一、提出問題

在《必修二》教學(xué)化學(xué)鍵后，一次課上讓學(xué)生判斷構(gòu)成物質(zhì)的微粒類別，很多同學(xué)脫口而出NaCl分子，其判斷的依據(jù)就是只要能寫出化學(xué)式的物質(zhì)就是分子，這說明學(xué)生“離子觀”很淡薄。在后續(xù)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生“離子觀”淡薄還體現(xiàn)在：認(rèn)為在CH3COOH溶液中，加入NaOH固體會使CH3COOH的電離平衡逆向移動，原因就是NaOH和CH3COOH反應(yīng)，消耗CH3COOH使電離平衡逆向移動；對于多電解質(zhì)溶液中，難以以電解質(zhì)在溶液中反應(yīng)的本質(zhì)去分析反應(yīng)過程，所以對一些基于真實情境的工藝流程、原電池相關(guān)的問題很難順利解決。

教師在上課的過程中要時刻對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)以及學(xué)習(xí)效率進行觀察，而且部分安排在下午的理論課會導(dǎo)致學(xué)生在課堂上出現(xiàn)犯困的狀態(tài)，再加上理論課的課堂比較枯燥，會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭煩的心理狀態(tài)，這種狀態(tài)不利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，也不利于課堂教學(xué)任務(wù)以及課堂內(nèi)容的完成效率。教師可以在課堂上組織有趣的課堂活動，進而緩解學(xué)生犯困的現(xiàn)象。教師也可以提出難易度比較適中的問題，并且改變傳統(tǒng)“老師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，主動回答，充分調(diào)動了學(xué)生對課堂內(nèi)容主動思考的能力，在增加課堂氣氛的活躍度的同時也促進了學(xué)生對課堂知識的理解。

多方求證，現(xiàn)總結(jié)原因如下：1.初中教學(xué)微粒時，更多關(guān)注的是分子、中性原子，中考中也更多考查由分子形成的物質(zhì)，所以學(xué)生形成思維定勢，看到化學(xué)式就認(rèn)為是分子；一些化合物的導(dǎo)電性實驗在大多數(shù)學(xué)校并沒有做，沒有抓住由宏觀現(xiàn)象探析微觀結(jié)構(gòu)的契機，從而錯過了形成“離子觀”萌芽的良好時機；初中化學(xué)教學(xué)使學(xué)生形成一個深刻觀念：分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，但初中教學(xué)沒有強化這應(yīng)該是針對由分子構(gòu)成的物質(zhì)。2.高中階段離子反應(yīng)、化學(xué)鍵教學(xué)中沒有將養(yǎng)成學(xué)生的“離子觀”作為重點之一，而將教學(xué)重點更多放在離子方程式書寫、正誤判斷、離子共存、化學(xué)鍵概念、電子式書寫等應(yīng)試內(nèi)容上，沒有形成相應(yīng)觀念，造成后續(xù)很多知識只能靠死記硬背。

二、“離子觀”建立的條件

化學(xué)研究的對象是物質(zhì)，是從微觀的角度認(rèn)識物質(zhì)及其變化的科學(xué)，“微粒觀”是中學(xué)化學(xué)的核心觀念。離子是組成物質(zhì)的微粒之一，與原子、分子同屬于微觀粒子，建立學(xué)生的“離子觀”是形成學(xué)生“微粒觀”的重要輔助，我認(rèn)為學(xué)生只要能達(dá)到兩點即可認(rèn)為具備了“離子觀”：1.理解電解質(zhì)在溶液中的行為，包括認(rèn)可部分溶液中存在離子、知道離子來源于哪里［1］、理解電解質(zhì)在溶液中反應(yīng)的本質(zhì)過程；2.能理解離子化合物的微觀結(jié)構(gòu)，且能以一些宏觀現(xiàn)象作為證據(jù)推理該物質(zhì)為離子化合物。“離子觀”貫穿高中化學(xué)學(xué)習(xí)全過程，在高中教學(xué)中涉及到“離子觀”的知識有：離子反應(yīng)、化學(xué)鍵、弱電解質(zhì)的電離平衡、電化學(xué)等，在必修階段離子反應(yīng)、化學(xué)鍵對離子觀的建立起著承上啟下的作用。

1．《離子反應(yīng)》教學(xué)建立學(xué)生溶液中的離子觀

《離子反應(yīng)》教學(xué)是離子觀建立的重中之重，《離子反應(yīng)》教學(xué)如何來建立學(xué)生的離子觀呢？教學(xué)中必須強化兩點：①電離；②離子反應(yīng)的本質(zhì)。

（1）《電離》教學(xué)初步建立溶液中的“離子觀”

［過程1］通過生活案例建立溶液中存在離子的初步印象

在《電離》教學(xué)中首先展示生活中的一些實際案例（表1-3）。

3.2.3噴藥方式使用農(nóng)藥專用噴霧器，對園區(qū)的桑樹、周邊樹木、地面、雜草等進行全面噴灑，面面俱到。順風(fēng)噴藥，做好防護，避免人畜中毒。

在離子反應(yīng)教學(xué)前，學(xué)生對于“離子”的認(rèn)識很少，主要來源于初中對部分化合物的機械記憶，如NaCl由Na+和Cl-組成，但是換成KCl可能就行不通了，所以在教學(xué)中首先選擇生活中真實存在的案例，多數(shù)學(xué)生能意識到表中元素以離子的形式存在于溶液中，這種“從生活中來”的“前知識”很容易被接受、被提取，便于與后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容建立有機的聯(lián)系［2］，通過對生活常見溶液中元素的存在形式的認(rèn)識，無形地激發(fā)學(xué)生對于離子已有的意識，也能從宏觀的世界肯定離子的存在。

表1 生活中常見的飲料

飲料名稱尖叫飲料佳得樂娃哈哈維他命水鈉鎂0 0 3mg 45mg 0鋅0 0 3.00mg 15mg

表2 國標(biāo)中自來水的出廠標(biāo)準(zhǔn)（部分）

硫酸鹽≤250mg/L氯化物≤250mg/L硝酸鹽≤20mg/L汞鐵鉛≤1ug/L ≤0.3mg/L ≤50ug/L

表3 人體電解質(zhì)（血液）檢測

鈣鈉鐵鎂鉀氯2.1～2.8 mmol/L 35～145 mmol/LCl 0.65～1.15 mmol/L 7.34～23.6 umol/L 3.5～5.5 mmol/L 96～108 mmol/L

［過程2］通過化學(xué)史帶領(lǐng)學(xué)生重走“電離”路，感性認(rèn)識電解質(zhì)在溶液中的行為

［環(huán)節(jié)一］展示歷史上不同階段對電離的認(rèn)識。

基于時間效用函數(shù)的作業(yè)調(diào)度問題：一個包含m個資源塊{S1,S2,…,Sm}的大數(shù)據(jù)處理集群C與作業(yè)集A，如何將資源塊分配給各個作業(yè)，使得總效用最大化。公式（3）形式化描述了這一目標(biāo)，其中ti是A中的一個作業(yè)Ji的實際完成時間。

［環(huán)節(jié)二］展示法拉第的“電化學(xué)理論”在當(dāng)時的影響。

［環(huán)節(jié)三］展示阿倫尼烏斯對電離的研究及“電離學(xué)說”的提出，并且體會該學(xué)說為什么能解釋當(dāng)時的一些科學(xué)事實。

4)數(shù)據(jù)更新和處理要求快。環(huán)境監(jiān)測與自動化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)過程中已經(jīng)得到廣泛使用，快速產(chǎn)生時間序列數(shù)據(jù)；智能礦井需要實時、快速處理數(shù)據(jù)，為決策支持服務(wù)。

［環(huán)節(jié)四］展示阿倫尼烏斯提出“電離學(xué)說”后遇到的阻力，及其最終取得勝利的故事，體會科學(xué)的精神［3］。

重讀化學(xué)史，讓學(xué)生沿著科學(xué)的發(fā)展道路認(rèn)識電離，感受科學(xué)的方法、感悟科學(xué)的精神、體會科學(xué)的態(tài)度，可以加深學(xué)生對電離的感性認(rèn)識，能對溶液中離子哪里來、怎么來的問題有一個更深刻的印象。一個學(xué)說的建立必然推動社會的進步，化學(xué)史素材還可以激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任，所以教學(xué)中引入化學(xué)史素材是培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的重要法寶之一。

［過程3］通過實驗內(nèi)化學(xué)生對“電離”的認(rèn)識

通過上述兩個教學(xué)步驟，使學(xué)生在感性上認(rèn)識到電解質(zhì)在溶液中的存在形式，初步領(lǐng)會了電解質(zhì)在溶液中的電離過程，能感受到溶液中存在的離子。更進一步還應(yīng)該讓學(xué)生實實在在地“看到”離子，溶液導(dǎo)電性實驗是經(jīng)典的理性認(rèn)識溶液中存在離子的方式。

［演示實驗1］用數(shù)字實驗儀器檢測純凈水、自來水、尖叫飲料的導(dǎo)電性。

［演示實驗2］磁力攪拌下，在蒸餾水中逐漸加入NaCl固體測定溶液的導(dǎo)電性。

［演示實驗3］磁力攪拌下在NH3水溶液中逐漸加入水，并測定導(dǎo)電性。

導(dǎo)電性是溶液性質(zhì)的宏觀展示，是溶液中存在陰陽離子的實證，所以通過不同溶液的“導(dǎo)電性”實驗，不僅僅能讓學(xué)生實實在在地體會到溶液中的陰陽離子，更能將前面兩個教學(xué)環(huán)節(jié)中的外部實踐活動轉(zhuǎn)化為內(nèi)部心理活動的過程，即內(nèi)化［4］，從而真正感受到溶液中“離子”的存在。

1953—1988年，美國一直利用薩凡納河(Savannah River)的產(chǎn)氚反應(yīng)堆產(chǎn)氚。瓦茨巴1號機組從2003年開始對240根產(chǎn)氚可燃吸收棒(TPBAR)進行輻照，美國因此開始利用商業(yè)核電機組產(chǎn)氚。

電離是電解質(zhì)在溶液中行為的基礎(chǔ)，所以學(xué)生理解了電離，當(dāng)然也就理解了溶液中離子哪里來的問題。學(xué)習(xí)電離后，學(xué)生看到電解質(zhì)溶液就清楚里面存在陰陽離子，這其實就已經(jīng)初步具備“離子觀”了。

（2）《離子反應(yīng)》教學(xué)借用數(shù)字化技術(shù)［5］鞏固溶液中的“離子觀”

電解質(zhì)、電離是離子反應(yīng)的知識鋪墊，而離子反應(yīng)的本質(zhì)，是進一步鞏固溶液中“離子觀”的重要知識點。教學(xué)中進行如下實驗：

［演示實驗1］磁力攪拌下，一定濃度的HCl溶液中逐漸加入一定量的Na2CO3固體并實時測定溶液導(dǎo)電性、pH。

［演示實驗2］磁力攪拌下，一定濃度的NaOH酚酞溶液，逐漸加入一定濃度的HCl。

4.3.1 旱、漬害預(yù)防。芝麻一生的需水量約為307.65 mm(相當(dāng)于 3 078.0 m3/hm2)[12]。干旱、漬澇都不利于芝麻生長發(fā)育。持續(xù)高溫、干旱數(shù)日情況下，芝麻植株上部出現(xiàn)花蕾脫落、葉片萎蔫，需進行灌水。夏季多雨，在芝麻受漬后及時采取補救措施，清溝排漬，松土通氣，適量追肥，促進芝麻恢復(fù)生長，注意加強病害防治[4]。

沿海岸線地理位置特殊，它一般位于海陸生態(tài)系統(tǒng)交替地帶，脆弱并敏感，復(fù)合型的生態(tài)環(huán)境使得對該區(qū)域項目開發(fā)的要求也在不斷提高。雖然海洋有自我調(diào)節(jié)、修復(fù)功能，但人為的破壞和不合理的開發(fā)超過自我修復(fù)水平時，那么該區(qū)域的生態(tài)平衡就會被打破?，樶獚u作為正在開發(fā)的島嶼，就應(yīng)協(xié)調(diào)并考慮好開發(fā)與保護之間的平衡，只有做到合理規(guī)劃，保護好生態(tài)環(huán)境和優(yōu)化功能區(qū)分，才能保證整個島嶼可持續(xù)發(fā)展的前提。目前，瑯岐海岸線景觀規(guī)劃能力相對比較落后，部分海岸線的開發(fā)還未經(jīng)過合理的規(guī)劃設(shè)計，還只是憑借原有環(huán)境下的傳統(tǒng)景觀，這樣不僅會造成自然資源浪費，還會對原有的基礎(chǔ)建筑物和生態(tài)環(huán)境造成破壞，給后期海岸線的整體規(guī)劃造成阻礙。

［演示實驗3］磁力攪拌下，一定濃度的H2SO4溶液中緩慢加入Ba（OH）2溶液并實時測定電導(dǎo)率。

實驗中既有沉淀、氣體、指示劑顏色變化等宏觀可見的實驗現(xiàn)象，也有通過數(shù)字實驗儀器展示出反應(yīng)微觀原理的實際證據(jù)，如pH的改變、電導(dǎo)率的變化。宏觀現(xiàn)象說明溶液里微觀粒子間相互作用，發(fā)生反應(yīng)生成難溶、難電離、易揮發(fā)的物質(zhì)，由此可以認(rèn)識到水溶液中的反應(yīng)是某些離子間相互作用，離子的結(jié)合和重組是構(gòu)成物質(zhì)及其變化的根本原因，從而形成離子反應(yīng)概念，并總結(jié)出離子反應(yīng)的本質(zhì)：反應(yīng)前后離子進行了重組、離子的種類和數(shù)量發(fā)生了變化。

教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生用離子符號表征離子反應(yīng)的本質(zhì)，即離子方程式，呈現(xiàn)出微粒相互作用的“本質(zhì)過程”，通過離子方程式的書寫，學(xué)生可以從微觀角度表征物質(zhì)在水溶液中的反應(yīng)［6］，輔助認(rèn)識離子反應(yīng)的實質(zhì)，形成學(xué)生的“離子觀”。學(xué)生在正確認(rèn)識了溶液反應(yīng)實質(zhì)的基礎(chǔ)上，不僅會用“寫、改、刪、查”來書寫離子反應(yīng)，更能為學(xué)生在面對多電解質(zhì)溶液的復(fù)雜環(huán)境中，以“離子”的視角來分析、解決問題奠定堅實基礎(chǔ)。

2.通過《化學(xué)鍵》教學(xué)進一步完善“離子觀”

除此之外,脈沖磁場、電離輻射[38]等也可以作為輔助提取分離手段。這些非熱加工技術(shù)可以縮短提取時間、增加提取效率和提高提取物純度、減少提取成分活性的喪失和環(huán)境污染。但目前沒有這些技術(shù)(除超聲波外)用于食品中類黑精提取分離的報道。

布線長度是影響電路通信開銷和能耗的重要因素[1]，文獻[12]將布局過程分為兩個部分，首先將芯片按區(qū)域進行劃分，目的在于降低資源浪費；然后在不改變占用資源總數(shù)量的前提下，通過調(diào)整布線長度來降低通信開銷.該方法雖然考慮了資源占用與通信開銷兩個方面，但是僅以單一因素作為約束進行優(yōu)化，并未考慮兩者之間的相互影響與共同作用.

通過以上述方式對電離、離子反應(yīng)的教學(xué)，學(xué)生能形成溶液中的“離子觀”，但是僅僅如此學(xué)生可能形成迷思概念，HCl、H2SO4在溶液中電離產(chǎn)生H+、Cl-、SO2-4，那么HCl、H2SO4也是陰陽離子形成的嗎？這就需要在離子鍵的教學(xué)中，進一步明確如何形成離子化合物、離子化合物的微觀結(jié)構(gòu)組成、離子化合物的宏觀特征。

（1）感性認(rèn)知

活潑金屬原子與活潑的非金屬原子易形成的化合物如NaCl、KCl、MgCl2、CaO等，都屬于離子型化合物，則組成此類物質(zhì)的微粒是陰陽離子，離子鍵存在于部分鹽、強堿、活潑金屬氧化物中。

（2）微觀探析

查閱文獻有很多優(yōu)秀的關(guān)于“離子鍵”的教學(xué)案例，如林美鳳老師在文章《基于“宏觀—微觀—符號”有機融合的離子鍵教學(xué)》［7］中，設(shè)計采用“從宏觀角度感受離子鍵的存在”“從微觀角度進一步認(rèn)識離子鍵”等方法來學(xué)習(xí)離子鍵及其離子化合物，采用這種宏微結(jié)合的方式從不同的角度去認(rèn)識“離子鍵”，對形成“離子鍵”“離子化合物”觀念的建構(gòu)有著重要作用；楊莎老師在《情境教學(xué)在離子鍵教學(xué)中的應(yīng)用》［8］中設(shè)置游戲情境、實物情境、實驗情境等，將離子鍵、離子化合物知識融入切實情境中，學(xué)生親身體驗來獲得知識，從而突破概念教學(xué)中的抽象思維；孫安龍老師在《基于建構(gòu)與表征打造概念教學(xué)的高效課堂——以“離子鍵”為例》［9］一文中，從學(xué)生已有的知識經(jīng)驗出發(fā)，多角度幫助學(xué)生建構(gòu)離子鍵、離子化合物特點并為學(xué)生提供表征離子鍵的多種方法，并且在教學(xué)中滲透類比、探究等方法，加深學(xué)生對觀念的理解、建構(gòu)。

以上老師的設(shè)計都值得在教學(xué)中借鑒，深究各位老師的設(shè)計，不論采用什么樣教學(xué)策略，其目的都是為了讓學(xué)生能有效地建構(gòu)“離子鍵”“離子化合物”等微觀觀念?！盎瘜W(xué)鍵”是從微觀的角度認(rèn)識物質(zhì)的組成，離子鍵和化學(xué)鍵的形成方式迥然不同，一個是得失電子、一個是電子共用，自然產(chǎn)生了形成物質(zhì)的不同微粒。教學(xué)中為了能增進學(xué)生對離子鍵、共價鍵的認(rèn)識，需要借助原子結(jié)構(gòu)示意圖、電子式等符號表征離子、原子間的相互作用，加深對離子鍵、離子化合物的理解。離子鍵教學(xué)補充強化學(xué)生的離子觀，最終消除HCl、H2SO4等物質(zhì)也是離子形成的迷思概念。

（3）宏觀辨識

在一般情況下離子化合物具有較高的熔點和沸點，教學(xué)中以表格的形式展示部分由分子形成的物質(zhì)和離子化合物的熔點對比。離子鍵是一種強烈的靜電作用，要破壞其作用力需要很高的能量，因此離子化合物通常具有高熔點、高沸點等宏觀性質(zhì)，所以可以初步地從熔點判斷是否為離子化合物：通常情況下，熔點高于450℃的化合物，被視為離子化合物；熔點低于450℃的化合物被看作共價化合物。如NaCl的熔點為801℃，顯著高于450℃，所以NaCl是典型的離子化合物。而AlCl3的熔點為190℃（2.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），沸點為178℃（升華），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于450℃，即通常認(rèn)為AlCl3為典型的共價化合物。誠然這種經(jīng)驗方法比較粗糙和局限，但在適宜的階段是學(xué)生判斷離子化合物的重要證據(jù)之一［10］。

2015年傾動爐車間1-10月用電量統(tǒng)計見表1，2016年傾動爐車間1-10月用電量統(tǒng)計見表2。數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計報表。

三、總結(jié)與反思

傳統(tǒng)離子反應(yīng)、化學(xué)鍵教學(xué)以離子方程式書寫、離子方程式正誤判斷、離子共存、化學(xué)鍵概念、電子式書寫、化合物種類等為知識重點，然后學(xué)生經(jīng)過大量的練習(xí)可以解決相應(yīng)的應(yīng)試題目。但是從近些年高考試題發(fā)展趨勢來看，越來越注重將知識融合在真實的情境中，越來越重視用知識解決實際的問題，非常注重考查學(xué)生的分析、評價、創(chuàng)新能力，與平時的練習(xí)題大相徑庭，所以部分學(xué)生很難適應(yīng)一些新型的題目，更重要的是學(xué)生很難養(yǎng)成證據(jù)推理、宏微結(jié)合、社會責(zé)任、科學(xué)態(tài)度等學(xué)科核心素養(yǎng)。

在學(xué)科核心素養(yǎng)視域下，通過教學(xué)要使學(xué)生能對學(xué)科知識從最基本的學(xué)習(xí)理解過渡到應(yīng)用實踐，最后能對知識遷移創(chuàng)新［11］。以這個過程為指導(dǎo)進行教學(xué)，不僅僅可以讓學(xué)生養(yǎng)成“離子觀”，使學(xué)生用“離子觀”作為工具去分析新情境、評價新過程、推測新問題，更可以在這個過程滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，逐步使學(xué)生形成適應(yīng)社會的必備品格和關(guān)鍵能力。

例如，必修2有關(guān)艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗中，教材所展示的是分別將分離的蛋白質(zhì)、多糖、DNA等加入R型菌的方法（做加法），而新版教材將改變?yōu)楦咏ダ镎鎸崒嶒灥闹鸩脚懦姆椒ǎㄗ鰷p法）。教師應(yīng)當(dāng)補充這些內(nèi)容給學(xué)生。

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