表现较好，但应用实践和创新迁移方面还有待加强。
课后访谈记录:
问题1.通过本节课的学习，你对化学反应的选择和条件的控制有什么新的认识?
学生A:在选择化学反应时更有条理性了。如为“自热”产品选反应时，课前只会无规律地想到某些放热反应，现在知道要从几类放热反应中去筛选。
学生B:对，而且选的时候可以分别从整体反应的角度思考热量大小、反应快慢、条件的难易等，以及从参加反应的物质的角度考虑安全性、成本等问题。
学生C:主要是在选择反应时有方向性了。
学生D:条件的控制也有规律，可以从反应速率和限度两个角度考虑。
学生E:特殊反应的选择考虑特殊性，如汽车安全气囊的反应，既要选择能产生大量气体的反应，又要考虑气体的安全性等。
学生F:以前学习的知识是零碎的、片面的，现在初步学会系统、全面的分析问题。
问题2.你觉得获取信息的方法有哪些?
学生A:实验。
学生B:查阅网上的资料。
学生C:有些生活常识就是信息。比如灭火的方法，这些初中都学过。
学生D:新学了一种方法——利用数字化手持技术获取信息。这是种神奇的方法，用器官感知或用温度计测不出来的温度变化，用温度传感器能很轻松地测出来。在体验吸氧腐蚀的反应放热时，可以通过对比实验，测量在铁碳混合物中加什么物质时反应的温度变化会更明显点，这个定量的实验数据很有说服力。
问题3.通过本节课基于真实情境问题的学习，你有什么体会?
学生A:化学与生活息息相关。
学生B:化学源于生活又服务于生活。
学生C:以前不太关注生活中的化学问题，现在会多想想其中的化学反应、原理等。
学生D:去超市买食品时，会多看看成分，像什么防腐剂、干燥剂、色素、甜味剂等，想想这些成分的作用，有没有不利健康的东西。
从课后访谈可以看出，通过真实情境背景下的基于证据推理的学习，学生初步学会了运用多种方法获取信息，寻求证据，多角度系统分析化学反应的方法，基于真实情境的学习不是空洞的学习，而是具有鲜活生命力的学习。
案例2 基于“真实生活情境”下有价值的学习——以必修2“基本营养物质糖类”教学为例
北京市通州区潞河中学 夏 添
一、指导思想和理论依据
《普通高中化学课程标准(2017年版)》关于必修课程“主题4:简单的有机化合物及其应用”中明确要求:结合实例认识高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要应用。提倡采用观察实验现象、联系生产生活实际、归纳总结等策略对典型的有机化合物的结构、性质及应用进行教学，建议以食物中的糖类、油脂、蛋白质在人体内的转化，常见体检指标中的有机化合物为情境素材开展活动。本教学设计在“体检尿糖超标—尿糖为什么超标—怎样合理饮食控制尿糖”的系列情境问题解决过程中，促使学生体会化学知识的形成过程，学会多途径、多方法获取信息，进而感受运用化学知识分析、解决实际问题的快乐，凸显知识的社会价值与学科意义。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
人教版教材中，“基本营养物质糖类”隶属于必修2“第三章有机化合物”第四节。糖类、油脂、蛋白质作为人体不可或缺的基本营养物质，不仅为生命维持的化学反应提供了原料，还为有机体维持生命活动提供了热量，相关知识与生物、医疗等学科还有着非常丰富的交叉和融合。教材中依次重点介绍了“糖的存在及分类—葡萄糖的结构—葡萄糖的检测—糖的水解”，考虑到糖类作为生活中学生熟悉的物质，在“真实生活情境”解决背景下，进行知识的整合，既有利于进一步发展学生认识有机化合物的一般思路和方法，还有利于学生“科学态度与社会责任”核心素养的培养。即以情境素材“体检尿糖超标—尿糖为什么超标—怎样合理饮食控制尿糖”为主线，采用实验探究、社会调查、市场调研、查阅资料、汇报展示等多种学习方式，逐步认识葡萄糖的检测、糖的分类、糖的代谢、糖的存在等学科知识，进而引导学生学会用化学的眼光看生活，践行可持续的生活方式。
基于“真实生活情境”下的“基本营养物质糖类”教学结构图
2.学习情况分析
课前，学生通过制作调查问卷，对47名同学进行了调查分析。调查问卷涵盖了糖的组成、糖的存在、糖的性质、糖的用途、无糖食品、代糖、合理膳食等多方面问题，以下展示其中部分调查及结果。
(1)面粉、棉花、糖果、大米，你觉得哪些含有糖(可多选)?
对糖的存在的调查统计
(2)下列哪些物质是维持人体生命活动最主要能量来源?
对维持人体生命活动最主要能量的调查统计
(3)吃饭时，你会不会依据营养物质摄入的平衡关系来选择食物?
对是否依据营养物质摄入的平衡关系来选择食物的调查统计
从调查问卷中我们可以看到:学生虽然在初中学习了基本营养物质(糖、脂肪、蛋白质、无机盐、维生素、水)的相关知识并能够基本判断其在物质中的存在，但判断不准确、理解不深入，对纤维素类糖的理解尤其模糊；对糖在人体供能方面重要意义了解不够，甚至误认为水会提供能量；不能正确认识和处理生活中饮食、营养、健康等日常问题，未形成正确、健康的生活方式。因此在教学中，还需将化学知识与生活情境紧密联系，促使学生学会从生活中学化学，并运用化学知识、观念指导生活。
3.教学方式与教学手段说明
教学方式:实验探究、社会调查、市场调研、查阅资料、汇报展示等。
教学手段:PPT呈现和实验探究相结合。
技术准备:课件用PPT，相关实验仪器，手持数字化实验装置。
三、教学目标
(1)联系已有生活经验并进行相关化学实验探究，了解糖的存在、糖的分类、糖的性质，初步认识食物中糖类物质在人体中的转化。
(2)能从有机化合物及其性质的角度对有关饮食、健康等实际问题进行分析、讨论和评价。
(3)采取多样的学习活动，初步树立正确的饮食观，选择可持续的生活方式。
四、教学流程图及教学过程
基于“真实生活情境”下的“基本营养物质糖类”教学流程图
“基本营养物质糖类”教学过程
续表
续表
续表
五、教学效果评价
在教学实践中广泛采用了前后测、课后访谈、论文(短文)书写、汇报展演、实验探究等评价手段。
学生通过课前分小组，进行了文献查询、社会调研、网络搜索、交流讨论，完成了PPT(“糖”的那些事、生活中的糖、代糖)，并进行了课堂展示。从展示情况看，学生在“具体问题解决”的任务中，进行了合理分工协作，有效地进行信息的寻找、收集、分类处理、整合，并对相关材料进行了合理分析与评价。
在课堂教学最后部分，尝试让学生给糖尿病患者提建议，同时要求学生回答为什么提这样的建议。这个简单的课堂评价，也是对学生在思考问题时“证据意识”体现的一个有意识的检测。学生能够很好地将“新知识”作为证据再运用于对具体生活的分析，从对比、反思中强化证据推理意识的训练与自觉运用。
“基本营养物质糖类”课堂学生展示
六、教学反思
1.真实生活情境下的化学教学，凸显了知识的社会价值与学科意义
在高一化学必修阶段，教师对基本营养物质的教学研究长期处于忽视阶段，近10年来鲜有文献资料。长期教学实践中，这块知识或者淡化处理，只介绍基础知识；或者将选修知识下放，讲得过深、过难。与以往教学不同，本节课的教学设计最大的特点是基于“真实生活情境”下的化学教学。笔者在本次教学实践中，尝试凸显该部分知识的社会价值及学科意义，即通过情境化的教学处理，将生活情境与化学知识关联，培养学生用化学眼光认识、分析真实问题的思路和方法，促使学生能主动运用化学知识正确认识和处理生活中饮食、营养、健康等日常问题，最终形成可持续的生活观念。
爱因斯坦曾经说过:“教育，是忘掉学校所学后剩下的东西。”剩下的是什么，就化学学科而言，剩下的应该是化学学科的核心素养，即用化学的眼光看世界，用化学的模型分析解决实际问题，用化学的观念指导生活。
2.加强课外引导，将证据意识的引导延伸到课下
学生在课堂中的学习是有限的，更多自主学习的时间在课下。教师可通过课前、课后布置开放性学习任务，引导学生进行文献查询、社会调研、微课学习、网络搜索、交流讨论，并促成他们用PPT将学习结果外显出来。
在教学实践中，我尝试让学生在课下进行了三部分知识的学习，分别是:①社会调研:人们对糖的认识。②市场调研:食物中含糖量知多少?③市场调研:调查市面上常见的代糖。学生有目的的信息获取过程正是寻找、收集证据的过程，也是对证据进行分类处理并进行进一步解释与评价的过程。教师将教学活动由课中延伸到课下，有效地促使了学生证据意识培养的持续性。
当然由于课堂开放度非常大，对教师的课堂把控能力也提出了更多挑战，如何有效地把控课堂，合理运用学习材料，提高课堂效率，还需要我们不断探索与尝试。
案例3 核心素养视域下的教学设计——以“铁盐和亚铁盐”为例
北京市通州区潞河中学 郭子亮
一、指导思想和理论依据
2016年9月，教育部发布了《中国学生发展核心素养》，进一步强化以核心素养为导向的基础教育课程改革。核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。《普通高中化学课程标准(2017年版)》指出化学学科核心素养主要包括以下五个方面:宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。
学科核心素养的实现必须以知识教学为载体。课堂教学是发展学生学科核心素养的主阵地。教材是学生学习的重要文本。教师要结合教学内容，根据学生的实际状况，为实现发展学科核心素养的目标，创造性地开发和使用教材，这就要求教师必须围绕化学学科核心素养精心设计教学内容。本文以人教版高中化学必修1第三章第二节“铁盐和亚铁盐”的教学为例展开探讨。
二、教学背景分析
1.课程标准
《普通高中化学课程标准(2017年版)》对本节内容的要求是:“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。”
2.教材分析
作为人体必需的微量元素和最常见的变价金属，铁在生命领域、现代社会均发挥着尤为重要的作用。教学中将铁的化合物分为氧化物、氢氧化物和盐，突出物质分类观；在学习不同价态的含铁元素的物质及其相互转化时，突出氧化还原反应的应用；在分析Fe3+和Fe2+的性质及转化中，还要注意从离子角度进行化学反应的本质分析。这部分内容不仅起到了巩固氧化还原反应和离子反应理论的作用，而且让学生体验到了化学知识与生命健康的紧密联系。
3.学生分析
学生在日常生活中接触过很多含铁元素的物质，在上节课认识了铁的氧化物和氢氧化物，初步建立了铁元素的二维图，具备一定的实验基础和实验技能。但是，学生知识基础和学习能力还比较薄弱，尤其对刚学过的离子反应、氧化还原反应知识还不能熟练运用，严密的逻辑推理和完整的实验探究能力还有待培养和加强。在心理层面上，学生对化学实验、化学现象兴趣浓厚，有较强的探求欲、表现欲和成就欲，有极大地解决实际问题的热情，却不知实际问题的处理远比书本知识复杂。
三、教学目标
“铁盐和亚铁盐”教学目标
四、教学重点、难点
教学重点:Fe3+的检验方法；Fe2+与Fe3+的相互转化。
教学难点:化学方程式和离子方程式的书写；研究物质性质的基本思路和方法。
五、教学过程
“铁盐和亚铁盐”教学过程
续表
续表
续表
六、教学反思
本节课以现实生活中“补铁”问题作为情境线，引导学生在生活中发现问题、分析问题，最后利用化学知识来解决生活中的问题。可以说是从生活到化学，又从化学回到生活，生活情境成为本节课的明线，而化学知识成为暗线。
本节课采用了启发式、讲授式教学与探究式教学相结合的教学方法。根据教学实施过程来看，既提高了课堂效率，又给了学生足够的自主学习、自主探究的空间。
创设开放的质疑提问空间，突出学生的独立思考、自主学习的品行。教学中创设开放、民主的学习氛围，将一部分提问的自主权交给学生，学生善于发现问题并敢于、勇于提出问题。本节课中学生多次提出了有探究价值的问题。例如，学生针对补铁药品使用说明提出问题“为什么本品与VC同服更有利于吸收”。
本节课的有待改进之处:如何把控学生实验操作的内容与时间，以便学生有充分的时间思考、讨论、交流?强调转化的思路与方法占的时间多，而对于化学方程式书写的指导与落实不够。
(二)结合工业生产创设问题情境，提高理论联系实际能力
案例4 创建合成氨工厂:心“氨”理得——化学反应速率和化学平衡观的实际应用
北京市通州区潞河中学 王珍珍
化学选修4关于化学反应速率和化学平衡知识的工业应用部分没有在课本中设计具体的章节。化学核心素养意在培养学生用已有的知识和经验解决实际问题的能力。本案例结合化学反应速率和化学平衡的知识，将工业合成氨的具体问题实际化，借助创建合成氨工厂这一问题情境，根据所学知识，利用网络资源，借助手持终端技术(Pad辅助教学)进行合成氨工厂的可行性报告的制作，从“纸上谈兵”到实际应用。这一课例的设计意图，充分体现了证据意识在实际工业生产中的重要意义和价值。
一、指导思想与理论依据
十三五规划提出要“深化教育改革，把增强学生社会责任感、创新精神、实践能力作为重点任务贯彻到国民教育全过程。”课程标准倡导将学生已有的化学知识与材料、环境、工业生产、生活应用相结合，注重提高学生解决在社会生活、科学技术、环境中出现的化学问题的能力；从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题，增强学生的社会责任感、参与意识和决策能力。课堂教学要创设研究性情境和氛围促进学生的创新精神和实践能力的发展。
依据建构主义学习理论，学生的知识不是通过教师传授获得的，而是在一定社会文化背景或情境下，利用学习资源，与他人(教师和学习伙伴)协作、会话和进行有意义建构(理解事物的性质、规律及事物之间的内在联系)而获得的。教师的主要作用，就是创设和利用学习环境要素，充分发挥学生的积极性、主动性和创造性，使学生初步学会收集各种证据，对物质的性质及化学变化提出可能的假设；基于证据进行分析推理，证实或证伪假设；能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
本案例是选修四“第二章化学反应速率与化学平衡”理论学习的实践应用。学生在学习完“第二章化学反应速率和化学平衡”的知识后，教材并没有涉及具体的化工生产内容。本案例是针对学生学习理论后解决实际问题而设计的课程。
通过对理论的学习，引导学生分析选择实际化工生产中最适宜的条件，培养学生全面思考问题的意识，兼顾各种条件的相互影响，如温度对速率和平衡的影响，压强对平衡的影响和对设备材料的要求，在比较中趋利避害，取得最优化的条件，使学生了解化学理论对生产实际的指导作用，认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域的重要作用。通过亲身感受实际工厂建立的过程，体会经济效益和环境保护的相互协调、平衡，做良心产业，既要追求经济效益，更要注重绿色化学的理念，增强学生的社会责任感。同时，本节课的学习渗透了创新思维的培养，也可能对学生未来的升学和就业方向产生一定的影响。
2.学习者分析
已有基础:学生在第二章学习了化学反应速率和化学平衡的理论知识，对化学反应速率的影响因素和化学平衡的影响因素进行了探究和讨论，能利用原理知识解决化学反应中出现的问题。学生有较活跃的思维和探究能力，已具有一定的自学能力、动手能力，问题意识强，能够灵活运用互联网，进行信息检索和信息分析整理。
学习障碍:通过课前的调研，85%的学生表示已经能掌握化学反应速率、化学平衡及其影响因素等基础理论知识，但对化学反应速率和化学平衡移动具体应用于实际工业生产(合成氨“良心”工厂的创建)的能力在学习中有待进一步提高；15%的学生表示对于化学反应速率和化学平衡的影响因素等知识还需加强，尤其是化学平衡移动在具体反应中的应用还不太了解，需要教师精心设计学生活动来帮助其全面深刻认识反应速率和化学平衡原理，并帮助其建立基于证据的解决实际问题的思路和方法。
3.教学方式与教学手段说明
通过“问题情境”引导学生思考、质疑、合作讨论，在提问中回答，交流中归纳，整理出合成氨最佳的生产条件，形成基于证据的解决问题的思路和方法。采用小组合作、探究、讨论式教学、Pad教学、绘制合成氨生产技术的可行性报告，小组评价，讨论等教学方式。
技术准备:多媒体设备、Pad教学设备。
三、教学目标
(1)应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件，了解合成氨生产的主要流程。通过化学反应原理在合成氨工厂中的实际应用，学会分析化工生产条件的思路和方法，掌握实际生产的条件选择与理论分析的差异。
(2)通过选择最佳的氨生产条件，学会用互联网获取信息的方法，学会收集和处理信息、互动交流、合作讨论。通过设计、分享合成氨的可行性报告过程，学会从科学、经济利益、社会利益多方面综合考虑问题。通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。
(3)体会辩证唯物主义观点，在面对诸多因素影响的复杂问题时，知道如何进行综合性考虑，在关心经济效益的同时关心环境、能源等社会问题，提高生存素养。
四、教学重点和难点
教学重点:结合化学反应速率和化学平衡理论进行合成氨工业条件的选择。
教学难点:基于“证据推理”解决实际问题的思路和方法。
五、教学流程图及教学过程
可行性报告的任务驱动 基于“证据推理”的解决实际问题的思路和方法 能力提升
(问题线——明线) (认知线——暗线) (能力线——暗线)
“创建合成氨工厂”教学流程图
“创建合成氨工厂”教学过程
续表
续表
续表
续表
续表
续表
续表
“创建合成氨工厂”板书设计
附录 学习效果评价设计
(一)学生学习效果评价
后测
1.纸笔评价
(1)合成氨工业有下列生产流程:①原料气的制备；②氨的合成；③原料气的净化和压缩；④氨的分离。其先后顺序是( )。
A.①②③④
B.④③②①
C.①③②④
D.②③④①
(2)工业上合成氨采用500℃左右的温度，其原因是( )。
①适当加快NH3的合成速率；②提高H2的转化率；③提高氨的产率；④催化剂在500℃左右时其活性最好。
A.①
B.①③
C.①④
D.②③④
(3)合成氨所需的氢气可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO+H2O(g)⇌CO2+H2ΔH＜0。欲提高CO转化率可采用的方法是( )。
①降低温度；②增大压强；③使用催化剂；④增大CO的浓度；⑤增大水蒸气的浓度。
A.①②③
B.④⑤
C.①⑤
D.⑤
2.活动评价
教师参考学生的自评和小组评价，根据学生个体表现和小组合作表现，对学生的学习态度、学习策略以及学习效果等评价，教师除了给予学生等级评价外，还要适当加上激励性评语或希望等，鼓励学生奋发向上。
小组活动评价反馈表
(二)教师教学效果评价
教师教学效果评价表
六、教学思考
1.基于“证据推理”解决实际问题的思路和方法的培养
合成氨工厂的生产技术的可行性报告的提出是这节课的任务驱动。化学反应速率和化学平衡移动理论的学习是这节课的基础，本节体现化学反应的限度、速率等理论在优化选择化学反应条件方面的作用，使学生了解化学理论的学习对生产实际的指导作用。在教学过程中，学生查阅关于合成氨反应实验数据，利用这些资料就合成氨反应的原料选择、条件选择分别展开讨论，初步尝试利用理论分析化工生产中的实际问题，引导学生考虑合成氨生产中动力、设备、材料、生产效率等因素；再结合生产中的数据向学生介绍合成氨的实际生产条件，对合成氨的适宜条件进行选择，使他们在解决实际问题的过程中提升对化学反应的价值的认识；课堂中通过动手、动脑、动口等互动方法完成教与学的任务，达成教与学的目标。
2.科学精神、创新精神和社会责任
社会责任感:本节课的标题用一个成语概括——心“氨”理得，激发学生的兴趣、参与意识和社会责任感。心:要建良心厂，为百姓谋福利，既要追求经济效益，又要注重环境保护。氨:是本节的核心知识，合成氨工厂的创建。理:利用所学的化学反应速率和化学平衡等反应原理知识来分析实际工业生产中的合成氨情况，理论应用于实际。得:通过查阅资料搜集证据，基于“证据推理”解决合成氨工厂的创建问题，形成和得到解决实际问题的思路和方法。本节课围绕氨的合成条件的讨论，为实际工业生产合成氨提供了可靠的证据，使学生体会实际工厂技术操作的感受，增强学生的社会责任感和参与意识。
科学探究和创新精神:本节采用Pad教学、网络搜集资料、讨论形成最佳方案。数据都是来源于实际的工业生产，学生集思广益，查询的资源丰富、严谨可靠。通过资源共享、讨论互动(生生讨论、师生讨论)、实时查阅展示，及时反馈，提高参与度。本节合成氨的条件选择是速率和平衡理论的实际应用。只有在社会实践中学习，才能不断地激发学生的学习积极性与主动性，探究最佳的合成氨条件，同时对未来合成氨工业的新进展提出希望。从新型催化剂的开发使用到研究根瘤菌对合成氨的新发展，为学生创新思维的发展提供了方向和依据，为学生未来的学习和就业提供了导向，体现了创新思想在化学中的应用。
3.合作完成可行性报告标题的选取、汇报和展示，集思广益、共同借鉴进步
设计完成合成氨的生产技术可行性报告，经过小组之间的合作、讨论，共同设计完成。学生的参与意识很强，每个小组派出一名同学展示小组的作品。通过表格形式、流程形式、文字形式、画图形式等展示，学生互相学习，互相借鉴，互相评价，共同提高。
4.课堂的开放度大，不易控制查询资料的时间和可用性
在查阅资料时开放度大，学生在有限时间内能否查阅到相关有效信息?如果可以查到，需要快速对资料进行筛选和鉴别，得出有价值的结论；如果查不到有效信息，则需要教师在教学之前做好充分准备，提供足够的证据资源供学生讨论使用，以便学生得出适当的结论，完成本节课的核心知识。
案例5 “化学反应条件的优化——工业合成氨”教学设计
北京市通州区潞河中学 郭子亮
一、指导思想与理论依据
(一)问题解决思维的培养
“十三五”规划明确提出要“深化教育改革，把增强学生社会责任感、创新精神、实践能力作为重点任务贯彻到国民教育全过程。”培养学生的问题意识是落实创新思维的第一步，培养学生对问题的分析能力并最终掌握解决问题的基本方法是在课堂教学中落实创新人才培养的基本途径之一。课堂教学要创设研究性情境和氛围促进学生的创新精神和实践能力的发展。
(二)建构主义学习理论
着力培养学生的“核心素养”，课堂教学必须以学生为主，学生是学习活动的主体。依据建构主义学习理论，学生的知识不是通过教师传授获得的，而是在一定社会文化背景或情境下，利用学习资源，与他人(教师和学习伙伴)协作、会话和进行有意义建构(理解事物的性质、规律及事物之间的内在联系)而获得的。教师的主要作用，就是创设和利用学习环境，充分发挥学生的积极性、主动性和创造性。
(三)学生的认识发展规律
课堂教学设计要符合学生的认知规律，让学生经历从感知到理解再到应用这一逻辑过程。
二、教学背景分析
化学反应原理是化学的核心，教师要分析推理、规划设计，激发学生学习化学的兴趣，强化学生科学探究意识，促进学生学习方式的转变，在实践中培养学生的创新精神和实践能力。教师的教学设计要让学生通过讨论，进一步理解合作交流的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力，使学生具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力。
“化学反应条件的优化——工业合成氨”是针对我校学生开发的高层课程。这些学生乐于上网，善于搜索，自学能力强，问题意识强烈且有较强的动手能力。本节课主要以问题引导、学生思考讨论、自行设计等环节来培养和强化学生的质疑、思索和创造的能力。
三、教学目标
(1)通过“向空气要氮肥”这一问题的讨论，了解工业合成氨的反应原理；结合影响化学反应速率的因素以及勒夏特列原理理解合成氨的反应条件的选择，了解当前我国合成氨工业的现状以及合成氨工业需要解决的问题。
(2)通过查阅化学史料及化工文献，还原真实的科学研究历史，充分了解合成氨工业发展的主要线索，认识化学现象的本质，形成有关化学科学的基本观念。通过宏观辨识与微观探析，建构变化观念与平衡思想，进行证据推理和实验探究，培养化学核心素养。
四、教学重点和难点
教学重点:结合反应速率和平衡转化率进行合成氨工业条件的选择。
教学难点:如何根据反应的限度和反应速率综合分析合成氨的条件。
五、教学过程
“化学反应条件的优化——工业合成氨”教学过程
续表
续表
附录 学习效果评价设计
1.学习效果评价练习
(1)对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是( )。
①高温；②低温；③低压；④高压；⑤催化剂；⑥加氨；⑦除氨。
A.②④⑤
B.②④⑦
C.①④⑤
D.②③⑥
(2)在一定条件下，可逆反应N2+3H2⇌2NH3ΔH＜0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是( )。
A.加入催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B.加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C.降温，v正、v逆都减小，且v正减少的倍数大于v逆减少的倍数
D.加入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
2.学生的接受程度
□全部正确 □部分正确 □全部不正确，原因________
3.学生的课堂表现
□很积极 □比较积极 □一般 □不积极，原因________
六、教学反思
本节课在人教版教材中是没有的，但考虑到要学以致用，在应用中加深理解，在应用中体会科学的魅力，于是我们选择北师大王磊教授主编的山东科教版教材增加了这一课时。
(1)为学生提供了明确的学习课题，为学生课下的学习、查阅资料提出了明确的方向。从课堂上的反应看，学生的课下学习是有质量的。
(2)课堂教学中安排了演讲、小组讨论、相互质疑等活动，为充分发挥学生的学习主动性，培养学生科学探究精神和科学探究能力做了很好的探索。
(3)注重在化学课教学中培养学生的人文精神。通过对哈伯在科学上为人类所做出的贡献和他支持纳粹的比较，学生明白了科学是一把双刃剑，科学工作者一定要有良知。
(4)通过对各种影响反应条件的分析比较，帮助学生选择最合适的反应条件。这既让学生明白了合成氨的反应条件，也让学生学会了在比较中选择。
(5)通过对我国合成氨工业发展史的学习，学生增强了对社会主义祖国的自信心和自豪感。
(6)学生自主完成智慧学伴上的单元小测，是对本节课知识的扩展与巩固。
存在的不足:主要是课堂时间有限，一定程度上限制了学生充分讨论，限制了学生对问题的进一步探究，这都是以后需要进一步思考和改进的。
案例6 “以玉米为原料的有机化工‘畅想’”教学设计
北京市通州区潞河中学 郭子亮
一、指导思想与理论依据
《普通高中化学课程标准(2017年版)》指出化学学科核心素养主要包括以下五个方面:宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。学科核心素养的实现必须以知识教学为载体。课堂教学是发展学生学科核心素养的主阵地。教师要结合教学内容，根据学生的实际状况，为实现发展学科核心素养的目标，创造性地开发和使用教材，这就要求教师必须围绕化学学科核心素养精心设计教学内容。
二、教学背景分析
1.课程标准
《普通高中化学课程标准(2017年版)》的要求是:“通过本课程模块的学习，引导学生建立‘组成、结构决定性质’的基本观念，形成基于官能团、化学键与反应类型认识有机化合物的一般思路，了解测定有机物结构、探究性质、设计合成路线的相关知识，发展化学学科核心素养。”
2.教材分析
本模块设置了有机化合物的组成与结构，烃及其衍生物的性质与应用，生物大分子及合成高分子3个主题，特别强调认识有机化合物的分子结构，认识同一分子中官能团之间存在相互影响，认识在一定条件下官能团可以相互转化。要求学生能基于官能团、化学键的特点与反应规律分析和推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质。
3.学生分析
必修2已经初步学习了有机化学的基础知识，选修1初步学习了糖类、油脂和蛋白质的性质，为学习选修5奠定了很好的基础。本次课是学生学习完选修5后的复习课，因此教学重点是在更高层次上帮助学生建立知识结构，内化结构决定性质、性质决定用途的观念。
三、教学目标
(1)通过问题驱动，学生建立有机物相互转化的关系，强化模型认识能力，深刻理解有机物相互转化的反应条件和官能团反应的特征。
(2)通过书写有机反应的化学方程式，进一步强化宏观辨识和微观探析，深入理解有机物反应时断键的特征。
(3)学生能根据有机物结构推断其可能的性质，训练其演绎思维的能力。
(4)运用所学知识为东北丰富的玉米资源寻找化工出路，培养学生科学探究的精神，了解社会问题，承担社会责任。
四、教学重点、难点
教学重点:各类有机化合物的相互转化关系；官能团类型与有机化合物性质的关系。
教学难点:推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质与应用。
五、教学过程
“以玉米为原料的有机化工‘畅想’”教学过程
续表
续表
“以玉米为原料的有机化工‘畅想’”板书设计
(三)结合项目式学习，体验“做中学，学中做”
项目式学习(Project-Based Learning，PBL)源自美国教育家杜威(Dewey)倡导的“做中学(learning by doing)”，由克伯屈的设计教学法发展而来。它主张教师围绕真实的问题或挑战设计一系列体验和探究活动，学生需综合运用多种学科知识与技能来解决问题，并将最终的学习成果予以表达、交流与展示；学习过程始终伴随反思、评价、修正和多方支持。
项目式学习主要包括提出问题(项目选题)、规划方案(项目设计)、解决问题(项目执行)、评价反思(项目展示)4个环节。项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”。
基于项目的学习，实质上就是一种基于建构主义学习理论的探究性学习模式。情境是这种学习模式的四大构成要素之一。这种学习模式强调小组合作学习，学习者在学习过程中需不停地与同伴进行交流。同时它又是一种立足于现实生活，对现实生活中的问题进行解决的学习模式。学生通过主动探索现实问题，不断地解决疑难问题，从而获得更深刻的知识和技能，完成对知识的意义建构。
案例7 基于项目式学习的初中化学单元整体教学研究——以“做中学，学中做”泡腾片项目研究为例
北京市通州区潞河中学 任 娟
摘要:项目学习又称基于项目的学习，是以制作作品和产品的形式展示探究所得，从而完成学习目标的一种探究教学模式。本文以制作泡腾片为核心任务，将其作为学习明线，创设真实情境，设置学习任务；将化学基本观念培养作为暗线，研究方法从定性到定量逐步深入，注重从多视角认识物质和化学反应。通过引导学生运用已有知识主动探索未知、设计实验解决问题，最终完成泡腾片的制作与评价，将学科实践活动与学科知识学习有机整合，真正做到“做中学，学中做”，深刻感受化学学科价值。
关键词:项目学习 核心素养 单元整体教学
项目学习指的是以完成“项目作品”为形式，将知识和技能的学习融于解决真实情境和复杂问题过程的一种新型教学模式。本课程将项目思想引入基础教育课堂，对于提高学生的协作沟通能力、问题解决能力都会有十分重要的作用。基于项目学习的可选素材很多，情境创设真实可及，学生既熟悉又陌生，既有原知识基础又能得到进一步发展。项目学习有助于提高学生在新的情境下解决问题的能力，有助于学生自我建构学科核心知识、掌握解决问题的思路和方法，有助于学生科学精神和创新能力等核心素养的形成和发展。
《高中化学课程标准(2017年版)》指出化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。宏观辨识能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类，能从元素水平认识物质的组成、结构、性质和变化。证据推理是具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动，能发现和提出有探究价值的问题，能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。科学精神与社会责任是具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识，对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
项目学习与单元整体教学相融合。单元整体教学是以一个单元为一个整体，引导学生从整体入手、整体把握，紧扣单元训练项目把相关知识连为一条教学线索，使单元整体运转。在教学活动中充分体现以学生为主体，展示学生是学习和发展的主体，引导学生自主学习、自主探究、主动发展，注重能力的培养，促进学生自主实践活动，使学生的个人主体性达到很好的尊重和展现。单元主题教学包括在教材自然单元的基础上确定主题和打破自然单元整合单元主题两种方式。本研究采取的是跨自然单元确定整合单元主题。与项目研究相结合，将跨单元的知识进行整合，在学生初学化学阶段，实现对化学学科本质的认识。
一、项目单元教学设计说明
本项目研究运用泡腾片作为学习明线，创设真实情境，设置学习问题，以问题解决为主要学习方式；将化学基本观念培养作为暗线，研究方法从定性到定量逐步深入，注重从多视角认识物质和化学反应。通过引导学生运用已有知识主动探索未知，设计实验解决问题，最终完成泡腾片的制作与评价，将学科实践活动与学科知识学习有机整合，真正做到“做中学，学中做”，深刻感受化学学科价值。
(一)项目整体教学思路
“做中学，学中做”泡腾片项目整体教学思路
(二)本项目内容与初中化学核心内容的相关性
“做中学，学中做”泡腾片项目内容与初中化学核心内容的相关性
二、项目学习目标与重难点
(一)项目学习重点
宏观辨识培养:学生学会多角度认识物质，初步掌握从定性到定量角度研究物质，发展定量观念。
证据推理培养:学生能够初步建立有序分析的思维方法；建立猜想、目的、证据、结论间的关系，提升评价能力。
(二)项目学习难点
科学探究培养:学生能够依据实验目的，运用控制变量法设计方案，进行实验探究。通过泡腾片的制作过程，提升学生动手操作能力。
项目学习目标与重难点
三、项目实施过程
核心问题:情境引入品尝自制系列柠檬味饮料，引入核心问题——如何自制泡腾片?
讨论交流问题:自制泡腾片需要研究的内容有哪些?明确研究框架。
第1课时 泡腾片之“气”
“泡腾片项目研究”第1课时的认识发展
续表
“泡腾片项目研究”第1课时教学过程
续表
第1课时 泡腾片之“气”
“泡腾片项目研究”第1课时板书设计
第2课时 泡腾片之“料”
“泡腾片项目研究”第2课时的认识发展
“泡腾片项目研究”第2课时教学过程
续表
续表
第2课时 泡腾片之“料”
“泡腾片”项目研究第2课时板书设计
第3课时 泡腾片之“法”
“泡腾片项目研究”第3课时的认识发展
“泡腾片项目研究”第3课时教学过程
续表
续表
续表
第3课时 泡腾片之“法”
“泡腾片项目研究”第3课时板书设计
四、项目教学反思
第一课时主要是在泡腾片研究的大背景下开展的，主要涉及气体的检验和鉴别。在进行实验设计时，采取图示的方式，将图像展示与实践结合在一起，能够很好地帮助学生注意实验细节，加深对该知识的印象，提高了其化学学习的兴趣。这样就达到了在学习中得到快乐、在快乐中学习知识的目的。
学生在讨论过程中，思维非常活跃，其中有很多非常好的思路。对于泡腾片保质期的考虑，可以很好地与后续课时中辅料的添加与学习对接；对于泡腾片的原料进行选择，提出了考虑物质溶解性的问题，既有从反应物的角度又有从生成物的角度考虑的，非常全面。这一问题的探究，在原来教学设计中，考虑到学生并没有学习溶液的相关知识，本不想过多探讨。但又考虑到学生的思维发展，因此在设计第二课时时，在药品的选择方面，进行了多组实验，其中的影响因素分析，就涉及溶解性内容，进一步落实了多角度认识物质和反应的学习目标。
第二课时主要是通过实验的方式，选出适合制作泡腾片的主要原料，通过初步定性实验多角度认识碳酸盐与酸的反应。学生能够通过物质状态以及溶解性等问题进行讨论，初步选出原料，再通过定量实验，确定主要原料。此过程，既锻炼了学生的动手实践能力，也提升了学生对实验信息进行加工和改进实验的能力，做到了尊重实验事实和证据。
第二课时的设计，依据学生的实际情况也可以做以下调整，更好地解决学生对加水与不加水反应的认识问题。
第二课时设计修改方案
第三课时因为时间有限，对于泡腾片的制作步骤的讨论未展开，如果时间允许还可以再展开些。
第三课时设计修改方案
对于辅料的添加与否、添加量的选择，也可以通过实验获得结论。
实验设计修改方案
制作的延续性。学生可以在家里，添加不同味道的果珍粉或白糖等制作不同味道的泡腾片。随着不断学习化学知识与方法，学生还可以尝试制作不同功能的泡腾片。
自制泡腾片的展示与评价，能够很好地激发学生的积极性。评价角度的多样化，让学生既有知识的成长，又能收获成功的喜悦。在测定气体量装置的评价过程中，学生能够从操作、物质性质、定量等角度进行分析，思路非常活跃。
开展基于项目的学习。创设真实情境，设置学习任务，以问题解决为主要学习方式，开展学科实践活动。通过引导学生运用已有知识主动探索未知，设计实验解决问题，最终完成泡腾片的制作与评价，将学科实践活动与学科知识学习有机整合。项目式的学习提高了学生的参与度，提供了获得更多知识的学习机会，发展了综合技能，学生获得更大的收获。
三、重视实验过程，培养证据分析能力
(一)基于实验探究的教学实践
化学是一门以实验为基础的学科，化学实验是学生最感兴趣的化学学习方式之一。在教学中，可以通过创设实验问题情境，提高学生实验探究能力。化学实验具有深刻的认识论、方法论和教学论功能。化学实验能为学生认识化学科学知识提供实验事实，学生通过感知物质及其变化的实验现象，获得化学实验事实，从而在此基础上形成化学概念，认识化学理论，这就是化学实验的认识论功能。化学实验不仅是一种实践活动，还是一种重要的感性认识方法，是落实科学探究与创新意识素养的重要手段。化学实验可以使学生经历科学实验的一般过程，学习实验方法，这是化学实验的方法论功能。化学实验能够通过创设生动活泼的化学教学情境激发学生的化学学习兴趣，促进学生探究物质及其变化规律，具有较强的动机功能，这是化学实验的教学论功能。
化学实验教学主要包括演示讲授式、实验归纳式、实验演绎式和实验探究式等。其中实验探究是最常用、最主要的一种形式。实验探究是一种以科学证据为基础，综合运用所学的化学科知识与化学实验技能、科学过程与科学方法来展开的一种活动。实验探究是研究事物的重要方法，通过获取证据、分析证据，来进行预测和推理，以及做出合理的解释，得出探究结论，因此实验探究对于发展学生“证据推理”素养具有重要价值。在这一活动中，学生要秉持科学观念，要具有良好的科学态度和科学精神，要客观求实和避免偏见。因此，实验探究对于学生促进科学素养的全面发展，具有不可替代的作用。
案例8 基于实验探究的证据意识的培养:“慧眼”识离子——未知溶液中离子的检测和判断
北京市通州区潞河中学 王珍珍
一、指导思想和理论依据
离子反应的相关内容属于化学基本概念范畴。以学生认识素养发展为核心注重化学知识认知功能的实现，同时也要注重对具体性知识的学习和思考，因为最终目的是把具体知识作为载体和工具，帮助学生建构和形成对化学的认识。关注“离子反应的发生条件”“离子方程式的书写方法”等内容对于学生从微粒及其相互作用的角度认识溶液中的化学反应有促进作用，有助于初步建立起研究水溶液系统的思路方法。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
离子反应是高中化学的核心概念，它研究的是水溶液中物质微粒间的相互作用及其规律，其上位概念是微粒间的相互作用。在高中化学必修1中，离子反应讨论的是酸、碱、盐在水溶液中反应的特点和规律，包括离子反应的本质、发生条件、表示方法等主要内容，涉及除杂、离子检验、离子共存等。
“失标签问题”是离子反应的具体应用，本案例设计真实情境，将失去标签的八种离子提供给学生，要求学生用已学知识设计实验方案，并动手进行分离和鉴别。在实验中通过对异常现象的分析和判断，资料的查阅和辅助，学生进一步分析出解决实际问题的方法，形成思路。
2.学习者分析
学生感觉离子的鉴别、除杂顺序等内容较难。因此本节教学既要完善离子反应的发生条件，也需要关注学生解决问题能力的提升。为此在教学中以“失去标签的试剂鉴别”为素材，将离子反应的知识置于真实的情境中，使学生在识别离子的过程中掌握离子鉴别方法。
三、教学目标
(1)熟悉各离子的颜色；培养学生观察、注意细节及在实验现象中寻找证据的能力。
(2)熟悉离子反应发生的条件；理解离子共存问题。
(3)通过离子性质和离子间的反应判断未知离子，设计实验方案，落实离子方程式的正确书写。
(4)培养学生环保意识，提出污水处理的方法。
四、教学重点和难点
教学重点:离子的性质和离子间的反应。
教学难点:实验方案的设计和描述。
五、教学过程
“‘慧眼’识离子”教学过程
续表
六、教学思考
(一)提出真实问题，在实践中建立离子反应发生的条件
课堂导入从实际问题出发，以实验室多种失去标签的试剂为情境提出问题，激发学生的探究欲望，指导学生思考并给出合理的方案，通过比较分析，获得最佳的检测方法。通过小组合作进行实验探究，在真实的实验中体会不同试剂的特点，即通过现象观察区分不同试剂的性质。与以往的教学不同，整个活动在学生的探究中不断修正、不断调整，发现不同离子的特点，结合生成气体、沉淀或者络合物的颜色、状态等，在实验探究过程中形成离子反应的反生条件，并进行归纳和总结。
本节课使用了实际工厂废水排放的处理案例。在一条鱼、虾绝迹的小河边有四座工厂:甲、乙、丙、丁，它们排出的废液里，每个工厂只含有Na2CO3、FeCl3、Ca(OH)2、HCl中的一种。某环保小组对河水检测时发现:①甲处河水呈乳白色；②乙处河水呈红褐色；③丙处河水由浑变清；④丁处产生气泡，河水仍清；⑤M处水样的pH小于7。通过分析各工厂所在的上下游位置，考虑实际工厂的综合排污问题，将实际问题真实放在学生面前，提高学生解决问题的能力，激发其责任感。
(二)从微观视角分析离子成分
课堂上，通过鉴别失去标签的试剂，使学生看到试剂后能说出离子的成分，并分析离子的特点和种类。这一过程将宏观的知识微观化，将肉眼无法看到的离子有形化，并分析离子间的反应，从微粒间相互作用的角度进一步揭示生成沉淀、气体或水等的本质，让学生进一步认识离子反应发生的结果以及微观解释，进而得出离子反应发生的条件，书写出正确的离子方程式。
基于离子视角认识反应，借助离子方程式理解和描述反应实质，体会离子方程式的优势和意义，是从以往宏观物质的角度到微观离子角度的转变。
(三)关注异常现象的发生，培养学生观察能力
在区分试剂、探究离子性质的过程中，鼓励学生认真观察，积极发现实验过程中的异常现象。在进行FeCl3与Na2CO3和NaOH的鉴别筛选时，将两种溶液加入FeCl3中，几乎都生成了红褐色沉淀，但是加入NaOH的颜色略深一些。Na2CO3加入FeCl3后，不仅有沉淀，而且有微小的气泡生成。学生对产生的气泡充满好奇，由此引导学生用已学知识推测气体成分，并根据微观离子成分分析可能是CO2，从更深入的角度理解和探索Na2CO3和NaOH两种溶液的区别和FeCl3溶液的特点，为选修四“水溶液的离子平衡中盐类的水解”的学习奠定一定的基础。
有的学生将KSCN加入CuSO4中，观察到溶液颜色变成了明亮的绿色，再加多一些KSCN，有黑色不溶物生成，倒去溶液，有白色物质附在试管壁上，这些异常的现象激发了学生深入探索化学的奥秘。从实验的异常现象引导学生思考的方向，为后续选修3中配合物的学习打下了基础。实验中的异常现象会使学生记忆深刻，并且有助于后续知识的学习和化学探索意识的提升。
从课后的学生访谈和测验结果看，大部分学生通过本节课的学习，形成了解决问题的思路和方法，并能初步从微观离子角度看待溶液和溶液中的反应，对离子间发生条件有了一定认识。真实的问题情境、直观的化学实验现象可以帮助学生用化学用语表示化学变化，更有利于学生培养由宏观现象到微观本质的理性思考。真实的情境，有助于学生身临其境地思考化学问题，增强其社会责任感和参与意识。
本案例说明，通过对离子的识别和检测、实验现象的分析、异常现象的解释、分析离子反应发生的条件，培养了学生宏观辨识与微观探析、证据推理以及科学探究的科学素养。
案例9 基于证据推理核心素养培养的教学案例研究——以初中化学“科学探究专题复习课”为例
北京市通州区潞河中学 任娟
摘要:“证据”是科学探究过程中资料、数据、原有认知的总称，是科学探究的根本，是用以认识和解释已有知识经验和客观世界的依据。《高中化学课程标准》指出化学学科核心素养包括证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等。本文借助智慧学伴平台对学生学习过程的科学评价，设计了以碘为中心，以指纹显现、碘的溶解性比较和碘遇淀粉变蓝等实验为载体的系列问题探究。在探究过程中，引导学生明确证据，多角度收集证据，进行证据分析，能通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论与证据之间的逻辑关系，进一步巩固运用控制变量法，由单一变量控制到多变量控制，逐步让同学们体会科学研究的实质过程。
关键词:证据意识 证据推理 科学探究
“证据”是科学探究过程中材料、数据、原有认知的总称，是科学探究的根本，是用以认识和解释已有知识经验和客观世界的依据。美国著名科学哲学家G.萨顿在《美国百科全书》中把科学理解为:“科学为系统化的实证知识”。我国学者郭湛在《中国大百科全书·哲学》中认为:“科学是以范畴、定理、定律形式反映现实世界多种现象的本质和运动规律的知识体系。”众多对科学本质的理解中一致认同的是:科学是一种实证的系统。不懂得科学的本质是“严谨和证据”，就不可能真正地学习科学。
《中国学生发展核心素养》指出科学精神主要有理性思维、勇于探究、问题解决三个方面。理性思维的重点是:崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。勇于探究是具有好奇心和想象力，能不畏困难，有坚持不懈的探索精神，能大胆尝试，积极寻求有效的问题解决方法。问题解决是善于发现和提出问题，有解决问题的兴趣和热情，能依据特定情境和具体条件，选择制定合理解决方案，具有在复杂环境中行动的能力。《高中化学课程标准》指出化学学科核心素养包括证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等。具有证据意识，即能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。
本文以中考一轮复习后为背景，基于智慧学伴平台学生学习过程的科学评价，为提高中考化学复习教学的有效性，设计了这节智慧学伴平台下“科学探究专题复习课”，浅谈了侧重证据推理核心培养的课堂教学活动。
一、在课堂中培养学生证据推理能力的价值
(一)基于证据的探究式学习有助于提高学生的核心素养
基于证据的探究式学习促使学生学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取证据，并善于对“证据”进行分析推理。特别是在探究碘遇淀粉变色的过程中，将手持技术运用到探究实验中，使数据更为精准，有助于学生理解重难点，充分发挥了信息技术的优势，提高了学生利用信息技术解决实际问题的能力。
(二)基于课程标准、教材及中考考查的需要
课程标准、教材及中考考查要求
下图是智慧学伴平台给出的通州区一模考试试卷中，对于核心素养考查的力度分布图，由此可以看出对于学生的实验探究与创新意识和证据推理与模型认知的考查力度很大。
核心素养考查分布图
(三)基于学生发展需要
本文作者在准备复习课时，对本班学生在通州区一模考试中的情况进行了分析。具体情况如下:
能力水平分析
迁移创新
通过分析可以看出，本班学生在分析解释和简单设计方面与本校平均水平相比，弱势比较明显，在推论预测方面表现略微突出，但是在复杂推理方面没有达到本校平均水平，仍有很大的进步空间。
分析试卷中21、23题的得分情况:21题为单一变量控制的基础实验题，对应的知识是有关溶液的溶解性比较的问题。23题是典型的科学探究问题。可以看出，在基础实验部分，学生对于控制变量法的运用不太好，依据现象推理分析得出结论的准确性有待提高。在科学探究问题中，大多数学生对于题目中给出的证据认识不够全面，收集证据意识不强，导致观点、结论和证据之间的逻辑关系建立不够完善，仍有很大的进步空间。
二、设立教学目标和重难点
(1)在探究活动中，引导学生明确证据，多角度收集证据，进行证据分析。能通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论与证据之间的逻辑关系。这也是本课教学难点。
(2)能在教师指导下及通过小组讨论，根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识，由单一变量控制到多变量控制，能够灵活运用控制变量法。自主设计实验方案，得出结论，理解其中所蕴含的科学思想。这也是本课教学重点。
(3)通过对实验现象的分析及对数据等信息的处理，培养学生尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度。
三、教学过程设计
(一)寻找指纹，感知证据
引导学生讨论。问题1:咱班有位同学，课前在每组的滤纸条上都留下了自己的食指指纹，你能选用所给药品将指纹显现出来吗?学生根据已有实验药品，讨论实验方案。并通过分组实验，运用碘熏法显现指纹，初步感知证据，体会已有知识及资料查阅对问题推理的重要性。
(二)指纹显现原理讨论明确证据
引导学生讨论。问题2:纸张上的手印，遇到碘为何会显现出来?是碘发生反应还是溶解了?如何证明?问题3:比较碘在水、食盐溶液、油中的溶解性，你需要考虑哪些因素?学生讨论分享自己的猜想，并设计实验方案，分组进行实验验证。然后进行小结。这一过程注重培养学生证据意识，自觉运用所给资料进行推理。单一变量的控制变量法的运用，旨在培养学生自主探究的科学精神。
(三)多角度收集证据
引导学生讨论如何检验显现后的指纹上留有碘单质。讨论问题4:显色反应可能受哪些因素的影响?通过分析讨论，设计实验探究温度和淀粉液浓度对显色反应的影响。实验条件:温度(25℃～100℃)、淀粉浓度(0.0005%～0.05%)以及饱和碘水。学生交流设计思路，完善实验设计。教师演示实验探究温度对显色反应的影响和运用手持色度传感器，探究室温下淀粉浓度对显色反应的影响。师生共同小结:如何收集证据进行推理。推理过程既是证实也是证伪的过程。小组讨论，展示设计结果，运用多变量的控制变量法。引导学生利用已有资料，科学、有效地进行实验，明确各变量在各实验中的作用及影响，从而得出实验结论。运用手持技术等手段多种角度收集证据，让学生体会证据的重要性，学会运用证据，同时体会化学实验中证据收集的重要性。
(四)直击高考，证据运用
回顾例题2018年调研卷科学探究题，学生再次看碘遇淀粉变蓝这一问题。讨论后，寻找题目中给出的证据，完成本题的推理过程。通过本例题整理科学探究题解题思路，再次梳理在问题中收集证据、完成证据推理的综合运用。
四、本课教学效果评价
(一)试题评价
本节课后评价，主要采取了试题评价，学生在北京师范大学智慧学伴平台上完成。题目如下:
某小组同学在查阅“氢氧化钠使酚酞变红的原因”时，看到了以下资料。
i.实验室所用酚酞溶液pH＜8。溶液中，酚酞的分子结构会随着pH的改变而改变，不同的结构在溶液中会表现出不同的颜色，具体如下表所示。
酚酞的分子结构和颜色
ii.醌式结构的酚酞能与H2O2溶液发生反应，生成无色物质，该物质在溶液中的颜色不会随着pH的改变而改变。
iii.NaOH溶液浓度越大，溶液pH越高。
该小组同学对上述资料产生了兴趣，决定对酚酞溶液颜色的变化开展探究。
【进行实验】
实验
续表
【解释与结论】
(1)实验1-1中，可以观察到的实验现象是_______。
(2)实验1-2中，溶液红色褪去的原因是________(用化学方程式表示)。
(3)实验1-3的目的是验证“pH＞13时，红色酚酞溶液会变成无色”，请补全实验操作________。
(4)由实验2-1可以得到结论:H2O2能使变红的酚酞褪色，_______。
(5)实验2-2的目的是_______。
(二)评价数据分析
在智慧学伴平台上，统计学生答题情况。由数据统计可以看出，本节课后，学生对于氢氧化钠使酚酞变红的原因这一迁移问题的探讨，60%的学生都能达到优秀以上水平，90%同学能达到合格水平。只有个别学生对于科学探究问题仍存在问题。
评价分析1
评价分析2
学生能力表现方面，由以上数据与课前调查数据对比分析可以看出，学生在分析解释和简单设计方面，都有了很显著的提高，复杂推理能力和系统探究方面，也有了很大的进步，说明本节课的教学目标完成得很好。
五、教学特色反思
(一)培养学生证据意识，能多角度收集证据
面对科学探究问题，如果只单纯记忆，会令学生既感疲惫不堪，又缺乏兴趣，且根本无法解决问题。本节课以碘为中心，以指纹显现和碘遇淀粉变蓝这两个小实验为载体，进行了系列问题的探究。在探究过程中，引导学生明确证据，如已有知识、查阅资料、实验等，多角度收集证据，尤其是实验证据的收集，包括传感器的运用，通过手持技术获取精准的实验数据，形成基于数据分析的学习方式，能通过分析推理加以证实或证伪，建立观点、结论与证据之间的逻辑关系。
(二)灵活运用控制变量法进行科学探究
在真实情境中发现问题，建立多因素之间的联系，利用主要影响因素分析实验原理，应用控制变量法自主设计实验方案，得出结论，帮助学生理解其中所蕴含的科学思想。通过控制变量法的运用由简单到复杂，由单一变量控制到多变量控制，逐步让同学们体会科学研究的实质过程，为今后的课题研究打下基础。
(三)充分体现化学是一门理论与实践相结合的科学
将传统实验手段与新型的手持技术相结合，获取精准的实验数据，发挥信息技术的优势，提高学生利用信息技术解决实际问题的能力。通过碘的系列实验探究，强化学生对物质溶解性的认识及反应影响因素的认识，充分发挥学生的创造力和解决问题的能力，培养尊重事实和证据的严谨求知态度，充分体会化学是一门理论与实践相结合的科学。
(二)基于手持技术的校本课程
课程是指各级各类学校为了实现培养目标而开设的学习科目及其过程的总和。课程是教育的核心。校本课程是基于学生需要、结合学校资源优势、体现学校办学宗旨的，由学校自行确定的补充课程。校本课程的合理开发既能对课堂教学进行补充、拓展，又有利于发展学生科学探究的意识与能力。我校一直重视化学校本课程的开发，尤其是化学实验部分，先后开发了“课外实验”“科学探案”“手持技术在化学实验中的应用”等校本课程。这些以实验为核心的校本课程的开发，有利于学生了解什么是证据，有什么途径获取可靠证据，怎么基于证据进行推理学习，进而帮助其形成基于“证据推理”的科学探究思路和方法，最终实现运用科学的、严谨的思维方式认识事物、解决问题、指导行为的目标。
随着科技进步和时代发展，手持技术在中学化学实验中的运用越来越广泛。“手持技术”(held technology)又称“手持实验技术”，是由数据采集器、传感器(又称为探头)和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统。将手持技术与网络技术整合构成的现代科学实验室称为“掌上实验室”。手持技术在化学实验中应用主要有以下特点:
(1)便携:数据采集器和传感器都较小，方便携带，如果配套10英寸的平板电脑形式的超级数据采集器，还可随时随地进行定量实验。
(2)实时:数据变化过程与实验过程同时进行，与计算机连接，就能显示反应过程中的实时数据；与微型摄像头连接，就能将实验的整个操作过程演示出来并储存在计算机的硬盘中；实验后可以重复演示。
(3)准确:既可以用仪器或电脑自动收集数据，又可以人工控制收集；传感器分辨率高，完全符合中学对实验数据准确度的要求。
(4)直观:手持技术可以通过图像、图表等多种形式动态实时地显示实验的变化过程；可以查看任意时刻、时段或整个过程的实验数据。
(5)整合:当数据采集完毕后，可以对数据图像的坐标系进行缩合。在选定一段图像后，可以对其进行多重函数的拟合、积分、求导等操作，还可以对系统变量(采集数据)和自定义变量进行数学计算，实现了数据采集、数据显示、数据处理的全方位整合。
传感器是手持技术中的核心组成部分。中学化学实验过程中常用的传感器有:温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器、二氧化碳传感器、溶解二氧化碳传感器、电导率传感器、电压传感器、电流传感器、绝对压强传感器、色度传感器、浊度传感器等。
作者所在学校化学教研室开设了多学期的“手持技术在化学实验中的应用”校本课程，完成了“酸、碱、盐在水溶液中的电离”“离子反应”“电解质与非电解质”“弱电解质”“水和乙醇中氢原子活泼性的探究实验”“第三周期元素性质的比较”“化学能与热能的相互转化”“中和热的测定”“外界因素对化学平衡的影响”“金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀”“对比催化剂对乙酸乙酯水解的影响”等多个数字化实验。每期校本课程后学生都展示其研究成果。通过数字化手持技术实验的开展，使常规实验教学得到创新，手持技术以其多样的传感器和强大的数据处理能力使传统实验中因实验条件的限制无法实现的实验成为可能，学生难以理解的抽象概念原理也变得清晰明了，同时进一步加强了学生对宏观现象和微观实质的联系与辨析、体会到证据推理在化学学习和研究中的重要意义。以下简要介绍在几个校本课程中开设并完成的实验。
实验一:中和热的测定
实验目的:了解中和反应过程中的能量变化，测定中和热。
试剂和仪器:氢氧化钠固体、盐酸、蒸馏水、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、天平、温度传感器等。
实验过程:
(1)分别配制1mol/L氢氧化钠、盐酸溶液。
(2)取25mL氢氧化钠溶液于烧杯中，连接温度传感器。
(3)启动传感器进行测量，迅速倒入25mL盐酸溶液，记录并分析数据。
实验结果:
“中和热的测定”实验结果
实验分析:
从图像可以清晰看到，加入盐酸后，溶液温度由28.50℃迅速升高到34.40℃，随后温度逐渐降低。可见，中和反应是放热的，但一段时间后，热量逐步散失，温度开始逐步下降。从图像中能够直观感受温度迅速升高后缓慢下降的过程。
测量反应放出的热量:
计算生成1mol H2O时的焓变:
从数据上看，与理论值-57.3kJ/mol 有一定差距，推测装置的绝热性不是很好，在加入盐酸进行反应的过程中不可避免地有热量损失。
实验二:水、乙醇中氢原子活泼性的探究
实验目的:通过等量Na与C2H5OH、H2O的反应现象探究羟基中氢原子的活泼性，并通过运用手持化学实验技术的器材和知识对其成因进行进一步的分析。
试剂和仪器:钠、乙醇、蒸馏水、玻璃棒、镊子、小刀、滤纸、玻璃片、pH传感器、温度传感器等。
实验过程:
(1)取两块相同大小的钠，用滤纸将表面煤油擦拭干净。
(2)分别取20mL乙醇、20mL蒸馏水于烧杯中，连接pH传感器。
(3)启动传感器进行测量，分别将钠放入乙醇、水中，记录并分析数据。
“水、乙醇中氢原子活泼性的探究”实验装置图
实验结果:
将钠块放入水中，钠浮在水面上，熔成闪亮的小球，并四处游动，发出“嘶嘶”的声音。钠球迅速变小，最后消失。所收集气体在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰。
将钠块放入酒精中，钠沉于无水酒精底部，不熔成闪亮的小球，也不发出响声，反应缓慢。所收集气体在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，倒扣在火焰上方的干燥烧杯内壁有水滴生成。
数字化实验结果:
钠与水反应温度—时间、pH—时间图像
钠与乙醇反应温度—时间、pH—时间图像
实验分析:
从实验现象看，钠和水反应比与乙醇反应剧烈得多。从手持传感器的数据分析可以看出，将钠投入水中后，溶液pH不断增大，由7逐渐增大到11.07，溶液温度由16℃迅速升至18.3℃后缓慢降至17.34℃。将钠投入乙醇中后，溶液pH变化不明显，温度变化也不明显，由15℃缓慢升至15.35℃。
综上所述，水中的氢原子比C2H5OH中的氢原子更活泼，这是由于乙醇的C2H5—部分对O的另一端的H原子有影响，使其极性更弱，从而使-OH中的H原子极难断裂并电离成H+。
实验三:压强对化学平衡的影响
实验目的:探究压强对平衡移动的影响，加深学生对可逆反应的理解。
试剂和仪器:浓硝酸、Cu片、氢氧化钠溶液、注射器、溴蒸气、具支试管、大试管、橡胶塞、橡皮管、压强传感器。
“压强对化学平衡的影响”实验装置图
实验过程:
(1)在一个用橡皮管与小试管连接的大试管中放一Cu片，倒入少许浓硝酸后，立刻塞上橡胶塞，手持大试管，直到其产生的气体全部导入到具支试管中。
(2)将压强传感器连接到具支试管的具支口，注射器的针头插入具支试管的橡胶塞。
(3)开始采集数据，将注射器迅速拉伸至一定刻度，测量压强变化。
(4)再将注射器迅速压缩至一定刻度，测量压强变化。
(5)重复操作，停止采集数据，保存数据。
(6)处理废气。
实验结果:
压强对平衡的影响
实验分析:
(1)宏观现象分析:快速压缩时，气体体积减小，浓度增大，气体颜色因而加深，化学反应2NO2(g)⇌N2O4(g)正向进行，气体颜色渐渐变浅，最后反应达到化学平衡状态，颜色不再改变。
(2)微观分析:增大压强，正逆反应速率都增大，但气体分子数多的一边反应速率增大程度大于气体分子数少的一边，平衡将向着气体分子数少的方向移动。从图像上可以看到，向下压缩注射器活塞这一瞬间，气体压强迅速增大(体积变小的结果)，然后缓慢下降(平衡移动的结果)，一段时间后保持稳定，达到新的平衡状态，但新平衡状态的压强比压缩前仍要大。向上抽动注射器活塞这一瞬间，气体压强迅速减小(体积变大的结果)，然后缓慢增大(平衡移动的结果)，一段时间后保持稳定，达到新的平衡状态，但新平衡状态的压强比压缩前仍要小。
由此可见，增大体系压强，平衡向压强减小(气体分子数变少)的方向移动；减小体系压强，平衡向压强增大(气体分子数变多)的方向移动。但无论哪种改变，都只能“减弱”压强的影响，而不能消除这种影响。
实验四:探究电解质在水溶液中的行为
Ⅰ 认识电解质、非电解质
实验目的:利用电导率传感器，根据溶液电导率的大小判断是电解质还是非电解质。
试剂和仪器:硫酸、碳酸氢钠固体、无水乙醇、蒸馏水、电导率传感器、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、天平等。
实验过程:
(1)分别配制0.1mol/L硫酸、碳酸氢钠溶液、蔗糖溶液。
(2)将配制的硫酸、碳酸氢钠溶液、无水乙醇、蔗糖溶液和蒸馏水分别装入烧杯中，连接电导率传感器。
(3)启动电导率传感器进行测量，并对数据进行分析。
实验结果:通过电导率传感器测量各溶液电导率。
各溶液电导率
实验分析:通过数据分析，可观察到，不同物质在水溶液中导电能力是不一样的。有一些电解质在水溶液中可以发生电离，产生可自由移动的离子，从而在电极上发生氧化还原反应而导电，如硫酸、碳酸氢钠。可用电离方程式表示这些电解质在水溶液中的行为:
一些非电解质在一定条件下只以物质分子的形式存在，不导电，如乙醇、蔗糖等大多数有机物。可以通过测溶液导电率，判断物质在水溶液中的电离情况。
Ⅱ 认识影响电解质导电能力的因素
实验目的:定量验证电解质导电能力强弱。
试剂和仪器:氯化钠、硫酸钠、蒸馏水、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、天平、电导率传感器、温度传感器等。
实验过程:
(1)推测哪些因素会影响溶液的导电能力?设计实验验证，并填写下表。
实验方案
(2)分别配制0.1mol/L NaCl溶液、0.05mol/L NaCl溶液和0.1mol/LNa2 SO4溶液。
(3)将0.1mol/L NaCl溶液、0.05mol/L NaCl溶液分别装入烧杯中，连接电导率传感器。
(4)启动电导率传感器进行测量，并对数据进行分析。
(5)将0.1mol/L NaCl溶液和0.1mol/LNa2SO4溶液分别装入烧杯中，连接电导率传感器。
(6)启动电导率传感器进行测量，并对数据进行分析。
(7)将等体积两份0.1mol/L NaCl溶液分别装入烧杯中，同时连接电导率传感器及温度传感器。
(8)给其中一份NaCl溶液加热，启动电导率传感器、温度传感器进行测量，并对数据进行分析。
实验结果:
(1)探究浓度对电解质导电能力的影响。
通过电导率传感器测量0.1mol/L、0.05mol/L NaCl溶液的电导率，数据如下:
0.1mol/L、0.05mol/L NaCl溶液的电导率
(2)探究离子所带电荷数对电解质导电能力的影响。
通过电导率传感器测量0.1mol/L NaCl溶液、Na2SO4溶液的电导率，数据如下:
测量0.1mol/L NaCl溶液、Na2SO4溶液的电导率
(3)探究温度对电解质导电能力的影响。
利用温度传感器、电导率传感器测量0.1mol/L NaCl温度及电导率变化情况，并绘制溶液温度—电导率图像。
温度对氯化钠电导率的影响
实验分析:
(1)通过测定不同浓度NaCl溶液的导电率，发现0.1mol/L NaCl溶液导电能力强于0.05mol/L NaCl溶液，推测其他条件一样的情况下，浓度越高，电解质的导电能力越强。
(2)通过测定同浓度NaCl和Na2SO4溶液的电导率，发现Na2SO4溶液的导电能力强于NaCl溶液，推测其他条件一样的情况下，离子所带电荷数越大，溶液的导电能力越强。
(3)通过NaCl溶液电导率—温度变化，可以观测到温度越高，溶液导电能力越强。
(4)综上分析，溶液的导电能力应与溶液浓度、离子所带电荷数、温度有关。
Ⅲ 认识弱电解质的电离平衡
实验目的:认识弱电解质的电离平衡，理解外界条件对弱电解质电离平衡的影响。
试剂和仪器:冰醋酸、蒸馏水、铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管、天平、电导率传感器、温度传感器等。
实验步骤:(1)温度对醋酸电导率的影响。
实验过程:
①配制0.1mol/L的乙酸溶液。
②将0.1mol/L乙酸溶液装入烧杯中，连接温度传感器、电导率传感器。
③加热乙酸溶液，启动电导率传感器、温度传感器进行测量，并对数据进行分析。
温度对醋酸电导率影响装置图
醋酸温度—时间图
醋酸电导率—时间图
醋酸电导率—温度图
实验分析:
如图所示，可以清晰看到电导率变化和温度变化趋势相同。其他条件不变的情况下，醋酸电导率随温度升高而升高。这是因为CH3COOH
H++CH3COO-是吸热的，升高温度，平衡正向移动，溶液中离子浓度增加，电导率增大。
(2)浓度对醋酸电导率的影响。
实验过程:
①将20mL冰醋酸倒入烧杯中，连接电导率传感器。
②启动电导率传感器，并同时往冰醋酸中缓慢倒入蒸馏水。记录结果，并对数据进行分析。
实验结果:
往冰醋酸中逐渐加水电导率—时间图
实验分析:
冰醋酸因没有电离，测其电导率为0，当往其中逐渐加水后，可以看到电导率先增大后减小。这是因为加入水的瞬间，醋酸开始电离(CH3COOH
H++CH3COO-)，溶液中离子浓度瞬间增大，溶液电导率也瞬间增大，随着加水量的增多，虽然电离平衡不断正向移，醋酸电离出的离子物质的量不断增大，但溶液体积变化对溶液中离子浓度影响更大，离子浓度逐渐减小，溶液电导率又开始逐渐减小。
Ⅳ 离子反应
实验目的:认识离子反应发生的条件及本质。
试剂和仪器:硫酸钠溶液、氯化钠溶液、硫酸溶液、蒸馏水、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、天平、电导率传感器等。
实验过程:
(1)取20mL硫酸钠溶液于烧杯中，连接电导率传感器。
(2)启动电导率传感器进行测量，并逐滴加入氯化钠溶液，记录数据。
(3)另取20mL氢氧化钡溶液于另一烧杯中，连接电导率传感器。
(4)启动电导率传感器进行测量，并逐滴加入硫酸溶液，记录数据。
(5)分析两次实验现象及数据。
实验结果:
硫酸钠中加入氯化钠电导率—时间图
氢氧化钡中加入硫酸溶液电导率—时间图
实验分析:
(1)实验现象。
①往硫酸钠中加入氯化钠溶液，始终没有明显现象，同时电导率—时间图像略有减小。
②往氢氧化钡中滴加硫酸，溶液中逐渐产生白色沉淀，电导率也逐渐减小，继续滴入氢氧化钡溶液，电导率数值又逐渐增大。
(2)实验分析:
①往硫酸钠中加入氯化钠溶液，始终没有明显变化，同时电导率—时间图像略有减小。这是因为Na2SO4＝2Na++SO2-4，溶液中存在较多Na+和SO2-4，电导率数值大，当滴入氯化钠后，因为NaCl＝Na++Cl-，溶液导电率并未明显变化，说明溶液中离子浓度基本不变，并未发生离子反应。溶液电导率下降的主要原因是同浓度下氯化钠溶液离子浓度小，加入氯化钠后相当于稀释了硫酸钠，溶液中离子浓度降低，电导率下降。
②往氢氧化钡中滴加硫酸，因为氢氧化钡是电解质，在溶液中存在如下电离(Ba(OH)2＝Ba2++2OH-)，溶液中存在较多Ba2+和OH-，电导率数值大；当滴入稀硫酸后，逐渐产生沉淀并且电导率数值也在逐渐变小最后接近为0，说明在氢氧化钡溶液中的离子数目因发生离子反应Ba2++2OH-+2H++
＝BaSO↓+2H2O后逐渐减小；当滴入过量的硫酸溶液时，过量的硫酸又发生了电离(H2SO4＝2H++
)，所以溶液中离子浓度又增加，电导率又会增大，曲线又会上升。
由此可见，离子反应的发生必须向着离子浓度减小的方向进行，溶液电导率必然发生明显变化。
Ⅴ 酸碱中和滴定
实验目的:利用传感器绘制酸碱中和滴定曲线，认识中和滴定过程中pH的突变。
试剂和仪器:氢氧化钠固体、盐酸、蒸馏水、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、天平、pH传感器等。
实验过程:
(1)分别配制0.1mol/L氢氧化钠、盐酸溶液，将盐酸溶液装入酸式滴定管。
(2)取20mL氢氧化钠溶液于烧杯中，连接pH传感器。
(3)启动电导率传感器进行测量，同时旋开酸式滴定管活塞开始滴定，记录并分析数据。
(4)尝试用氢氧化钠溶液滴定盐酸，记录并分析数据。
实验结果:
用盐酸滴定氢氧化钠溶液
用氢氧化钠滴定盐酸溶液
实验分析:
从实验图像可以清晰看到，无论是用盐酸滴定氢氧化钠溶液还是用氢氧化钠滴定盐酸溶液，开始滴加时溶液的pH变化都非常缓慢，但在pH接近7的时候pH变化非常迅速，出现了明显的突跃现象。
实验五:乙酸乙酯水解有关问题探究
实验目的:加深乙酸乙酯水解原理的理解；认识影响水解反应的条件。
试剂和仪器:氢氧化钠固体、乙酸乙酯、蒸馏水、酒精灯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、天平、pH传感器、温度传感器等。
实验原理:反应中参与的离子主要是氢氧根离子、乙酸根离子和钠离子。在反应中导电性弱的乙酸根不断取代导电性强的氢氧根，因此电导率逐渐变小。电导率稳定不变时，水解反应结束。
Ⅰ 探究不同酸碱环境对乙酸乙酯水解速率的影响
实验过程:
(1)分别配制0.1mol/L氢氧化钠溶液、0.1mol/L硫酸溶液。
(2)把50mL0.1mol/L氢氧化钠溶液滴入盛有乙酸乙酯的烧杯中搅拌。然后把烧杯放入大烧杯中水浴加热，连接电导率传感器。
(3)启动传感器，绘制乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线，分析数据。
(4)把50mL0.1mol/L硫酸溶液滴入盛有乙酸乙酯的烧杯中搅拌。然后把烧杯放入大烧杯中水浴加热，连接电导率传感器。
(5)启动传感器，绘制乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线，分析数据。实验结果:
0.1mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
0.1mol/L硫酸溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
实验分析:
通过0.1mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由13.44降到了11.5，600s后下降到了8.14。前100s下降比例约14.4%，600s时下降比例约为39.4%。
通过0.1mol/L硫酸溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由17.45降到了17左右，600s后降到了15.92。前100s下降比例约2.6%，600s时下降比例约为8.8%。
综上所述，其他情况不变的情况下，乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中的水解速率快于硫酸溶液。
Ⅱ 探究温度对碱性环境下乙酸乙酯水解速率的影响
实验过程:
(1)配制0.1mol/L氢氧化钠溶液。把50mL氢氧化钠溶液倒入盛有乙酸乙酯的烧杯中搅拌，然后把试管放入大烧杯中水浴加热，连接电导率传感器。
(2)启动传感器，分别绘制常温、70℃乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线，分析数据。
实验结果:
常温下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
70℃乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
实验分析:
通过常温下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由13.44降到了11.5，600s后下降到了8.14。前100s下降比例约14.4%，600s时下降比例约为39.4%。
通过70℃乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由18.68降到了14左右，600s后降到了10.92。前100s下降比例约25.1%，600s时下降比例约为41.5%。
综上所述，其他条件不变的情况下，升高温度能加快碱性环境下乙酸乙酯水解速率。
Ⅲ 探究不同浓度氢氧化钠对乙酸乙酯水解速率的影响
实验过程:
(1)分别配制0.1mol/L、0.01mol/L氢氧化钠溶液。
(2)把50mL0.1mol/L氢氧化钠溶液滴入盛有乙酸乙酯的试管中搅拌。然后把试管放入大烧杯中水浴加热，连接电导率传感器。
(3)启动传感器，绘制乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线，分析数据。
(4)把50mL0.01mol/L氢氧化钠溶液滴入盛有乙酸乙酯的试管中搅拌。然后把试管放入大烧杯中水浴加热，连接电导率传感器。再次启动传感器，绘制曲线并分析数据。
实验结果:
0.1mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
0.01mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线
实验分析:
通过0.1mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由13.44降到了11.5，600s后下降到了8.14。前100s下降比例约14.4%，600s时下降比例约为39.4%。
通过0.01mol/L氢氧化钠溶液环境下乙酸乙酯水解反应的电导率—时间曲线可以看出，100s时，溶液的电导率由2.33降到了2.1左右，600s后降到了1.52。前100s下降比例约9.87%，600s时下降比例约为34.8%。
综上所述，在其他条件不变的情况下，氢氧化钠溶液的浓度越大，乙酸乙酯水解速率越快。
实验六:实验室模拟葡萄糖的氧化
实验目的:通过实验，深入理解葡萄糖的氧化过程。
试剂和仪器:葡萄糖、酵母菌、蒸馏水、三口烧瓶、胶塞、玻璃棒、胶头滴管、烧杯、天平、氧气传感器、二氧化碳传感器、磁悬浮搅拌器等。
实验原理:利用二氧化碳传感器和氧气传感器实时监测葡萄糖氧化过程中二氧化碳、氧气的含量变化，进而分析葡萄糖的氧化过程。
实验过程:
(1)配制20%的葡萄糖溶液。
(2)将5g新鲜酵母放入30℃～45℃500mL的温水中，放置半个小时。
(3)在三口烧瓶中加入50mL20%的葡萄糖溶液，连接好磁悬浮搅拌器、二氧化碳传感器、氧气传感器。
(4)启动传感器，迅速倒入50mL酵母菌溶液，绘制曲线并分析数据。
实验结果:
CO2浓度(绿色)—时间图 O2浓度(红色)—时间图
O2浓度—时间(放大图)
长期放置后，再次监控其中二氧化碳和氧气浓度结果如下:
放置CO2浓度(绿色)—时间图 O2浓度(红色)—时间图
长期放置O2浓度(红色)—时间(放大图)
实验分析:
通过前两张图像可以分析出，在酵母菌的作用下，三口烧瓶中的氧气含量逐渐下降，二氧化碳含量逐渐升高，说明葡萄糖在酵母菌的作用下，会迅速和氧气反应生成二氧化碳和水。长时间反应的后两张图可以看出，当氧气浓度下降到一定浓度时，氧气含量几乎不发生变化，但二氧化碳含量仍然在持续增多，说明此时，葡萄糖在酵母菌的作用下，并未和氧气反应(有氧呼吸)，而应发生自身氧化反应，分解生成乙醇和二氧化碳，即发酵法制乙醇的原理(无氧呼吸)。由这一组实验能够清晰地感受到，葡萄糖由有氧呼吸变成二氧化碳和水转变为无氧呼吸变成二氧化碳和乙醇的全过程。
(三)基于手持技术的教学实践
案例10 以发展学生化学核心概念理解为本的教学研究——以“弱电解质的电离”教学为例
北京市通州区潞河中学 孟祥雯
一、指导思想与理论依据
当代美国著名教育家布鲁纳认为“不论我们教什么学科，务必使学生理解该学科的基本知识结构。”学习学科基本结构的意义在于:一是能产生学习的普遍迁移；二是有利于对学科的深入理解和整体把握；三是能使学科基本观念在记忆中得到巩固；四是可以缩小所谓“高级”知识和“初级”知识之间的间隙。学生如果掌握了学科的基本知识结构，就可以独立地面对并深入新的知识领域，从而不断地认识新问题、学习新知识。
在高中化学教学中，核心概念是学科的重要概念、原理和方法，它们构成了学科的基本结构，因此发展学生对核心概念理解的教学就是关注学科结构及学科本质的教学。基于以上理论，在设计“弱电解质的电离”的教学过程中，强化了以核心概念建构促进学生理解的过程，以数字化实验为手段，通过外显的实验现象洞悉电解质在水溶液中的行为，在大量的实验事实的基础上，帮助学生建立弱电解质电离平衡的思维模型，学会多角度分析水溶液中的物质行为。促进学生建立和理解电离平衡的核心概念，有利于学生进一步消化理解化学平衡中的疑难问题，也对后续的水的电离平衡、盐的水解平衡以及沉淀的溶解平衡的学习起指导和迁移作用。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
本节课教学内容选自人教版选修4“化学反应原理”第三章第一节，主要是应用前一章所学的化学平衡理论研究单一电解质在水溶液中的行为。化学平衡是中学化学概念原理教学的重难点内容，在人教版高中化学必修2“化学反应与能量”、选修4“化学反应速率和化学平衡”“水溶液中的离子平衡”等主题中都涉及平衡思想的建构。这部分内容比较抽象，学生在学习过程中往往存在认知障碍。本节课包括两大部分内容:“电解质有强弱之分”和“弱电解质的电离过程是可逆的”。课程标准内容要求是:从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应，认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡等。模块学习要求是:了解电离平衡概念，能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡，会书写弱电解质的电离方程式，了解强电解质和弱电解质在水溶液中的电离程度的差别。本节内容在化学反应原理中起到了承上启下的作用，既是对第二章化学平衡理论的延伸、拓展和应用，也为后续进一步学习水的电离和盐类水解知识做好铺垫。通过学习，学生意识到:整个自然界实际就是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系。在学习中开阔思路、完善体系，能够建立起化学平衡观和微粒观两大认识平台，更好地从多角度认识自然界中的物质行为。
2.学习者分析
已有基础:知道酸、碱、盐的概念，知道酸、碱、盐在水溶液中的电离；学习过根据化合物在水溶液或熔融状态下能否导电分为电解质和非电解质的概念；学习了化学平衡理论，会初步运用化学平衡视角分析一些化学反应。
发展进阶:进一步认识电解质在溶液中的电离程度不同，可再分为强电解质和弱电解质，电解质中存在电离平衡并且平衡为动态平衡；能将化学平衡原理迁移到弱电解质的电离平衡的学习中，培养变化观念和平衡思想的学科核心素养；发展设计实验能力和从微观角度分析电解质在水溶液中的行为的思维能力。
学习障碍:认识物质的角度不全面，难以建构微观知识脉络。学生比较难以理解的是:①如何通过物质的外在表现从微观角度分析物质的本质行为；②如何认识改变外界条件对弱电解质电离平衡的影响；③如何运用变化观念和平衡思想解决实际问题。
3.教学方式与教学手段说明
以核心概念为指导，以数字化实验为手段，采用实验探究法、类比迁移法、归纳演绎法等教学方式。
技术准备:
①学生前阶段学习过程中难点问题的调研。
②数字化实验中各仪器的调试，药品的准备。
前期教学状况、问题、对策等研究说明:前期进行了化学反应速率和化学平衡的教学。该内容理论性较强，比较抽象，学生对有些问题难以理解，特别是涉及化学平衡的移动。当外界条件改变时，平衡体系中微粒的变化问题困惑较多。
教学对策:
①运用多种证据进行推理，建立证据、结论和观点之间的逻辑关系。如使用pH传感器和电导率传感器等定量测定化学反应过程中某些微粒的数目变化，将电解质在水溶液中的微观变化行为以宏观的现象呈现出来，从而对弱电解质的电离和可逆过程有更形象直观的理解，突破学生认知的难点，培养“宏观辨识与微观探析”学科核心素养，发展和完善微粒观的建构。
②引导学生从大量具体事实和科学实验中认识电解质有强弱之分及弱电解质的电离过程是可逆的，进而提炼出弱电解质电离的核心概念，并迁移应用到新情境中，解决实际问题，培养“证据推理与模型认知”的学科核心素养。
三、教学目标
(1)认识电解质有强弱之分；认识弱电解质的电离过程是可逆的，能描述弱电解质在水溶液中的电离平衡。
(2)学会收集多种证据分析推理，认识物质的本质特征。
(3)学会从宏观和微观相结合的视角认识物质，并能分析与解决实际问题。
(4)感受化学知识在人类生产、生活中的广泛应用，认识水溶液中的离子反应与平衡思想对生产、生活和社会发展的作用。
四、教学重点和难点
教学重点:强、弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡。
教学难点:弱电解质的电离平衡。
五、核心概念建构图及教学过程
“弱电解质的电离”核心概念建构图
“弱电解质的电离”教学过程
续表
续表
续表
续表
“弱电解质的电离”板书设计
附录1 “弱电解质的电离”学案
【问题情境】如何除水垢?
【任务1】
如何证明盐酸和醋酸在水中的电离程度不同?
【任务2】
CH3COOH的电离平衡有什么特点和规律?哪些因素会对平衡产生影响?(https://www.xing528.com)
【总结】你能用一句话概括弱电解质性质吗?
学以致用:
【问题1】在实际生活中怎么除水垢?
【问题2】分别使用同浓度的盐酸和醋酸，除去相同质量的水垢，所需酸的体积相同吗?为什么?
【问题3】人类血液的pH总是维持在7.35～7.45范围，否则人体便不能正常工作。
当蚊虫、蚂蚁等昆虫叮咬人体后，常向人体血液中注入甲酸，使人皮肤上长小疱，过段时间小疱会自行痊愈。试用平衡理论解释此现象。
附录2 学习效果评价设计
1.评价方式:前测；后测；访谈。
2.“弱电解质的电离”前测:你认为“化学平衡”的难点内容是什么?
3.“弱电解质的电离”后测
(1)通过本节课的教学，你学到了什么?最大收获是什么?
(2)一定温度下，冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力如图所示，请回答。
后测3(2)
①“O”点为什么不导电________。
②a、b、c三点的氢离子浓度由小到大的顺序为________。
③a、b、c三点中，醋酸的电离程度最大的一点是________。
④若使c点溶液中的c(CH3COO-)提高，在如下措施中，可选择________。
A.加热
B.加很稀的NaOH溶液
C.加固体KOH
D.加水
E.加固体CH3COONa
F.加Zn粒
G.加MgO固体
H.加Na2CO3固体
⑤在稀释过程中，随着醋酸浓度的降低，下列始终保持增大趋势的量是________。
A.c(H+)
B.H+个数
C.CH3COOH分子数
D.c(H+)/c(CH3COOH)
六、关于“弱电解质的电离”教学的思考
(一)“弱电解质的电离”教学研究的意义
化学平衡是中学化学概念原理教学的重难点内容，在人教版高中化学必修2“化学反应与能量”、选修4“化学反应速率和化学平衡”“水溶液中的离子平衡”等主题中都涉及平衡思想的建构。这部分内容比较抽象，学生在学习过程中往往存在认知障碍。
平衡问题，在不同时段多次学习，每次着眼于问题的不同侧面。如高中化学选修4“化学反应原理”第三章第一节“弱电解质的电离”主要研究可溶性溶质在溶液中的行为，第二节“水的电离”研究溶剂在溶液中的行为，“溶液的酸碱性与pH”及第三节“盐类的水解”研究可溶性溶质与溶剂在溶液中的相互作用，第四节“难溶电解质的溶解平衡”研究难溶性溶质在溶液中的行为。知识内容层级发展，使学生的认识逐步深入。化学平衡、电离平衡、溶解平衡是研究电解质在溶液中发生各种变化的理论基础，而电离平衡又是联系化学平衡和溶解平衡的纽带。这些具体知识蕴含着共同的核心概念:物质的变化是有限度的，整个自然界实际就是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系。人类可以通过改变条件使某些变化向着需要的方向进行。核心概念的建立使大量繁杂无序的知识进行了整合和高度概括，有利于学生理解和记忆这些被加工后的信息，深入理解和整体把握学科知识。更重要的是由于核心概念具有迁移价值，可广泛地运用于解释和预测更多的事实和现象，产生学习迁移。因此，发展学生对核心概念挖掘整理的能力，有利于学生学习有内在逻辑的知识内容。在教学中采用了以平衡的核心概念为中心统摄平衡问题的学习策略，能促使学生完善认知体系，开阔思路。
(二)“弱电解质的电离”教学研究的目的
通过学习，能使学生在以下方面的能力得到发展:
1.形成认识物质和化学反应的视角
从平衡的角度认识化学反应，逐步深入了解水溶液中存在的几种常见的平衡(弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡和沉淀的溶解平衡)，学会应用化学平衡原理解决溶液中的离子平衡问题，并应用于生产、科技等领域。
从微观角度以“研究物质在水溶液中的行为”为主要线索，掌握从简单到复杂、从单一研究对象到多个研究对象的复杂体系的研究方法，深化对离子反应的本质的认识，逐步形成分析物质在水溶液中行为的一般思路与方法。
2.发展逻辑推理能力，以核心概念统摄平衡问题的学习和应用
充分利用学生的最近发展区，通过学生对已有的化学平衡知识的理解和迁移，建立起电离平衡的概念，再与化学平衡模型相比较，从化学平衡的应用角度展开电离平衡的讨论，每一次研究都围绕着平衡的核心概念展开，促使学生完善认知体系，开阔思路，最终提高利用化学平衡的思想发展和解决新问题的能力。
(三)前期学生存在的主要问题
在进行“弱电解质的电离”教学前期，已进行了化学反应速率和化学平衡的教学。该内容理论性较强，比较抽象，学生对有些问题难以理解，特别是对平衡实质的认识以及涉及化学平衡的移动问题。当外界条件改变时，学生对平衡体系中微粒的变化问题等困惑较多。
前期学生学习调研:你认为学习“化学平衡”的难点内容是什么?
调查问卷统计结果
有同学提出:“对反应的定性、定量影响及这些影响之间的关系应有一个‘大统一’的理解。”由此可以看出，学生已有将大量纷杂的事实性知识提炼核心概念的迫切需要。
(四)关于“平衡体系”的学习策略
1.核心概念的建立和发展
在学习化学平衡时，我们知道化学变化是有限度的，改变条件可以使化学平衡向着某一方向移动。在“弱电解质的电离”教学内容中，可以整理出以下几个重要的基本理解:电解质有强弱之分；弱电解质的电离过程是可逆的、动态的；弱电解质的电离程度可以随外界条件的改变而改变；可以用电离常数定量描述弱电解质的相对强弱；利用化学平衡移动规律，人们可以在反应限度允许的前提下尽可能让化学反应向人们需要的方向进行。弱电解质的电离平衡符合化学平衡的基本特征和规律，从而构建核心概念知识图。
在四种平衡体系的学习中，通过“寻找事实，归纳总结，建立模型，理解应用”，学生对核心概念的理解步步深入。
平衡体系
2.教师为学生的学习提供的帮助
①了解学生掌握的已有概念和核心概念之间的差异，结合学生的实际情况，确定学生在学习过程中的认知发展线索。
②为学生的认知发展设计合理的问题线索。
③精选实验素材，为学生构建弱电解质的核心概念提供事实依据。
在弱电解质的电离平衡的建立教学中，采用边讲边实验的方式进行，深入挖掘实验功能，并从定量角度予以深化理解，在大量事实的基础上由学生自行得出结论“电解质有强弱之分及弱电解质的电离过程是可逆的、动态的”，这种自下而上的由具体的事实性知识推理概念性知识的学习方式符合核心概念的建构过程，既激发了学生的学习兴趣，又达到了启发学生思维的目的。
④创建“任务背景”，利用一系列问题驱动和活动驱动帮助学生利用核心概念解决实际问题。
当学生已建立了弱电解质的电离平衡的概念后，进一步采用自上而下的教学策略，用建立的平衡模型，指导解决新问题。学生利用原有的化学平衡的认知结构同化有关弱电解质的新知识，理解掌握学习内容，达到对新知识的意义建构。
3.学生的收获
通过深入理解核心概念，学生主要有以下几个方面的收获。
①学会从实验中发现问题，学会利用实验获取证据。
在实验中学习是很有乐趣的，通过实验能直观、精确、清晰地认识物质反应的规律，能主动探索新知识，找到解决问题的方法，提高动手实践能力，真正体会到化学是一门以实验为基础的学科。
在前期化学平衡的学习中，对于外界条件改变时，平衡体系中微粒的变化情况等抽象问题，学生困惑较多。教学中，通过数字化手持技术中的pH传感器和电导率传感器等定量测定化学反应过程中某些微粒的数目的变化，将电解质在水溶液中的微观变化行为以宏观的现象呈现出来，从而对弱电解质的电离和可逆过程有更形象直观的理解，突破了认知的难点，进一步培养了“宏观辨识与微观探析”学科核心素养，发展和完善了微粒观。实验不仅能提高学生的实践能力，更促进了学生的认识发展。如学生在自行设计实验验证醋酸存在电离平衡的过程中发现，在稀醋酸中先滴加冰醋酸，再加醋酸铵固体，使用传感器测定溶液的pH时，会出现下图所示图像。
在稀醋酸中先滴加冰醋酸，再加醋酸铵固体
通过对“pH先缓慢下降，再快速上升”这一事实的观察、思考和解释，学生对化学平衡移动原理的理解更加深入。正如学生所说“由现象去提出问题，由问题去设计实验，由实验去验证猜想，环环相扣”。
②完善物质的分类观，学会从不同角度分析问题，认识化学反应的实质。
通过运用实验手段探究电解质在水溶液中的微观变化，引导学生形成电离平衡的核心概念，能够使学生建立起微粒观和平衡观两大认识平台，从多个角度更好地认识自然界中的物质行为，对学生开阔思路、完善认知体系有很大帮助。
③建构学科知识体系，认识到化学平衡思想广泛应用于各个领域。
学生对化学平衡核心概念的认识经历了“了解、理解和应用”的过程，从能应用平衡原理解释化学现象发展到对新情境、新问题进行预测，提高了分析问题、解决问题的能力，对学科知识有了深入的理解和整体的把握，并能产生学习的迁移。
迁移1:研究“水的电离平衡”
驱动性实验任务:测定水的电导率
课前迁移型问题:
●运用平衡原理，你预测水会有哪些性质?
●水的电离平衡受哪些因素的影响?怎样影响?
●对常温下的纯水进行下列操作，填写下表:
影响水的电离平衡的因素
统计结果:学生全答对的占87.8%，仅漏选一个答案的占15%，仅错答一个的占5%。
迁移2:设计实验活动研究“盐的水解平衡”
驱动性实验任务:测定不同盐溶液的pH
方法导引:探究盐溶液呈酸性或碱性原因的一般思路。
活动目的:揭示盐的水解平衡原理，探究盐的水解规律。学会用化学平衡的核心概念指导新知识的学习。
课前调查:你能解释为什么不同盐的酸碱性不同吗?
统计结果:本测查采用了对比的方法，强化核心概念理解。实验班和正常教学的对比班的学生理解情况如表所示。
统计结果
从分析可以看出，虽然有些同学的表达还欠完整、准确和规范，但已能从平衡的角度对不同盐溶液呈酸碱性的原因进行微观的分析。可见，以核心概念统领教学能使更多的同学深入理解化学反应的本质，能将平衡移动原理化为主动性知识加以实践应用。
注:从问卷中反映出的问题:
①个别同学仍然没有建立从微观、平衡的角度分析问题的思路和方法。
②个别同学分不清哪些物质完全电离，哪些物质部分电离。
③个别同学不清楚H+与
结合时要考虑分步问题。
这些问题还需进一步指导。
迁移3:研究“沉淀的溶解平衡”
开放型任务:以一个生产生活中的实际“任务背景”为例，设计实验方案，通过化学平衡移动原理解决实际问题。
例:牙齿表面覆盖的牙釉质是人体中最坚硬的部分，起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3OH。它在唾液中存在下列平衡:
。进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿受腐蚀，其原因是________。已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示________，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因____________________。根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的办法:____________________。
迁移4:学习了化学平衡、电离平衡、水解平衡及沉淀的溶解平衡后，你有什么新的认识?
小结:学习完“沉淀的溶解平衡”后，绝大多数同学能够建立较完善的化学平衡的核心概念，认识可逆反应的动态平衡，并且在遇到实际问题时能提出合理的解决方案。
教学实践表明，符合学生认知规律的概念教学可以让学生更容易理解化学概念，而基于探究的化学概念的教学可以激发学生对概念学习的兴趣，促进学生对概念实质的理解。以核心概念统领教学能使更多的同学深入理解化学反应的本质，能将平衡移动原理化为主动性知识加以实践应用。
综上所述，在教学中注重发展学生对核心概念的理解，能促进学生进一步深入理解和掌握化学学科基本知识结构，学会研究物质的角度和方法。
案例11 基于“证据推理与模型认知”培养下的化学教学实践——以“平衡视角下的离子反应再认识”为例
北京市通州区潞河中学 夏 添
一、指导思想与理论依据
《普通高中化学课程标准(2017年版)》中明确指出:“了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。”在教学策略中建议:“关注水溶液体系的特点，结合实验现象、数据等证据素材，引导学生形成认识水溶液中离子反应与平衡的基本思路。”
与旧版课标“知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离，通过实验认识离子反应及其发生条件”不同，新课标对离子反应的认识由割裂个体变为一个微观、平衡视角下电解质的复杂行为解释。本节课开展了大量化学科学实践活动，在实践过程中引导学生关注物质宏观现象和微观粒子变化之间的关系，强调了微观探析和平衡观念的渗透，并由此形成微观、平衡视角再认识离子反应的基本模型。整个教学过程依循实践—认识—再实践的路径，关注学生证据意识的培养，引导学生逐步建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，最终培养学生严谨的科学态度，体现化学的学科价值。
观点、结论和证据之间的逻辑关系图
二、教学背景分析
1.学习内容分析
离子反应是中学化学教学的主干知识，是中学化学无机反应的主要类型。作为中学化学学科的核心概念，与学科基本观念(如价值观、元素观、微粒观、变化观、分类观、实验观和计量观等)及具体知识(如离子共存、离子方程式的书写与判断、离子的检验、物质的制备等相关知识)有着紧密而又广泛的联系。教材在离子反应部分的设置也是逐层展开的:初三化学“酸、碱、盐”是从宏观物质视角认识水溶液中酸、碱、盐之间的反应；必修1“离子反应”建立了微观离子视角，总结出离子反应发生条件；选修4“平衡理论”的学习(化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡)，是对电解质在水溶液中的复杂行为的进一步认识。
变化观念与平衡思想是化学学科核心素养中的重要组成部分，选修4第三章电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是研究电解质在溶液中发生各种变化的理论基础，核心是探讨水溶液中离子间的相互作用，体现了化学理论的指导作用。
水溶液中离子间的相互作用
本节课的设计以促进学生认识发展为目标导向，通过问题引入造成认知冲突，在问题的讨论与分析中，使学生意识到必须改变看问题的角度，从微观、平衡等多重视角重新审视离子反应的本质，从而建立宏观性质与微观本质(微粒及其相互作用)、单一反应与多重平衡的竞争等的实质联系。在课程中将学科基本观念，尤其是微粒观、平衡观融在具体知识的学习过程之中，突出核心概念的桥梁作用。
2.学生分析
通过初三化学的学习，学生了解了复分解反应及其发生条件，能够从宏观物质视角认识水溶液中酸、碱、盐之间的反应；通过高一必修1“离子反应”的学习，学生在了解电解质概念的基础上，重点讨论酸、碱、盐的电离情况，从电离的角度认识酸、碱、盐的本质，并能从微观离子视角认识水溶液中酸、碱、盐反应的实质；通过必修4“平衡理论”(化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡)的学习，学生能够意识到整个自然界实际就是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系，并能够初步运用平衡知识解释常见生产、生活中的现象。但学生对溶液中离子反应的认识角度单一，习惯于宏观、静态地分析，缺乏对水溶液中的微粒及其相互作用的微观、动态认识。
3.教学方式与教学手段说明
教师在课前对“你认为Mg可以和下列哪些物质(CH3COOH溶液、NH4Cl溶液，CuSO4溶液，NaHCO3溶液)反应制备氢气”的调查中发现，选NH4Cl溶液，CuSO4溶液的同学很少(约占15%)，选NaHCO3约占1%。由此可见，学生对Mg(金属)所参与的反应的认识，还停留在宏观层面:酸可以与金属反应。在学完盐类水解知识后，能够理解盐溶液NH4Cl溶液、CuSO4溶液也可以呈酸性，如果认为NaHCO3溶液呈碱性不能反应，则说明学生习惯于将宏观现象与微观粒子的行为割裂开，不能从平衡角度去思考问题，更不能自觉或主动地运用水溶液中的离子平衡及其移动原理来分析和解决水溶液中的复杂离子反应问题。基于此，本节课通过小组合作、科学探究系列活动的开展，结合平衡理论(化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡)相关知识，逐步建立变化平衡视角，从定性、定量多角度预测、分析和调控复杂离子反应。
三、教学目标
(1)从微观、平衡角度认识电解质在水溶液中的相互作用，并进一步理解离子反应的本质。
(2)通过小组合作探究，形成从微观、平衡视角再认识离子反应的基本思路。
(3)通过设置适宜难度的实验探究问题，引发学生探究欲望，建立认知冲突，提升运用知识解决实际问题的能力，逐步发展科学探究的化学学科核心素养。
四、教学重点和难点
教学重点:从微观、平衡角度认识电解质在水溶液中的相互作用，进一步理解离子反应的本质。
教学难点:形成从微观、平衡视角再认识离子反应的基本思路。
五、教学流程图及教学过程
“平衡视角下的离子反应再认识”教学流程图
“平衡视角下的离子反应再认识”教学过程
续表
平衡视角下的离子反应再认识
“平衡视角下的离子反应再认识”板书设计
附录 学习效果评价设计
1.纸笔评价
思考并完成习题:(2012年北京高考27题)2mL银氨溶液中滴加数滴较浓NaOH溶液，有气泡产生，一段时间后，溶液逐渐变黑生成Ag2O，请解释生成Ag2O的原理。
2.自我反思评价
自我反思评价课终卡
六、教学思考
1.关注学生微观、平衡视角的形成
学生通过选修4“平衡理论”的学习，对简单溶液中的微粒变化、平衡移动能够有效辨识和准确判断。但对陌生情境，尤其是复杂情境，学生仍然会力不从心，不能抓住水溶液中离子反应的本质。通过引导学生的微观、平衡视角再认识离子反应的模型，帮助学生在遇到类似问题时，寻找到思考问题的入口和路径，形成解决问题的程序化思维。课后利用北京市2009年高考26题:“将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合得到FeCO3的离子反应方程式”进行检测，95%的同学都能够正确回答。
2.强化学生证据意识培养
新课标中明确指出要培养学生的证据意识，要引导学生建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。本节课试图通过大量实践活动培养学生敢于质疑、勇于创新、善于取证的科学态度。证据有多种多样:有基于平衡理论分析的理论证据，有基于试管实验和手持实验的定性现象数据、定量数据证据，有基于论文的文献证据。在多元真实的证据依托下，逐步引导学生建立清晰的逻辑推理。
3.注重学生认知发展，引导学生多角度、全面地认识实际问题
本节课从高一学生常见的CaCl2和NaHCO3溶液的宏观反应入手，引导学生分析离子反应过程中微观粒子的来源，微粒的存在状态、微粒间的相互作用及其作用结果，形成用微观实质解释宏观现象及从宏观现象推测微观实质的思维路径。通过异常现象对比分析，引导学生认识到离子浓度、温度会影响平衡移动，感受到反应是有条件的、可控制的，完善微观、平衡角度再认识离子反应的模型。应用模型环节进一步打破常规，培养了学生完善分析视角、尊重客观事实的科学态度。本节课通过层层递进的问题设计，提升了学生对化学反应本质的理解，促进其多角度、全面地分析实际问题。教学过程符合学生认知发展，能够提高学生全面认识实际问题的能力。
4.深入挖掘了手持技术数字化实验在化学教学中的运用
本节课改变过去单一、枯燥的原理分析，设计了大量的探究实验，尤其是大量手持实验。整个教学过程中用到了:溶解二氧化碳传感器，二氧化碳传感器，温度传感器以及pH传感器的使用。手持技术类型实验，很好地将化学实验与信息技术进行了结合，通过传感技术将实验数据以图像形式直接呈现出来，让学生清晰地“看到”无法直接观察到的现象；同时在数据、图像等实证的展示过程中还充分运用了计算机控制软件中的屏幕交互功能，使不同学生的实验数据能够实时地显示在电脑屏幕上，供大家分享交流，促进了学生学习方式的转变，强化了学生证据意识的培养，大大提高了课堂的效率。
案例12 “证据推理”导向下的化学实践——以“化学平衡”教学为例
北京市通州区潞河中学 夏添
一、指导思想与理论依据
化学变化和反应既是化学科学的研究对象，也是探究物质性质和实现物质转化的研究方法。可逆反应作为一类重要的化学反应，是中学化学乃至工业生产、生活重点研究对象，承载了许多重要的物质转化方法。《普通高中化学课程标准(2017年版)》要求:了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
鉴于此，将本节课核心目标确立为:通过实验探究，使学生建立对化学平衡过程的认识。
本课时是典型的概念原理内容，借鉴了一些基本的教学策略:
(1)使学生体会化学平衡概念的形成过程。从学生已有认知出发，以学生为主体设计问题、任务，使学生从定性到定量并从宏观到微观深刻体会“化学平衡状态”的概念。
(2)引导学生建立科学研究的基本思路和方法(理论猜测，设计实验，实验探究，收集数据，评价交流，得出结论)。以定性、定量化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究的过程，促进学习方式的转变，强化证据意识的培养。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
化学平衡是化学热力学的重要内容。在中学化学中，化学平衡是化学反应速率知识的延伸，也是以后学习有关化学平衡移动等知识的理论基础，是中学化学所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的基础与核心。它与化学反应速率、化学反应的方向共同构成了学生对化学反应的原理认识，并促使学生形成从限度、速率、方向等多角度综合调控化学反应的基本思路。
化学平衡的概念建立，其教学核心是认识化学反应是有限度的，理解化学平衡状态的宏观特征和微观本质。本节课试图改变过去单一、枯燥的原理分析，依托学生认知发展，以问题为导向，以活动为平台，使学生从定性到定量并从宏观到微观深刻体会化学平衡概念的形成过程。
2.学习者分析
通过元素化合物的学习，学生初步认识到:二氧化硫和水，二氧化硫的催化氧化，合成氨的反应是可逆反应。课前对32名同学进行了学前检测。
前测题目:(1)请你尽可能多角度地描述:①氢气和氯气的反应；②氢气和氮气的反应。
学生作答情况如表所示。
学生作答情况统计人数
从作答情况分析，学生多关注反应微粒关系、宏观现象及反应条件，但较少关注反应是否为可逆反应，能否进行到底。
前测题目:(2)已知
，向一定容密闭容器中投入8mol SO2和4mol O2，并加热，请画出随时间变化容器中微粒的变化示意图。
学生作答示例如下:
学生作答情况1
学生作答情况2
从作答情况看，96%的学生认为反应后只有SO3微粒；3.7%的同学认识到反应后SO3、SO2、O2三者共存，但并不能表示出一段时间后，三者浓度不再变化。
综上分析，学生认识“可逆反应与化学平衡状态”的不足主要有:不能从“反应进行的程度”角度认识化学反应，不能正确地理解、描述可逆反应的化学平衡状态特征。
三、教学目标
(1)知道化学反应中存在可逆反应，认识化学反应限度；了解化学平衡含义，认识化学平衡的特征；知道当一定的外界条件改变时，化学平衡可能发生移动。
(2)通过大量实验事实理解可逆反应及化学反应的平衡状态。
(3)在认识可逆反应和平衡过程中，体会实验证据的重要性。
四、教学重点和难点
教学重点:了解化学平衡含义，认识化学平衡的特征。
教学难点:科学研究的基本思路和方法的建立。
五、教学流程图及教学过程设计
基于证据认识“可逆反应与化学平衡状态”教学整体思路设计
续表
“化学平衡”教学过程
续表
“化学平衡”板书设计
六、教学思考
在“化学平衡”的教学过程中，以探究实验、手持技术和信息处理等为手段，通过以定性、定量化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究的过程，促进学习方式的转变，强化证据意识的培养。
1.改变传统教学模式，凸显概念教学的价值和功能
化学平衡传统教学中教师通常以化学概念本身为中心教学，主要阐述什么是可逆反应及引导学生怎样判断化学平衡是否达到平衡状态，更多的是对概念本身的讲解和剖析，而忽视了平衡概念建立的过程，以及平衡概念建立过程中对学生学习角度、方法引导的贡献，不能很好地体现平衡概念教学的功能与价值。
本节教学设计突破了传统教学模式，改变过去单一、枯燥的原理分析，依托学生认知发展，以问题为导向，以活动为平台，使学生从定性到定量并从宏观到微观深刻体会化学平衡概念的形成过程。同时在教学过程中，引导学生建立科学研究的基本思路和方法(理论猜测→设计实验→实验探究→收集数据→评价交流→得出结论)。这样，化学平衡的概念教学变成了学生探究学习、自我建构的过程，更能够促进学生体会概念建立的意义，体会平衡教学的功能价值。
2.深入挖掘大量实验，凸显证据意识下的化学教学
科学的本质是“严谨和证据”，强化学生的“证据”意识，正确运用证据解决问题。本节课在证明“化学反应的可逆性→认识可逆反应的平衡状态→条件改变平衡状态改变”这几个重要环节中，改变了教师设计实验——学生验证实验的传统教学方式，而采用了学生自行思考设计化学实验的方式，将学生“做实验→分析现象→得出结论”的探究过程，变为“要证明什么结论→需要什么证据→怎样设计实验→实验实施”的过程。在此过程中，学生对证据类型进行重新梳理与归纳。如化学反应可逆性的证明中，学生采用了定性、定量化学实验，通过定性、定量化学实验现象提供证据；在认识可逆反应的平衡状态、条件改变平衡状态这两个环节中，学生设计了开放性手持实验。手持技术类型实验，很好地将化学实验与信息技术进行了结合，通过反应物或生成物浓度随时间改变的图像直接呈现出来，让学生清晰地“看到”平衡状态的建立、改变过程，促进了学生学习方式的转变，进一步强化了学生证据意识的培养。
案例13 基于证据的“影响化学平衡移动因素”的探究
北京市通州区潞河中学 孟祥雯
一、指导思想与理论依据
以建构主义为核心的新学习观和教学观越来越成为新学习范式的重要理念。理查德·E.梅耶曾指出:“建构性学习的目标是通过直接教学促进知识建构和理解，当学习者通过理解学习材料来主动建构自己的知识时，建构性学习便产生了。”
认同物质世界的客观性和可认知性，是探索物质世界的前提；基于证据的判断、推理和探究能力，是学习、研究化学学科的必备品格和关键能力；从宏观现象入手，在原子、分子水平上分析研究，是化学学科的基本认知方式；掌握物质变化的基本规律，能运用逻辑思维对物质及其变化现象进行分析推理，是认识、创造新物质的基础和途径。本节教学设计以“化学平衡”体系为线索，以探究实验、手持技术和信息处理等为手段，充分利用证据建立化学平衡相关概念，经历从“感受动态平衡”“建立平衡意识”“多角度深化理解平衡”到“应用平衡思想解决实际问题”一系列过程，形成基于微粒观的完整的认知体系，促进学生形成“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
本节教学内容以人教版化学选修4“化学反应原理”第二章“化学反应速率和化学平衡”第三节“化学平衡”为载体，教学的核心目标是通过实验探究，讨论浓度、温度、压强对化学平衡的影响，建立对化学平衡移动规律的认识，并能应用于生产、生活实践中。
化学平衡理论是中学教材的重要内容。化学平衡的知识是理解可逆反应、水解、弱电解质的电离、难溶物质的相互转化的重要基础，也为学习物质在水溶液中的行为提供了理论依据。“平衡问题”模型的建构对学生后续学习电离平衡、水解平衡、难溶电解质溶解平衡具有极其重要的指导作用。因此化学平衡在“化学反应原理”模块中起到了连通前后内容的桥梁作用，同时也是了解某些重要工业生产的理论依据。
本节教学通过传统化学实验和数字化实验相结合，从定性和定量角度揭示了影响化学平衡状态的外部因素，强调通过证据的获取学习、理解化学知识。
2.学习者分析
已有基础:通过必修2阶段的学习，学生已初步建立了化学平衡概念，知道如何从宏观角度判断某反应是否达到平衡，并知道达到平衡时的特点。通过选修4“化学反应原理”第三章第三节“化学平衡”第一课时的学习，从定性、定量以及微观角度更深入地了解化学平衡的建立过程，并知道化学平衡是建立在一定条件下的，改变条件可以在一定程度上改变反应的限度。但学生不知道改变条件后对平衡有什么影响。
发展进阶:学生待发展的认知是能够通过浓度、温度、压强等反应条件对化学平衡影响进行定性分析；通过实验获得感性认识，学会运用手持技术所提供的精准数据为实验探究提供有力证据支持，建构平衡问题认知模型；能应用平衡移动规律解释相关问题，体会化学平衡移动原理的功能与价值，认识到化学平衡思想广泛应用于各个领域。
学习障碍:对化学平衡只有定性的感性认识，缺乏理性的定量分析，缺少对化学平衡状态本质的理解。
3.教学方式与教学手段说明
以生活问题和化学问题为情境，以化学实验和基于手持技术的数字化实验为手段，采用实验探究法、类比迁移法、归纳演绎法等教学方式。
技术准备:①基于证据的“影响化学平衡移动因素”的探究前测。
②数字化实验中各仪器的调试、药品的准备。
三、教学目标
(1)能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向。
(2)能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学平衡的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。
(3)学会运用实验事实、数据等证据进行分析和推理，建立认知模型，培养“证据推理与模型认知”学科核心素养。
(4)认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用，感受化学的学科价值和应用价值，关注社会问题，培养社会责任。
四、教学重点和难点
教学重点:浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡影响的规律。
教学难点:分析平衡移动的一般思路和方法。
五、教学过程
基于证据的“影响化学平衡移动因素”的探究教学过程
续表
续表
续表
影响化学平衡移动因素
于证据的“影响化学平衡移动因素”的探究板书设计
附录1 基于证据的“影响化学平衡移动因素”的探究学案
【学习过程】有序操作，细致观察，认真记录，全面思考，建立模型，拓展运用。
任务1:将生活问题转化为化学问题——生活中的化学平衡的移动
实验目的:探究外界因素对化学平衡移动的影响。
【实验】在啤酒中分别加入NaHCO3固体、稀H2SO4溶液、NaOH溶液等，从定性和定量角度观察、分析实验现象。
任务2:实验探究化学问题，建立认知模型——基于证据建构平衡认知模型
实验目的:探究改变浓度对化学平衡移动的影响。
方案设计:已知在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡:
设计原则:
方法1:
步骤:
(1)选取相同的平衡体系:取三支试管，分别加入2mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液。
(2)改变某物质浓度:分别加入等体积的浓硫酸、6mol/LNaOH溶液等。
方法2:使用pH传感器
实验验证:
续表
附录2 学习效果评价设计
1.“影响化学平衡移动因素”前测
(1)描述你所知道的化学平衡。
提示:可以从化学平衡的定义、特征，你所知道的生活中的化学平衡等方面描述。
(2)向一容密闭容器中投入3mol N2和9mol H2。一定条件下发生可逆反应:
①请画出随时间变化容器中微粒的变化示意图。
请用△代表N2，□代表H2，○代表NH3
②对你画出的示意图做出说明。
2.“影响化学平衡移动因素”后测
(1)在交通警察检查司机是否酒驾的装置中，含有橙色的酸性重铬酸钾，当其遇到乙醇时橙色变为绿色，由此可以判断司机是否酒后驾车。
反应如下:
然而酒精测定仪中还要加入硫酸，请你分析为什么?
(2)K2Cr2O7溶液中存在平衡:
。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验，下列说法不正确的是( )。
A.①中溶液橙色加深；③中溶液变黄
B.②中Cr2O2-7被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色
(3)工业上经常采用氯胺(NH2Cl)消毒法。如某些自来水厂在用液氯消毒自来水时，还加入少量液氨，其化学方程式为:
，NH2Cl较HClO稳定。请从化学平衡的角度分析氯胺消毒法的好处。
六、教学思考
(1)本节课从生活中常见的啤酒或其他碳酸饮料入手，分析压强、温度、浓度等外界条件对平衡的影响。在啤酒或碳酸饮料中，存在着多个化学平衡，如
等。调查表明，学生对啤酒中存在的化学平衡的认知往往存在偏差，大多数同学会忽略
这个平衡，认为啤酒中气泡的逸出是由于
平衡移动的结果。在教学中采用溶解二氧化碳传感器定量测定在啤酒中分别加入NaHCO3固体、稀H2SO4溶液、NaOH溶液时CO2(aq)的变化，从而理解外界条件对
平衡的影响，纠正学生的认知偏差，同时对啤酒中存在的化学平衡以及外界因素对平衡的影响有一个全面深刻的认识。
(2)本教学设计突出“建立认知模型、提供证据支持，培养核心素养”的主线，采用模型建构法探究外界条件对平衡的影响。建构性学习的目标是通过直接教学促进知识建构和理解，在教师引领学生探究生活中化学平衡存在的规律的基础上，鼓励学生通过多组实验的分析，理解学习内容，主动建构自己的知识，概括出平衡移动的规律，建立基于证据推理的解决化学平衡问题的模型认知。
(3)教学中运用传统化学实验与数字化手持技术实验相结合的方法，从定性和定量两个角度通过实验探究外界条件对平衡的影响。使用溶解二氧化碳传感器测量啤酒CO2含量变化；使用pH传感器测量溶液的pH在受外界因素影响时的变化曲线；使用压强传感器测量压强的变化图像等。依据运用手持技术提供的大量实验数据支持，将化学平衡相关内容化微观为宏观、化抽象为具体、化静态为动态、化定性为定量，弥补了传统教学手段的不足，解决了学生的许多理解难点和障碍点，使学生对化学平衡的移动有了更直观、更生动、更深刻的理解。
①下面是探究啤酒中的化学平衡时，部分学生的数字化实验数据。
在啤酒中加稀硫酸
在啤酒中先加酸再加碱
②探究外界条件对反应
的影响。
【实验1】
在K2Cr2O7溶液中先加入2滴浓硫酸再逐滴加入NaOH溶液，观察到的现象为:开始溶液橙色加深，然后溶液由橙色变为黄色。使用pH传感器测量溶液的pH变化如图所示。
在K2Cr2O7溶液中先加入2滴浓硫酸再逐滴加入NaOH溶液
说明c(H+)增大时，平衡
向逆反应方向移动，c(OH-)增大时，平衡
向正反应方向移动。
【实验2】
在K2CrO4溶液中先加入K2CrO4固体，过一段时间再加入K2Cr2O7固体，溶液颜色先变成橙色，再变成黄色，使用pH传感器测量溶液的pH变化如图所示。
K2CrO4溶液中先加入K2CrO4固体，再加入K2Cr2O7固体
说明c(
)增大时，平衡
向逆反应方向移动，c(
)增大时，平衡向正反应方向移动。
【实验3】
将K2Cr2O7溶液放入热水中，使用传感器测量溶液的pH随温度变化，结果如图所示。
K2Cr2O7溶液的pH随温度变化的情况
可以看出，温度升高，K2Cr2O7溶液的pH缓慢降低。
③以反应2NO2(g)
N2O4(g)为例，探究压强对化学平衡的影响。
【实验1】改变针管内NO2气体的体积，使用压强传感器测量压强的变化如图所示。
改变压强对2NO2(g)
N2O4(g)平衡的影响
可以看出，将NO2气体的体积先压缩至原来的1/2，压强先增大一倍，再慢慢减少一点；然后将NO2气体的体积再增大至2倍，压强先减少一半，再慢慢增加一点。说明增大压强，平衡
向正向移动。
【对比实验2】将针管内气体换成Br2蒸汽，重复以上操作。
改变压强对Br2蒸汽的影响
对比Br2蒸汽，改变体积后，只有压强的突变，说明Br2蒸汽中不存在化学平衡。
实验表明，相比传统实验通过观察平衡球中NO2颜色的变化来判断平衡是否发生移动，手持技术的应用在此环节的作用更加突出。基于手持技术的数字化实验提供的证据更清晰，说服力更强，对移动方向的判断以及导致移动的本质内因的理解和掌握起到了非常重要的提供定量证据的作用，为观察宏观现象和理解微观本质搭建了桥梁。
(4)“影响化学平衡移动因素”的前、后测分析。
①前测样本:有效答卷31份。
前测1:描述你所知道的化学平衡。
前测统计结果
其中，在“存在可逆反应”这项中，32.3%的同学仅答出知道可逆反应，16.1%的同学能举出具体实例，如:
等，9.7%的同学能联系生活，解释汽水、啤酒中存在可逆反应，油脂水解等。
前测2:画出随时间变化容器中微粒的变化示意图，并做出说明。
本环节的主要目的是考查微粒观的建构情况，培养“宏观辨识与微观探析”的化学学科素养。
部分答卷如下:
学生答卷1
学生答卷2
可以看出，大多数同学能认识到该反应是可逆反应，反应后N2、H2、NH3三者共存，并在一段时间后，三者的浓度不再变化。但部分同学对“正、逆反应是同时进行的”还认识不足。
②后测样本:有效答卷32份。
后测1:酒精测定仪中为什么要加入硫酸?
后测1统计结果
后测2:
后测2统计结果
后测3:请从化学平衡的角度分析氯胺消毒法的好处。
本测试增加了开放性，考查理论联系实际、解决问题的能力。学生主要从三个视角进行了分析:
a.平衡视角。
学生答案1:HClO不稳定，杀菌时间短，加入少量液氨，HClO转化为较稳定的NH2Cl，当HClO被消耗时，平衡向左移动。
学生答案2:HClO起杀菌作用，但HClO不稳定，杀菌时间短，加入少量液氨，发生反应NH3+HClO
H2O+NH2Cl，HClO转化为较稳定的NH2Cl，当HClO被消耗时，平衡向左移动，又不断生成HClO补充，达到延长液氯杀菌的时间。
b.稳定视角。
学生答案:NH3与HClO反应生成较稳定的NH2Cl。HClO浓度下降，防止分解。
c.环保视角。
学生答案:NH2Cl较HClO稳定，无危害。可逆反应向正向进行可以使反应物高效利用。
教学实践表明，基于证据意识的课堂教学，改进了探究过程，突出了“建立认知模型、提供证据支持，培养核心素养”的主线，倡导在教师指导下的以学习者为中心的学习。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者；学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。通过将手持技术与高中化学“探究式学习”加以整合，传统实验与数字化信息技术齐头并进，学生的证据意识加强，定量搜集和处理信息的能力得到了很大的提高，在感受高新科技气息的同时也从动态角度对化学变化有了更本质的认识。
(四)化学课外实践活动
学科实践活动是克服传统的学科课程的封闭性、提高学习水平、培养学生创新精神和实践能力的重要途径。学科实践活动具有学科性、实践性、综合性、多样性、开放性、创造性、趣味性和学生自主性等特点。学科实践活动能让学生获得课堂和课本之外的生动的直接经验，增长学力，提高素质，有利于学生养成个性、全面发展，又比较灵活，能有效地弥补课堂和课本的不足。
化学实践活动的内容和形式应该从学校的具体条件出发，一般侧重于化学科技。化学实践活动的主要任务是弥补化学课堂教学的缺陷，而不是变相进行课堂教学。化学实践活动通常包括收集处理信息活动、独立学习活动、社会实践活动、问题解决活动、科学探究活动、技术应用活动及语言表达活动等多种形式。化学实践活动的类型可以是:以观察、测试、实验为主的探究活动；制作和工艺活动；参观、访问、考察、调查活动；查阅资料及讲座活动；科普宣传活动等。
在综合实践活动中，学生学习方式的特点是:主动参与，彰显学生的自我个性；小组合作，增强学生的团队精神；解决问题，锻炼学生的综合能力；亲身体验，培养学生的创新能力。综合实践活动通过学生学习方式的转变，为学科课程注入了新的活力，使学生成为课程的建构者。
北京市通州区潞河中学开展了多项化学实践活动，为培养学生的证据意识，提高化学学科素养做了积极的探索，如带领学生走进高校实验室、研究所，体验科学探究的过程。通过将所学的化学理论知识应用于化学实验与研究性学习中，获取精准的实验数据，形成基于微粒观的认识、思维模型，提升学生理解能力，改变学生的学习方式。通过多样化的教学实践及教学评价等手段，促进学生证据意识培养，总结相应教学策略、教学模式的宏观结构。
案例14 走进中国科学院南京分院土壤研究所体验科学研究过程——课题:我国典型三种土壤对镉的吸附能力的测定
北京市通州区潞河中学2017级钱学森班 范孙佳
校内指导教师:王珍珍
本案例通过对三种土壤的镉含量调研，体会科学研究对生产实际的指导作用，体验仪器分析的实际检测结果对土壤成分质量的指导意义、对污染的防控，从中学层面提出对重金属离子的污染管理问题，树立从小环保、热爱环境的意识。
摘要:本文运用批实验方法测定镉元素在我国东部典型的三种土壤中的吸附等温线，探究三种土壤对镉吸附能力的差异。
一、引言
由文献可知，我国被污染的土壤面积占到了总耕地面积的1/6，如下表所示。土壤中镉污染的原因多是大气中的镉沉积，施肥不当，污水灌溉(据统计，每年中国工业排放未经处理的污水约30亿到40亿吨，并且工业废水面积污染耕地、污水灌溉占45%)。金属矿山的废水污染成为使附近地区土壤严重污染的重要因素。镉是人体非必需的微量元素。它具有强烈的致癌、致畸、致突变作用。呼吸系统和消化系统是镉元素进入人体的重要途径。它在人体内有10至30年的半衰期，能引起各种疾病，甚至能诱发癌症。本文对我国东北地区、长江中下游地区及东南地区土壤做了对镉吸附能力的测定，为我国南北方的土地开发方向和农耕区农作物的选择、因地制宜的发展提供一定的参考。
无机污染物在部分土壤中的超标情况
二、材料及方法
(一)供试土壤
供试土壤分别采自黑龙江地区的黑色土壤、江苏地区的黄色土壤、江西地区的红色土壤，代表了我国东部从北到南的三种典型土壤。先把土壤进行自然风干，然后去除草根、石块等杂物，最后过20目尼龙筛，作为实验的供试土壤。
(二)实验方法
采用批实验方法。分别取0.5g三类土壤加入离心管中，向每个离心管中加入10mM背景电解质溶液以及体积不同的Cd母液，使不同处理组中Cd浓度分别为0.05mM/L、0.1mM/L、0.2mM/L、0.4mM/L、0.8mM/L、1.0mM/L。使用震荡箱震荡离心管4小时，离心管设置为25℃、200r/min，使其达到相对平衡状态。将离心管经两两质量平衡后离心，在离心机(5000转，7分钟)上完成。将上清液通过0.45μm的水过滤器过滤，并根据实验计划以5mL体积进行稀释。使用原子吸收光谱仪测定上清液中Cd元素的含量。
(三)计算方法
土壤中吸附量计算方法为
其中，Qe为吸附量(mM/g)，V0为吸附实验初始溶液体积(mL)，Ce为平衡液浓度(mM/mL)，C0为吸附实验初始液浓度(mM/mL)，M0为供测土质量(g)。通过查阅资料，我们决定使用Langmuir方程拟合镉元素在三种土壤中吸附等温线。吸附模型为
其中，Qmax为最大吸附量，K为平衡常数，与吸附剂和吸附质的性质以及温度有关，其值越大，表示该土壤的吸附性能越强。
标准曲线
三、结果
实验中的三种土壤所测出的实验数据的拟合情况很成功，拟合结果如下。
拟合结果
注:R2为相关指数。
在25℃下，黑龙江地区土壤的最大吸附量明显大于江苏土壤和江西土壤，为0.05011mM/L，而江苏土壤与江西土壤的最大吸附量分别为0.03701mM/L和0.00870mM/L。通过平衡常数也可得出黑龙江土壤的吸附性能最强，其次是江苏土壤，江西土壤的吸附性能最差。
实验所用土壤在25℃所测得的吸附等温线
四、结论
实验数据表明，我国北方、中部、南方三种主要类型土壤对镉的吸附能力存在差异，土壤对镉的吸附能力呈现自北向南减弱的趋势。北方稻米中镉含量可能比南方稻米低，这与新闻中镉大米事件常常处于南方的现象相符。由文献可知，北方地区土壤为有机质，pH较高，因此土壤对镉的吸附量较大，有效含量较低，农作物更加安全。建议北方地区仍作为农业区进行发展，而南方地区建议种植低积系作物，如低镉稻。对于江西、广东一带则建议将污染土地改为工业用地、商业用地。同时可以考虑建立机制督促工厂提升环保级别，从源头减少镉污染。
案例15 走进中国科学院南京分院土壤研究所体验科学研究过程——课题:南京市城市水体细菌数量研究
潞河中学2017级钱学森班 禹博新 朱锦飞 尹心成 王子璇 武桢干 武正昊
校内指导教师:王珍珍
本案例的研究意义:通过对南京市内不同水体中细菌数量的测定，使用具体的数据评价目前城市水体环境中的细菌致病风险，引起社会对水体公共卫生安全的重视，并提出相应的改善建议，体现了基于证据意识的学习方式改变。
摘要:为了研究人类活动对城市湖泊水体中细菌群落的影响，本实验在南京市多处水体采集水样，运用表面荧光直接计数法对细菌数量进行了测定。结果显示，活水区细菌数量高达1553850cell/mL，显著高于死水区，细菌数量为9075422cell/mL。此研究结果表明，细菌的生物量呈现随水体营养水平增加而上升的趋势。
关键词:水体、生活、细菌、环境
中国是一个水体丰富的国家，共有流域面积50km2及以上的河流45203条，共计314.21万公里。湖泊常年水面面积1km2及以上的湖泊2865个，水面总面积78000万km2(不含跨国界湖泊境外面积)。其中，淡水湖1594个，咸水湖945个，盐湖166个，其他160个，总面积达91019km2，占国土面积的0.95%，其中27000km2为淡水湖泊。在这些淡水湖泊中，又有约16558km2的湖泊集中在长江中下游地区，且大都为浅水湖泊，平均水深只有几米，其中湖泊面积超过1km2的湖泊多达651个，面积大于100km2的有18个。
水体中含有的大量微生物也可能通过各种方式接触人们的皮肤、眼睛或是通过消化道、呼吸道进入人体，使得免疫力较差的人群有致病的风险。1831年欧洲因为霍乱爆发造成90万人死亡，其根本原因就是水体受到霍乱杆菌的污染。近些年，由于人类活动的加剧，大量的生活污水和其他污染物进入了水体中，造成了水生动物减少、水生植被退化、频发等严重后果，使得水体的景观功能和生态功能急剧退化，国家地表一类水越来越少，严重影响了我国的饮用水安全。
一、实验准备
1.实验目的
通过对南京市内不同水体中细菌数量的测定，评价目前城市水体环境中的细菌致病风险，引起社会对水体公共卫生安全的重视，并提出相应的改善建议。
具体目标:培养相互合作能力、实验动手能力；基本掌握微生物生态学研究中水体中细菌数量的计数过程。
2.实验原理
虽然水体中含有许多细菌，但是细菌体积很小，无法像其他微生物，如藻类、原生动物、浮游动物等，在光学显微镜下进行计数。因此如何准确测定细菌的数量十分关键。目前，实验室所使用的方法主要有:平板培养计数和荧光显微计数两种方法。平板计数法是目前国家标准所使用的方法，但是由于其需要细菌在培养基上进行生长和增殖，所以需要较长的时间，不能满足出现急性污染事件时的评估要求。其次，由于环境中可培养的细菌不到细菌总量的百分之一，甚至有些偏洁净的水体根本无法进行评估，因此其所得数据真实性和稳定性较差。而荧光计数法利用的是4′，6-二脒基-2-苯基吲哚(4′，6-diamidino-2-phenylindole，DAPI)与双股DNA结合时，吸收波长为358nm左右的光，发射波长为461nm左右的蓝绿色光，使得细菌在100倍显微镜放大倍数下才得以观察。因此理论上来说，只要是含有DNA的单细胞结构微生物均可观察到，并且通过红色荧光以及光斑的大小排除藻类和单细胞真核生物的干扰，尽可能地准确测定细菌的数量。同时，整个流程由于不需要培养，时间大大缩短，更适合环境管理机构进行及时响应和决策，现已应用于发达国家城市供水系统中微生物致病风险的评估。
3.实验设备与材料
所需试剂和耗材:采水器、荧光显微镜、抽滤装置、酒精棉、镊子、盖玻片、载玻片、无菌水、无菌枪头(200μL、1mL、5mL)、无菌20mL小圆瓶、垫膜(孔径大于0.8μm)、黑膜(孔径0.22μm)、DAPI(10μg/mL)、1×SCB、浸镜油。
二、实验过程
1.水样采集
采样地点分别选择:
典型城市湖泊——南京玄武湖船坞附近；
典型排污河道——南京某排污渠；
典型小区池塘——南京地湖所所内池塘；
典型洁净水体——千岛湖水源地附近；
典型生活用水——自来水。
2.试验过程
试验步骤:
(1)水样装入小圆瓶中，稀释10倍，震荡。
(2)加入50μL DAPI和250μL1×SCD，震荡2min，避光染色10min。
(3)盖玻片、载玻片用酒精清洗，擦干净铺于纸上。
(4)染色后抽滤，完成后将黑膜用镊子取下置于载玻片上，在膜中心滴一滴浸镜油，盖上盖玻片，用镊子尾端从左往右压片，将油全部压去。写上标签。
(5)镜检。打开显微镜，物镜100，滤光片调至2，滴一滴浸镜油，调至合适位置，记录10个视野的细菌数量。
(6)整理器材，依据公式细菌个数(cell/mL)＝(20个视野个数的平均值×19545.28)/过滤到膜上的原水样体积)，计算细菌个数。
三、实验结果
1.水体环境
五个采样点中，玄武湖水和生活废水水质几乎相同，比较清澈，透明度较高；自来水和矿泉水极其清澈；而池塘水则比较浑浊，透明度不高，水中也有很多落叶。
生活废水
玄武湖水
池塘水
2.实验数据
表面荧光直接计数结果显示，五个采样点的水体细菌数量具有明显差异。
南京市部分水体中的细菌含量(cell/mL)
实验数据统计图
四、结论
1.现象
从五种水体中细菌数量的结果来看，五种水体细菌的生存量存在明显差异。细菌数量为:池塘水＞玄武湖水＞生活废水＞自来水＞矿泉水。矿泉水由于属于地表一类水，所以细菌最少；自来水虽然在出厂前经过了一定的消毒，但由于是管道运输，导致了细菌的繁殖。
2.结论分析
玄武湖水和生活废水的细菌数量相近。其原因是玄武湖与南京各河道、排污道联通，水从玄武湖流经河道后再流回湖内，使河道这样的小型水体参与大型水体的生物循环，从而实现自身的净化。
而池塘中的水属于死水，水中生物种类极少，再加上水中鱼过量的投喂导致水体的富营养化日益严重，为细菌提供了良好的生存环境。
五、建议
(1)经常换水。
(2)在环境自我调节能力差的水体中种植一些植物，如浮水植物美人蕉或一些沉水植物。
(3)活水冲刷。
(4)使用微生态制剂。
案例16 研究性学习课题:果蔬维生素C的检测和分析——比较不同蔬果中维生素C的含量
通州区英才学校科学基地潞河中学第二届学员 刘宇轩 肖瀚楠 刘昊宸 冯博鉴 李鑫睿
指导教师:王珍珍
摘要:维生素C是一种重要的营养物质，它能维持正常的新陈代谢，维持骨骼、肌肉和血管的正常生理功能，增强机体抵抗力。维生素C有利于我们的身体健康。本实验运用酸性高锰酸钾与维生素C的氧化还原反应，采用氧化还原滴定的方法测定和比较果蔬中维生素C的含量。在实验测定的几种水果中，橙皮的维生素C含量最高；在实测定的几种蔬菜中，尖椒的维生素C的含量最高。
关键词:维生素C；高锰酸钾；酸式滴定管；果蔬汁
维生素C(Vitamin C，Ascorbic Acid)又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素。食物中的维生素C被人体小肠上段吸收。维生素C的主要作用是提高免疫力，预防癌症、心脏病、中风，保护牙齿和牙龈等。另外，坚持服用维生素C还可以使皮肤黑色素沉着减少，从而减少黑斑和雀斑，使皮肤白皙。富含维生素C的食物有菜花、青辣椒、橙子、葡萄汁、西红柿等。本文选取了橙子、柠檬、苹果、尖椒、卷心菜等果蔬进行维生素C含量的定性测定和比较。
一、研究背景和意义
当今人们生活水平逐步提高，对食品中营养的需求也相应提高。其中维生素C对于我们的身体健康有很大的益处。很多果蔬里面都含有维生素C，在进行维生素C补充时选择哪种果蔬更适合成为研究的方向。本研究对常见的几种果蔬中的维生素C含量进行了比较。
维生素C具有很强的还原性，可以使紫红色的高锰酸钾还原成无色。通过氧化还原滴定的原理，测定和比较果蔬汁中的维生素C含量。
维生素C的结构，如右图所示。维生素C和高锰酸钾反应的化学方程式:
二、研究过程
(一)研究方法
1.用滴管测定维生素C的含量
(1)实验器材的准备:滴管若干，试管六个，小烧杯四个，大烧杯一个，小量筒一个，大量筒一个，研钵一个，高锰酸钾，橙子，柠檬，苹果，青辣椒，红辣椒。
(2)实验过程。
学生实验
(3)实验记录。
实验记录
续表
(4)实验结论。
实验发现:在水果中，维生素C含量从大到小的顺序是:橙皮，柠檬肉，橙肉，苹果肉，苹果皮。
在蔬菜中，维生素C含量从大到小的顺序是:绿辣椒，红辣椒。
维生素C具有抗衰老的功效，我们应该多吃含维生素C丰富的水果蔬菜，例如橙子，绿辣椒。
(5)结果分析和评价。
采用数滴数的方法测定维生素C的含量简便、易行。但数滴数的方法不够精确，误差会比较大。此方法适合定性的测定。
实验过程中采用了控制变量的思想。选取相同质量的蔬果，选取纯汁和稀释后的汁液滴入相同浓度的酸性高锰酸钾溶液中使其褪色，看哪种蔬果汁其色所需的滴数最少，从而达到比较维生素C含量的目的。
2.用氧化还原滴定测定维生素C的含量
(1)实验器材的准备:滴定管两支，锥形瓶2个，小烧杯4个，大烧杯1个，小量筒1个，大量筒1个，研钵1个，酸性高锰酸钾溶液，橙子，柠檬，苹果，青辣椒，红辣椒。
实验材料
(2)运用控制变量的实验方法进行研究，分组实验。
①先将56g橙肉和56g橙皮用研钵磨出汁液，分别倒入80mL水，再分别倒入两支25mL的酸式滴定管中，分别取50mL的高锰酸钾溶液于锥形瓶中，用滴定管滴入橙肉汁和橙皮汁使高锰酸钾褪色。
②再将柠檬和苹果、辣椒等蔬果同上述方法进行实验。
学生实验
(3)实验记录。
实验记录
根据维生素C和高锰酸钾反应的化学方程式可计算出各蔬果中维生素的含量。
(4)实验计算结果。
通过计算，蔬果中维生素C的含量是:
橙皮:7.14mg/g
橙肉:0.98mg/g
柠檬肉:1.25mg/g
苹果皮:0.57mg/g
苹果肉:0.84mg/g
红辣椒:0.95mg/g
绿辣椒:1.11mg/g
在水果中，维生素C含量从大到小的顺序是:橙皮，柠檬，橙肉，苹果肉，苹果皮。在蔬菜中，维生素C含量从大到小的顺序是绿辣椒，红辣椒。
(5)实验结果分析和评价。
①采用滴定法进行维生素C的测定:将维生素C装入酸式滴定管中，高锰酸钾加入到锥形瓶中，滴定至无色。实验过程中能够读取所用的高锰酸钾和果蔬液的体积，并能通过化学方程式的计算得出相关蔬果中每克所含的维生素C的质量。此方法简便、精确。
虽然实验没能做测定的蔬菜和水果的维生素C含量，但是我们学会了测定维生素C含量的方法，为更多食品中的维生素C的含量奠定了基础。
②误差分析。
研磨不完全；取液时有少量残留未加入滴定管内；滴定时，由于过滤不充分，滴定管在开始做实验时有轻微堵塞；由于操作不熟练，整个操作不够迅速，研磨、滴定等过程导致维生素C被氧化。
案例17 研究性学习课题:海带、紫菜、海苔等海产品碘元素检测
大杜社中学:罗 淼 玉桥中学:沈霆硕 邓仁杰
通州六中:唐路辉 王雨桐 宋士奇
指导教师:潞河中学 王珍珍
摘要:碘是一种人体必需的微量元素之一，有“智力元素”之称。碘是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。当人体缺碘时就会患甲状腺肿。因此碘化物可以防止和治疗甲状腺肿大。多食海带、海鱼等含碘丰富的食品，对于防治甲状腺肿大很有效。本实验运用碘遇淀粉变蓝的原理定性检测碘的含量。实验测定的海带、紫菜、海苔、虾米、带鱼等产品中，海带的碘含量最多。
关键词:碘；淀粉；海产品
一、研究背景和意义
碘是一种人体必需的微量元素之一，有“智力元素”之称。碘是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。
碘及其相关化合物主要用于医药、照相及染料。它还可作为示踪剂，进行系统监测，例如用于地热系统监测。
海洋中的某些生物具有选择性吸收和富集碘的能力，是碘的一个重要来源。本文尝试从海产品中提取碘单质并定性比较了多种海产品含碘量的高低。
碘在自然界中主要存在于海产品中，如海带、紫菜和海鱼、海虾中，以离子形式存在。碘离子溶于水，可在氧化剂氯水及过氧化氢存在条件下氧化为碘单质，碘单质遇淀粉变蓝，一般可以用此法检测碘的存在。具体的原理如下列反应:
氯水的制备过程可能存在氯气的污染，过氧化氢是比较好的氧化剂，产物无污染，氧化效果较好。本文采用硫酸酸化的过氧化氢溶液氧化海产品中的碘离子，并采用淀粉溶液进行单质碘的检测。
本文选取海带、紫菜、海苔、虾、鲍鱼等产品进行检测和比较，通过实验，对多种海产品补碘的作用进行评价和总结。
二、材料与方法
材料:坩埚、三脚架、酒精灯、玻璃棒、烧杯若干、滴管、试管、滤纸、电子秤、过氧化氢溶液、稀硫酸、淀粉溶液、蒸馏水，过滤装置等。
实验1 海带、紫菜、海苔中碘的比较
利用学过的知识——碘遇淀粉变蓝，先检测海带、海苔、紫菜中碘的含量。
①将海带、紫菜、海苔冲洗干净，用剪子将海带剪成块状。
②用酒精冲洗海带、紫菜、海苔(以便在燃烧海带时酒精挥发，将海带中的有机物带走)，将冲洗过的海带放入坩埚中燃烧。
③将燃烧后生成的海带、紫菜、海苔灰置入烧杯中，向烧杯中加入适量的水来溶解海带、紫菜、海苔灰，将其溶液通过漏斗过滤，得到的滤液盛入另一烧杯中。
④向滤液中加入适量的过氧化氢溶液和硫酸溶液，将海带、紫菜、海苔中的碘的化合物氧化成碘单质。
⑤利用淀粉检测是否有碘的存在，也可以采用四氯化碳萃取碘单质。
根据碘与淀粉变蓝的颜色深浅，定性地确定各海产品中碘的含量。
实验结果mL
实验过程:
我们用电子秤分别称取了3g的海带、紫菜和海苔，先用剪刀初步剪碎，剪碎后放入坩埚中，滴入少量酒精点燃。为了实验安全，实验过程须戴护目镜。坩埚用泥三角和三脚架固定。等到燃烧至粉末状后，用坩埚钳将坩埚取下，熄灭酒精灯，把锅内海带灰倒入烧杯中，并向烧杯中加入适量蒸馏水，充分搅拌，使燃烧后的灰和水充分融合。搅拌完毕后进行过滤，取滤液水倒入试管中，用滴管取稀硫酸滴入试管中，再用滴管取过氧化氢加入其中，并摇晃使其均匀，海产品中的碘离子转化为碘单质，最后取淀粉溶液加入试管中，充分摇晃，观察是否变蓝。
具体过程如下:
学生实验
实验1结论:通过三组实验得出，海带中碘含量最高，紫菜次之。
实验2 鱼虾类海产品中碘的含量比较
由实验1可以得出海带、紫菜等海产品含有碘元素，设计实验检测海鱼、虾等海产品中是否也含碘元素。
①将虾、虾皮、干鱼、带鱼去皮，用研钵碾成泥状。
②将碾成的泥加入20mL蒸馏水，搅匀，将其溶液通过漏斗过滤，将得到的滤液盛入另一烧杯中。
③向滤液中加入适量的过氧化氢溶液和稀硫酸，将碘的化合物氧化成碘单质。
④利用淀粉显色测定虾、虾皮、干鱼、带鱼等海产品中是否存在碘元素。
实验材料
实验记录mL
学生实验
实验2结论:鱼虾类海产品中未能检测出碘元素。
三、结果与分析
综合实验1、2可知，海带中含碘量最多，紫菜次之，海苔和其他鱼类海产品几乎没有。海苔是由紫菜再加工而成的，在加工过程中可能其中的碘受到了破坏，所以平时我们通过吃海苔补碘是不科学的。
海鱼等产品可能是因为水分较大，实验用量较低，无法检测到。这说明单位质量内含量较低，但并不能说明没有碘元素。
实验中的一些因素可能造成实验误差，如燃烧后加入蒸馏水溶解不够充分，
使碘离子无法充分溶解到水中，氧化不充分等。
在实验过程中，我们发现，海带上有一层白色物质，我们猜想这层物质中可能含碘量较多，于是我们进行了第三次实验。
实验3 海带表面附着物碘含量测定比较
①把海带泡在水中半小时，捞出捣碎(因为是湿的，在坩埚中燃烧湿海带容易发生炸裂危险)。
②在碎海带中加入适量蒸馏水。
③静止10分钟。
④将液体过滤。
⑤加入酸、过氧化氢、淀粉。
结论:向溶液中加淀粉，不变蓝；向泡制过海带半小时的液体中加入稀硫酸、过氧化氢，淀粉变蓝。说明，海带表面白色物质中含碘多，所以做菜时海带不宜浸泡很长时间，否则会引起碘的损失。
根据此次实验，推测海藻含碘量比较多。因为藻类没有根茎叶的分化，全靠细胞吸收营养，所以碘可能大量存在其细胞中。
证据意识就是要求学生在科学探究的每一步做到“言之有据”，通过证实证伪的方法得出科学结论。“基于证据”意识的培养，目的是培养学生实事求是的科学态度，勇于假设、探究、验证的科学素养，这也是当今学生核心素养培养中的一个重要环节。“基于证据意识”下化学教学实践活动，为改变学生的学习方式提供了指导和帮助。
四、深入理论研究，培养建构模型能力
化学学习过程应该是以物质组成、结构及其变化的事实作为构建假设论证的基础，并同时对假设进行证实与证伪的分析，在此基础上研究并建立认知物质的基本模型，最后得到认知物质世界的基本方法。作为化学学科核心素养的思维核心“证据推理与模型认知”有五方面的内涵，而这些内涵分别表达了五种不同的意识(如图3-16)，这五种意识也分别对应了五种不同培育目标，即学会假设、学会认证、学会分析、学会预测与建模、学会问题解决。
图3-16 五种不同意识
证据推理与模型认知都是化学学科中重要的思维方法，两者之间是有机联系的，“证据推理”或“基于证据的推理”是一种典型的认知心理学层面的认知模型。所以，化学学习中的“证据推理”可以看作是按照“基于证据的推理”认知模型进行的认知过程。证据推理所形成的科学结论是简单的模型认知，证据推理是建构模型的前提。在证据推理和模型认知的过程中通常都会运用到化学的规律、模型、观念、思想和方法，因此深入理论研究，有助于培养建构模型能力。
案例18 “芳香族化合物同分异构体的书写”教学设计
北京市通州区潞河中学 张凯
一、指导思想与理论依据
同分异构体是高中化学的一个重点内容，很多学生一开始很喜欢学习这个内容，觉得生动有趣，但是越到后面感觉越困难，各种各样的同分异构体让人眼花缭乱，因此，有必要帮助学生进行相对系统的学习思路总结。针对教学过程中关于同分异构体书写的相关要点过于零散的现状，本节课在内容上选取以苯环为母体的芳香族化合物同分异构体的书写这一高考频考考点，力求通过建立一种二维坐标系的方式引导学生分析总结芳香族化合物同分异构体书写的一般思路和方法，重点培养学生面对同分异构体问题时思考的起点和思维的条理性有序性，以形成良好稳健的推断力。
为了提高课堂教学效率，本节课在教学过程中给学生提供了球棍模型，引导学生自己动手，挖掘苯环上取代基个数与同分异构体的个数之间的关系规律，帮助学生树立模型认知的意识，同时让小组充分动起来，相互交流，相互指导，达到共同提高、共同进步的良好效果。另一方面，本节课采用学案导学的方式进行，便于学生提前梳理本节课的知识脉络，课堂上有针对性地重点听课，课后及时总结相关笔记要点，体会收获的满足感。
本节课以诺贝尔化学奖中与同分异构体相关的杰出贡献为情境素材贯穿整节课的始终，很容易激发学生学习化学的兴趣和学以致用的热情，着重渗透新一轮课程改革背景下化学学科核心素养中证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的若干要求。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
同分异构体的书写是高考有机大题中的频考考点。其中，以苯环为母体结构的芳香族化合物同分异构体的书写是重点，也是难点，往往也容易成为学生的失分点。学生在必修二第三章第一节的学习过程中，通过正丁烷和异丁烷的两种物质的结构和性质对比，已经能够理解同分异构现象的广泛存在是导致有机物种类繁多的重要因素之一。选修五第一章第二节系统介绍了有机化合物存在的碳链异构、位置异构和官能团异构(类别异构)的相关内容，要求学生对同分异构体的书写有全面深入的认识。
本节内容是对含苯环的芳香族化合物同分异构体书写的专题复习，重在帮助学生对同分异构体的类别和书写的一般思路和方法进行整理归纳。学生对含苯环的芳香族化合物同分异构体的系统练习有助于学生更好地理解有机物中碳原子的成键特点及其规律，从而为更好地掌握有机合成奠定基础。
2.学习者分析
已有基础:本节课授课对象是高二年级5～6班A层的学生，学生通过之前的学习已经对减碳法书写脂肪烃的同分异构、等效氢法书写一元取代物的同分异构、插入法书写羧酸和酯类的同分异构有了一定程度的了解，能够较熟练地书写戊烷和己烷的碳链异构，单烯烃、双烯烃的官能团位置异构，含碳数较少的一元醇、一元醛、一元酸的同分异构。
学习障碍:很多学生对这三种书写同分异构体的方法缺乏灵活运用，对类别异构之间的相互转化认识不够全面透彻，表现在处理限定条件的同分异构体的书写时容易出现理解信息不准确、不到位、错写、漏写等情况。学生系统分析同分异构体的书写规律并灵活运用的能力欠缺，目前还无法满足高考对于学生书写同分异构体的各项要求。
发展进阶:本节课采用学生感兴趣的球棍模型为载体，以诺贝尔化学奖与同分异构的相关素材为情境线，以围绕核心知识点的系列进阶式问题为知识线，一明一暗两条线相互交织在一起，引导学生在寻找苯环上取代基个数与同分异构体个数之间关系规律的活动中，展开积极的思维碰撞。在含有不同种类取代基的芳香族化合物同分异构体的书写规律指导下，层层推进，帮助学生突破书写更复杂芳香族化合物同分异构体时遇到的思维障碍，从而强化思维深度，进一步提升分析给定信息的能力、灵活运用信息的能力以及正确全面地分析同分异构体的能力。
3.教学方式与教学手段说明
技术准备:多媒体设备、实物投影仪、教师及学生用球棍模型。
为了帮助学生更方便地探究芳香族化合物同分异构体的书写规律，采用了球棍模型，学生可以很快地以苯环模型为中心，及时调整取代基的数目及种类，建构含有不同取代基的芳香族化合物同分异构体的书写规律。在教师进行必要的球棍模型使用解说及学生进行现场演示时，投影仪的使用可以很好地实现教师和学生之间及时有效的沟通，为本节课的正常推动提供了很大的便利。
三、教学目标
(1)结合生活中常见有机物的用途进一步认识微观结构差异性的重要意义和价值。
(2)通过球棍模型不同种类个数取代基的位置异构分析，掌握苯环上取代基个数与同分异构个数之间的关系规律，体会模型建构的思维过程。
(3)能够分析较复杂芳香族化合物中存在的类别异构现象，在已有模型认知的基础上进一步提升系统分析和正确书写芳香族化合物同分异构体的水平。
(4)通过小组讨论展开积极的思考，了解芳香族化合物同分异构体书写的常用方法和技巧，增强归纳总结的意识，深化思维的深刻性、灵活性和思辨性。
(5)了解历届诺贝尔化学奖中关于同分异构体的贡献，增强学习的兴趣和积极性，培养学生追求真理的科学精神以及学以致用的责任意识和使命感。
四、教学重点和难点
教学重点:
(1)通过球棍模型不同种类个数取代基的位置异构分析，掌握苯环上取代基个数与同分异构个数之间的关系规律。
(2)能够分析较复杂芳香族化合物中存在的类别异构现象，在规律的指导下进一步提升系统分析和正确书写芳香族化合物同分异构体的水平。
(3)通过进阶式的问题思考，提高对已有知识迁移运用的能力。
教学难点:对已有知识进行分析对比、归纳总结。利用苯环上含有不同种类取代基的同分异构体的书写规律指导分析正确书写较复杂的芳香族化合物的同分异构体。
五、教学流程图及教学过程设计
“芳香族化合物同分异构体的书写”教学流程图
“芳香族化合物同分异构体的书写”教学过程
续表
续表
芳香族化合物同分异构体的书写
“芳香族化合物同分异构体的书写”板书设计
附录 学习效果评价设计
1.“芳香族化合物同分异构体的书写”前测
关于芳香族化合物同分异构体的专题书写练习，发现学生存在的各类问题。
2.“芳香族化合物同分异构体的书写”后测
(1)关于芳香族化合物同分异构体的专题强化练习，并要求学生整理常见易错点。
(2)以思维导图的形式要求学生整理总结同分异构体的类别及书写规律等核心知识点。
六、教学思考
(一)设计亮点
1.丰富情境素材的联系运用
同分异构体书写的相关知识比较抽象，灵活性强，学生在学习过程中往往感觉到枯燥乏味，难以掌握，从而大大影响了学习的积极性。为了让学生充分感受学习的乐趣，本节课选取诺贝尔化学奖为情境素材，将高考重点芳香族化合物同分异构体的书写学习融入生活实际当中，激发学生学习的兴趣和学以致用的责任感。在实际教学过程中，学生课堂表现活跃，达到了较好的教学效果。
2.球棍模型在寻找核心规律中的巧妙运用
针对学生在书写芳香族化合物时规律意识不强、知识迁移运用能力不够的现状，本节课首先引导学生利用球棍模型寻找苯环连接不同取代基时同分异构体的书写规律，进而再对规律进行深化应用。教学环节环环相扣，教学过程中以学生为主的教学活动设计有助于学生进行充分的思维碰撞，相互取长补短。在教师指导下的进阶式学习任务的开展有助于学生强化证据推理与模型认知的意识。
3.课后扩展任务的设计有利于强化课堂效果
学会学习的方法比掌握知识本身更重要。课后作业的目的除了巩固练习之外，还在于引导学生利用思维导图等方式总结各类同分异构体的书写方法和技巧，有效帮助学生完善已有知识体系，为全面突破同分异构体这一难点奠定基础。
(二)今后教学改进设想
1.根据学情变化适时对本节课的教学节奏进行调整
本节课授课对象是A、B班分层之后的A层学生，大部分学生学习程度较好，课后大部分学生反馈对芳香族化合物同分异构体的书写思路有了更清晰的认识，但仍有少部分同学表示在书写难度稍大的同分异构体时存在困难。因此，如果本节课是针对B层的学生进行教学，对于基础相对薄弱的学生所需课堂讨论的时间应该更长。为了保证课堂效率，提高本节课的实用性，可以适时对本节课的具体方案进行相应调整，例如，提前给学生下发课堂导学案，增加题目的提示性，课后拓展延伸作业任务更加明确具体等。对于A层同学完成的优秀思维导图作品还可以张贴在教室内，供其他同学参考借鉴。
2.课堂环节推动过程中可尝试设计多样的学习方式进一步调动学生的参与度
芳香族化合物同分异构体的书写存在一定的难度，考查方式灵活多变，学生处理此类问题往往存在重写或者漏写的问题。为了强化学生有序思维的效果，可以尝试在环节推动过程中首先启发学生思考与课堂典例相关的哪类题型中书写同分异构体仍存在困难，容易出现哪些错误，这样更有利于调动学生主动思考的积极性和主动参与下一环节的欲望。
3.不饱和度与含氧官能团对应关系的二维坐标系有待进一步完善
通过了解学生填写的课堂导学案得知，所有学生更关注板书中呈现的二维坐标系这部分内容，并希望能在这张坐标图的基础上总结得到更多的规律。在后续课程中，可以引导学生将脂肪族化合物不饱和度与含不同个数碳原子官能团的关系也用图表等方式进行简单明确的对比总结，增强学生不断反思总结的意识。
案例19 从甲烷看碳原子成键特点
人大附中通州校区 陈涵
一、指导思想与理论依据
“甲烷”是高中化学必修课程有机化学起始课。《普通高中化学课程标准(2017年版)》中指出，“知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷、乙烯、乙炔为例认识碳原子的成键特点”，“知道有机化合物存在同分异构现象”，“学生必做实验:搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点”。依据课标的指导和要求，本节课通过学生模型拼插活动，引导学生从微观视角探析甲烷结构，初步认识有机化合物结构特点，建立物质结构观。因此，本节课的教学重点是以甲烷为例认识碳原子的成键特点，形成有机化合物空间结构意识。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
甲烷是高中有机化学的起始课，是学生将无机化学学习思维过渡到有机化学思维角度的重要转折点；甲烷是最简单的有机化合物，是学生学习有机化合物的启蒙课；甲烷是最简单的烃，对甲烷结构和性质的学习能够对认识和研究有机化合物起到启迪作用，是学生学习“烃”及“烃的衍生物”的重要基础，同时为官能团学习做铺垫。
本节课的主要内容是:通过模型搭建活动将抽象的微观结构直观化。以探究甲烷结构为例，组织学生运用模型拼插甲烷及衍生变形体的球棍模型，模拟微观过程，体会模型迁移应用的方法，认识碳原子的成键特点；帮助学生形成、发展核心观念，同时了解有机化合物种类繁多原因，为烃及其衍生物的学习提供坚实的物质结构观基础。
2.学习者分析
通过与学生访谈了解到如下学情:
已有基础:在学习本课时，学生在知识上已经具备了原子结构、化学键等知识；思维上具有一定的独立性和主动性；能力上具备一定动手能力，对于模型拼插非常感兴趣。
不足之处:从微观视角探析物质结构的意识与能力相对薄弱；对有机化合物空间结构的认识停留在感性思维层面。
基于学情、指导思想，确定本节课学生待发展认知:以原有知识经验作为新知识的生长点，应用已有知识从微观角度探析甲烷结构，总结碳原子的成键特点，知道有机化合物分子是有空间结构的，最终建立有机化合物学习的重要思维角度——物质结构观。
3.教学方式与教学手段
教学方式:通过真实情境问题激发学生探究欲；通过甲烷及其衍生变形体模型拼插活动，激发学生探究热情，自主探究并总结碳原子的成键特点、烷烃的结构特点。
教学手段:真实情境创设、模型拼插活动、驱动型任务链。
三、教学目标
(1)通过探究甲烷正四面体结构，知道有机化合物分子是有空间结构的。
(2)通过拼插甲烷及其衍生变形体的球棍模型，认识碳原子的成键特点、价键类型，知道有机化合物同分异构现象，建立对有机化合物分子结构的直观认识。
(3)了解我国在可燃冰开采领域的成就，增强爱国主义情感。
(4)通过了解化学史，感受科学家的敬业奉献精神。
四、教学重点和难点
教学重点:甲烷正四面体结构、碳原子成键特点。
教学难点:甲烷正四面体结构、碳原子成键特点。
五、教学流程图及教学过程设计
教学流程:
(1)活动线:创设情境→甲烷结构探究→甲烷变形计→总结提升
(2)知识线:了解可燃冰→甲烷结构→碳原子成键特点→知识归纳
(3)认知线:感性认知→模型建构→模型应用→升华认知
“从甲烷看碳原子成键特点”教学过程
续表
续表
附录 学习效果评价:填写课堂评价小卡片
统计结果:
通过对学生填写的课堂评价小卡片结果进行统计，了解到:通过本节课的学习，学生对甲烷正四面体结构和碳原子成键特点印象最深，并且初步建立了有机化合物的空间结构感，知道有机化合物存在同分异构现象，还想进一步了解有机物的物理性质和化学性质。
六、教学反思
基于本节课教学设计和实际教学效果，总结如下:
(1)借助可燃冰创设真实问题情境，开阔视野，激发学生学习兴趣，培养学生化学视角。
(2)模型拼插活动将有机化合物的微观结构直观化，引导学生建立直观的空间立体结构观，激发学生探究欲，渗透宏观辨识和微观探析的学科素养。
(3)通过展示史实资料、甲烷结构证据、模型拼插等，培养学生证据意识，加深对结构的理解，渗透立德树人的教学理念和证据推理与模型认知的学科素养。
(4)学生拼插模型，书写结构式、分子式，从宏观、微观、符号三个层面认识有机化合物，形成有机化学的一般学习方法。
(5)教师通过驱动型问题和任务引导学生、学生主动探究学习、课后学生进行课堂评价，“教-学-评”三位一体，促进学生认知发展。
基于学生课堂表现和课堂评价卡片的反馈，对本节课教学效果分析如下:
(1)学生对甲烷正四面体结构、碳原子成键特点的整体掌握程度较高，初步形成有机化学空间结构意识。
(2)学生对有机种类繁多原因、同分异构现象有一定程度的理解。
(3)学生对于模型拼插活动非常感兴趣，有机化学的学习兴趣被激发。
学生拼插的模型
通过对本节课教学设计的反复修正和实际教学效果的分析，我有如下收获:
(1)课堂上以学生为主体，充分调动学生积极性，学生学习兴趣更加浓厚，更能激发学生求知欲。
(2)设置学生感兴趣的模型拼插活动可以明显提高课堂效率，同时培养学生对有机化学的学习兴趣。
(3)通过课堂评价小卡片信息，可以快速精确了解学生课堂掌握情况、学生感兴趣的内容，并为设计下节课的教学内容提供重要参考依据。
本节课围绕“发展学生化学学科核心素养”的主旨，开展“素养为本”的教学，精心设计活动，注重学生能力提升和实际获得；深入挖掘内容，体现学科价值；善于应用形式，促进“深度学习”。相信基于“甲烷”的浓厚兴趣和科学的学习视角，孩子们能轻松步入有机化学学习之门。
案例20 从成键特点的深入学习到建构微粒观——“从甲烷看碳原子成键特点”教学设计评析
北京市通州区潞河中学 孟祥雯
我参与了“从甲烷看碳原子成键特点”这节课的指导工作，在不断的打磨过程中，见证了新教师的专业成长，也对有机化学的教学有了新的认识。
高中阶段学习有机化学，主要教学目标是建立、发展认识有机物性质的不同视角，如从“结构决定性质”的角度认识有机物的性质，或者从物质转化的角度认识有机物的性质等。但在具体教学中，如何落实学科思想，将其转化为学生的认知，用以指导整个有机化学的学习却是个问题。
通常“甲烷”的教学过程以“甲烷结构→性质(物理性质、化学性质)→用途”为主线，以甲烷结构为切入点，以甲烷为代表学习有机物结构和常见的性质(可燃性和取代反应等)，认识甲烷在生活生产中的应用，懂得科学、合理、安全地使用甲烷；或采用“用途→性质(物理性质、化学性质)→甲烷结构”为主线的教学模式。
新版普通高中化学课程标准特别注重有机化合物分子的空间结构，以及甲烷、乙烯、乙炔等物质中碳原子的成键特点。我们设想，能不能采取先重点探究甲烷、烷烃、烯烃、炔烃等的成键问题，再学习典型物质的性质呢?
本节课设计的主导思想是要引导学生进行“深度学习”。“深度学习”是以具体知识的学习和应用为载体，在化学观念统领下，通过质疑反思引导学生深度体验化学知识的产生、关联和应用，引导学生从浅层思维走向深度思维和高阶思维，从而形成从化学视角分析和解决问题的思路与方法的一种学习方式。应用“深度学习”的原理进行化学教学，不仅能提高学生化学学习的质量，形成化学学科必备的核心素养，同时也能促进教师专业素养的提升。
设计本节课的思考如下:
【思考1】如何创设情境?
情境是学习的一部分，脱离情境的学习是错误而缺乏成效的。教学情境的创设可以从学科与生活的结合点入手，也可以从学科与社会的结合点入手，还可以利用问题创设情境。
甲烷作为一种重要的化石燃料，正逐渐受到各国关注，可燃冰、页岩气等也逐渐走进人们的视野。可燃冰大量存在于海底和永久性冻土中。我国南海拥有丰富的可燃冰资源，2017年我国成为全球首个成功试开采可燃冰的国家。这些资料不仅可以引起学生的学习兴趣，更能激发学生强烈的爱国主义热情，培养爱国情怀。因此，用可燃冰作为本节课的引入情境素材，体现了化学学科的社会价值。
【思考2】如何将浅层学习转化为深度学习?
浅层学习是一种机械式的学习方式。学习者为了完成任务被动地接受学习内容，把信息作为孤立的、不相关的事实来接受和记忆。深度学习是指在基于理解学习的基础上，学习者能够批判地学习新思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题。
在甲烷结构的学习中，如果仅是简单呈现甲烷的正四面体结构，并据此分析甲烷的结构特点，那么这样的学习方式就是浅层学习。根据深度学习的理念应将甲烷结构的简单描述转变为甲烷结构的发现过程，让学生在甲烷结构的探究发现中深度体验甲烷的正四面体，并将研究思想拓展应用到其他有机化合物的学习中。因此本节课采用模型拼插法，由学生自主探究甲烷的结构，再根据教师提供的信息进行纠错修正。
【思考3】如何给学生搭好“脚手架”?
我们在工地上见过脚手架，工人们正是凭借它，平稳有序地完成了一系列高空作业。那么，我们如何从学生已有经验出发，提供具有一定认知难度的学习项目，一步一步引导学生学习新内容，并内化为自己的经验?搭建脚手架是建构主义教学理论的一个很好的比喻。建构主义认为知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。因此，建构的含义是学习者依据已有理解，吸取有用信息，建构自己的理解的过程。
首先，通过模型拼插等活动引导学生认识有机化合物中碳原子的成键特点、价键类型及简单分子的空间结构。
探究特色1:用不同大小、颜色的小球分别表示H、C、Cl等原子，学生拼插模型选择不同大小的球，间接考查了学生比较半径大小的能力。
探究特色2:拼插和修正甲烷模型的过程培养了学生空间结构想象能力以及接收、整合信息的能力。
探究特色3:用长短不一及能弯曲的软管能更好地帮助学生模拟比较单键、双键及三键的差异。
探究特色4:建立甲烷模型认知后，用C原子取代H原子或去掉2～4个H原子继续拼插出正确分子的过程体现了对学生接收、整合信息能力以及创新能力的培养。从甲烷的结构特点拓展到乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔等，体会同分异构现象以及碳原子的成键方式的多样性，初步认识种类繁多的有机物，为学习烷烃、烯烃、炔烃乃至其他有机化合物的结构奠定基础。
探究特色5:呈现正四面体的球棍模型，并在四个面上贴上四个透明正三角形，如图所示，帮助学生理解“正”和“四面体”的直观印象。
教学中通过一步一步搭设“脚手架”，建构有机化合物结构的模型，充分体现了学生是课堂的主人。学生掌握了学习的主动权，在自主、合作、愉快的氛围中探究学习。
甲烷
【思考4】引入“甲烷结构探究史”的意义是什么?
科学家们历经100多年艰苦卓绝的探索，才发现了甲烷的结构。在教学中引导学生沿着科学家的足迹探究甲烷结构，充分还原前人探索过程中的思维历程，使学生认识知识的产生、发展和衍变，学习科学家的探究精神，体验和领悟科学的思维方法。学生在深度体验中把握了新知识的发生、发展及衍变规律，有利于学生将新知识融入原有的认知结构，促进深度学习。
【思考5】如何体现化学学科素养的培养?
化学在宏观层面上研究物质的性质及其变化，同时也要深入微观层面研究物质的组成、结构。化学学习就是从宏观、微观、符号三重表征的水平上认识、理解、记忆并应用化学知识，同时建立三者之间的有机联系，形成化学学习的独特思维模式。“甲烷”学习的三重表征也体现了“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的养成，如图所示。
“甲烷”学习的三重表征
本节课采用模型拼插、合作探究的方式认识了“甲烷分子空间结构模型”，并通过合理运用“局部替代”方法，引导学生从微观结构比较有机物的变化，体现了模型建构的意义，促进了“证据推理与模型认知”学科核心素养的养成。
【思考6】“甲烷”学习的评价方式是什么?
评价采用了课前学情调查、课中观察学生学习表现，及时反馈，以及填写课堂学习总结小卡片信息等方式，快速精准地了解学生课堂掌握情况、学生感兴趣的内容，并为设计下节课的教学内容提供重要参考依据。
通过以上的设计，达成了甲烷深度学习的目标，符合核心概念的建立过程，即基于事实和证据，采用适当的科学思维方法揭示规律，并在某一给定的情境中，运用规律和原理，对可能的结果或趋势做出预测或解释，能够选择运用文字、图示或模型等方式进行表达并阐明其内涵。
教学设计不仅要着眼于教学内容，更要从促进学生终身发展的角度，思考对学生发展的意义，思考提高教学设计对学生学科素养的作用，将深度学习的理念应用于教学实践中。
案例21 “研究物质的氧化性、还原性——以氯元素为例”教学设计
北京市通州区潞河中学 刘姣姣
一、指导思想与理论依据
《普通高中化学课程标准(2017版)》指出:“普通高中化学课程是基础教育课程，是发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体。”化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
物质的氧化性、还原性微观本质是物质得、失电子的能力。影响物质的氧化性、还原性的强弱的因素有哪些呢?
(1)内因:结构决定性质。原子的结构决定元素的性质——金属性、非金属性，表现为该元素组成的单质具有氧化性或还原性，由该元素组成的化合物具有氧化性或还原性。由于原子结构的相似性与差异性决定了元素性质、物质性质(氧化性、还原性)的差异性，这种差异性是可以通过实验手段来比较与验证的。
(2)外因:影响物质氧化性、还原性的因素有:浓度、pH等。这些因素对物质氧化性、还原性的影响是正相关还是负相关?是对氧化性、还原性同时有影响吗?这些问题都是可以通过实验手段加以探究的。实验探究后得出的结论有什么用?通过控制这些因素可以控制物质氧化性、还原性，进而控制氧化还原反应的进行。
2.学习者分析
已有基础:从知识角度分析，学生在必修1已经知道氧化性、还原性的本质，核心元素化合价与氧化性、还原性的关系；在必修2学习了原子结构与元素周期律。从能力角度分析，学生已经具有设计、实施简单验证或探究实验的能力。
发展进阶:利用结构决定性质观念，将原子结构、元素周期律与物质氧化性、还原性关联；利用内因、外因思想，对影响物质氧化性、还原性的因素进行猜想并设计实验进行定性探究，初步得出结论。再根据所得结论控制物质氧化性、还原性，达到控制氧化还原反应的目的。
学习障碍:实验设计的科学性、安全性、可行性、简约性；具体实验的干扰因素与排除干扰；实施完整探究过程。
3.教学策略说明
第一阶段(复习关联)，通过问题比较Cl2、Br2、I2的氧化性强弱，设计实施实验验证结论，从微观本质角度解释原因。氧化性的比较、实验的设计目的是培养学生的宏观辨识与证据推理素养，提高设计实验的能力。从微观本质解释原因的目的是利用结构决定性质这一化学思想，将原子结构、元素周期律与物质氧化性、还原性建立相关性，使学生理解物质具有氧化性与还原性的本质原因。第二阶段(认识发展)，以盐酸与二氧化锰反应为例对物质氧化性、还原性的影响因素进行探究，包含假设猜想、设计实验、实施实验、观察记录实验现象、分析并得出结论等过程，目的是拓展深化对氧化性、还原性的认识，同时增强学生的科学探究能力、化学核心素养。第三阶段(应用检测与再发展)是设计、实施实验，让可逆氧化、还原反应动起来，目的是应用第二阶段所得结论从氧化性、还原性角度认识可逆氧化还原反应，并控制平衡移动。
三、教学目标
(1)通过课堂学习理解物质氧化性、还原性的本质，了解物质氧化性、还原性的影响因素。
(2)通过课堂任务的完成，提升设计、实施验证性实验和探究性实验的能力。
(3)通过课堂活动的实施，培养核心素养:宏观辨识与微观探析、证据推理、科学探究、科学态度等。
四、教学重点和难点
教学重点:提升学生实验能力与核心素养。
教学难点:提升学生的化学核心素养，如证据推理与科学探究等能力。
五、教学流程图及教学过程设计
“研究物质的氧化性、还原性——以氯元素为例”教学流程图
“研究物质的氧化性、还原性——以氯元素为例”教学过程
续表
研究物质的氧化性、还原性——以氯元素为例
“研究物质的氧化性、还原性——以氯元素为例”板书设计
附录:学习效果评价设计
前测:
(1)物质氧化性、还原性强弱的本质原因是什么?
(2)影响物质氧化性、还原性的因素有哪些?请举例说明。
六、教学反思
从学科知识能力角度看，拓展了学生对氧化性、还原性影响因素，可逆氧化还原反应的认识，提升了学生设计实验、实验探究等能力。
从化学思想方法角度看，认识线索清晰，从物质氧化性、还原性的宏观表现到微观本质，从影响氧化性、还原性的因素到控制条件控制反应，设计环环相扣，逻辑严谨，展现了化学学科认识物质世界并作用物质世界的过程。
从化学核心素养培养角度看，三个环节集中提升了学生宏观辨识、微观探析、证据推理、实验探究等素养。
案例22 宏观辨识与微观探析的有效融合——以“饱和溶液和不饱和溶液”为例
北京市通州区潞河中学 纪艳苹
一、指导思想与理论依据
(1)渗透学科思想，增强学生的化学核心素养，建立宏观与微观的对应，应用微粒观分析、解释溶解与结晶现象。
(2)发挥学生的主体地位，使学生在“做中学”，自主建构对溶液的进一步认识。
二、教学背景分析
1.学习内容分析
本节教学内容属于新课程标准中一级主题“身边的化学物质”下的二级主题“水与常见的溶液”范畴。
溶液是最常见的一大类混合物，与学生的生活实际有密切的联系:自然界中的江河湖海等水系绝大多数都是溶液；人体的体液是溶液；生活中的饮料、酱油、醋等是溶液；医疗上的注射液是溶液。化学试剂很多也是溶液，许多反应都是在溶液中进行的，酸、碱、盐的教学也是以溶液为基础的。因此不论是生活应用，还是后续课程学习，对学生而言，系统地学习有关溶液的知识是非常必要的。
本课时是对于溶液的进一步认识:溶液有两种不同的状态、如何进行判断；饱和溶液和不饱和溶液的相互转化方法，认识不同状态的溶液间可以动态变化；从微观角度增进对溶液的认识，从而使学生能从宏观与微观、静态和动态多个角度认识溶液，为从定量角度即溶解度认识溶液奠定基础。
2.学习者分析
已有基础:学生已经能从静态的角度认识溶液的组成、性质、特征、应用，从微观角度认识氯化钠的溶解过程。
发展进阶:认识溶液有两种不同的状态，并可以动态变化；同时从微观角度去解析溶解与结晶现象，初步有平衡的意识。这有助于学生从多角度加深对溶液的理解，也有助于学生通过对现象的观察深入思考问题的实质。
对两种典型代表物溶解性的探究实验，有助于培养学生的小组协作能力、交流讨论能力、基本实验操作能力，有助于提升学生的科学素养。
学习障碍:从微观角度分析溶解与结晶过程。
3.教学方式与教学手段说明
教学方式:探究式教学与交流讨论相结合。
教学前期准备:饱和乙酸钠溶液。
三、教学目标
(1)通过小组实验，探究NaCl和KNO3的溶解情况，培养学生的动手操作能力、小组协作能力，同时使学生能够自主建构对溶液的认识:溶液有两种不同的状态、如何进行判断。
(2)结合自身经验，对实验结果进行分析总结:饱和溶液和不饱和溶液的相互转化。
(3)通过画溶液中的微粒示意图，从微观角度认识溶解与结晶，并运用所学的原理对点“水”成“冰”进行微观解释，发展学生对溶液的微观认识。
(4)感受饱和溶液与不饱和溶液及其转化关系在生活中的应用，体会化学对生活的作用。
四、教学重点和难点
教学重点:饱和溶液、不饱和溶液的定义及转化。
教学难点:从微观角度分析溶解与结晶过程。
五、教学过程
“饱和溶液和不饱和溶液”教学过程
续表
续表
溶解度第一课时 ——饱和溶液与不饱和溶液
“饱和溶液和不饱和溶液”板书设计
附录1 “饱和溶液和不饱和溶液”导学案
“饱和溶液和不饱和溶液”导学案
续表
续表
附录2 学习效果评价设计
1.“饱和溶液和不饱和溶液”前测
(1)100mL水，能不能无限制地溶解白糖呢?
(2)怎样使一杯白糖水变得更甜?
(3)一杯白糖水还能否再做溶解实验?
2.“饱和溶液和不饱和溶液”后测
(1)室温下，向一定质量的氯化钠溶液中加入10g氯化钠固体，充分搅拌后，尚有部分未溶解，加入10g水后，固体全部溶解。下列判断正确的是( )。
A.加水前一定是饱和溶液
B.加水前可能是饱和溶液
C.加水后一定是饱和溶液
D.加水后一定是不饱和溶液
(2)在一定温度下，将一瓶接近饱和的硝酸钾溶液转化成饱和溶液的方法( )。
①升高温度 ②降低温度 ③增加溶质 ④增加溶剂 ⑤蒸发溶剂
A.①②③
B.②③⑤
C.②③④
D.③④⑤
(3)使20℃的饱和食盐溶液变成不饱和溶液，可采取的措施是( )。
A.加水
B.取出一些食盐溶液
C.加食盐
D.蒸发水
(4)某物质的饱和溶液中，加入一些该溶质的固体，则下列说法正确的是( )。
A.溶质质量减少
B.溶液质量增大
C.固体质量不变
D.溶质质量增加
(5)一定温度下，从500g的饱和溶液中倒出100g溶液，剩余的溶液里，下列数值比原溶液减少的是( )。
①溶质的质量 ②溶剂的质量 ③溶液的密度 ④溶液的质量
⑤溶质的质量分数(即浓度)
A.①②③④
B.②③④⑤
C.①②④
D.①②③④⑤
(6)一木块漂浮于50℃时的硝酸钾饱和溶液中，(如图A所示)。当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液体积的变化)，木块排开液体的体积(V排)随时间(t)发生了如图B所示的变化。由此推测出温度改变的方式是________(填升温或降温)，同时观察到烧杯底部硝酸钾晶体________(填增多或减少)。
“饱和溶液和不饱和溶液”后测(6)
3.访谈提纲
(1)对于溶液，你有哪些新的认识?
(2)如何判断一份溶液是否饱和?
六、教学思考
(一)设计理念
1.发挥学生的主体地位，使学生在“做中学”，自主建构对溶液的进一步认识
教学过程中，涉及多个学生活动，充分发挥学生的主体地位，教师在教学过程中仅仅作为指导者。
①学生探究氯化钠的溶解情况，进行小组实验，记录并描述溶解情况，从中得出饱和溶液与不饱和溶液的定义。②学生探讨硝酸钾的溶解情况，进行小组实验，记录并汇报溶解情况，判断溶液所处的状态。③将两个探究活动进行总结归纳，认识到饱和溶液与不饱和溶液之间的转化方法。④描绘④、⑦两份溶液的微粒示意图，从微观角度去理解溶解与结晶现象，并进一步去解释点“水”成“冰”的原理。⑤探讨饱和溶液、不饱和溶液及其转化原理在生活中的应用。
2.丰富学生对溶液的认识
教学设计的核心不仅仅是对具体知识的掌握，而是促进学生建立对溶液的综合认识。帮助学生认识溶液有两种不同的状态，并可以动态变化；同时从微观角度去解析溶解与结晶现象，初步有溶解和沉淀平衡的意识。这有助于学生从多角度加深对溶液的理解，也有助于学生通过对现象观察去深入思考问题的实质。
3.点“水”成“冰”小魔术的引入与揭秘，提升了学生的学习兴趣
用点“水”成“冰”小魔术引入课题，只用手指轻轻搅动，就能结冰，视觉上很震撼，激起了学生的好奇心，并且留下一个悬念。经过从对溶液状态的宏观分析再到微观解释，再用已有的认识去解释点“水”成“冰”的原理，学生获得答案。
(二)教学环节反思
整体教学进程流畅，层层递进。从点“水”成“冰”引入新课，到初步认识溶液的两种状态——饱和与不饱和，再到认识两种状态溶液间的相互转化，接着从微观的角度认识溶解与结晶现象，并揭秘魔术，最后上升到对生活中的实际问题的解释与分析。前一环节都为下一环节做好了铺垫与准备，后一环节是前一环节的巩固与提升。其中，饱和溶液、不饱和溶液的定义及转化环节重点突出。
教学过程中设计的交流讨论活动，调动了学生学习积极性，体现了学生的主体地位。通过课堂的讨论活动与课后的纸笔测验与调查研究，本节课的教学效果良好，达到了预设的教学目标。
在教学过程中，教师的语言简练，引导到位，提问具有针对性。
(三)实施中的不足之处
由于时间关系，在最后探讨生活中的饱和溶液与不饱和溶液及其转化原理环节，学生的讨论不够充分。可以通过布置课后作业，利用课后的时间去丰富和完善，使学生进一步体会化学对生活的指导作用。
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