從學(xué)生思維的角度設(shè)計(jì)教學(xué)——談《等效平衡》的教學(xué)設(shè)計(jì)與思考

高曉軍

（江蘇省前黃高級(jí)中學(xué) 江蘇 常州 213161）

等效平衡問(wèn)題歷來(lái)是教師難教也是學(xué)生難學(xué)的內(nèi)容。 翻閱近幾年的化學(xué)教學(xué)類期刊，發(fā)現(xiàn)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的研究不外乎是從建模思想或者是從平衡常數(shù)的角度來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)，并通過(guò)不同的訓(xùn)練達(dá)到學(xué)生熟練的目的。 但這些思想、角度或練習(xí)均是把等效平衡當(dāng)成是一種經(jīng)驗(yàn)規(guī)律傳輸給學(xué)生，而沒(méi)有從更深層的意義上讓學(xué)生理解為什么會(huì)達(dá)到“等效”的效果，而這種深層意義的思考才是最能豐富學(xué)生認(rèn)知、 促進(jìn)學(xué)生理解、啟迪學(xué)生思維的東西。 下面是我在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)《等效平衡》教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與思考，以期對(duì)高中化學(xué)基本原理的教學(xué)有所啟示。

一、從系統(tǒng)的角度，以“可逆反應(yīng)的限度究竟和什么有關(guān)系？ ”為問(wèn)題，啟迪學(xué)生深度思維

蘇教版中“等效平衡”問(wèn)題是在《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》專題中學(xué)完“化學(xué)反應(yīng)速率”和“化學(xué)反應(yīng)的方向和限度”之后，在“化學(xué)平衡的移動(dòng)”教學(xué)之中出現(xiàn)的一個(gè)延伸知識(shí)點(diǎn)。 在這之前的教學(xué)過(guò)程中，我已經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生思考和討論了這樣幾個(gè)系列問(wèn)題：①我們?yōu)槭裁匆芯炕瘜W(xué)反應(yīng)？ ②我們需要從哪些方面研究化學(xué)反應(yīng)？ ③我們?yōu)槭裁匆芯靠赡娣磻?yīng)？ ④我們需要從哪些方面研究可逆反應(yīng)？ 對(duì)這些問(wèn)題的思考與討論，不僅可以使學(xué)生從整體上把握本單元、本專題知識(shí)的系統(tǒng)性，而且可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到我們研究化學(xué)反應(yīng)、學(xué)習(xí)化學(xué)的行為最終是要服務(wù)于社會(huì)、服務(wù)于人類的。 從這樣一個(gè)系統(tǒng)思考的角度出發(fā)，“可逆反應(yīng)的限度究竟和什么有關(guān)系？ ”這一問(wèn)題就順理成章地出現(xiàn)了。 而對(duì)這一問(wèn)題的解決，需要從哲學(xué)的角度，內(nèi)因和外因兩個(gè)層次全面的分析。 內(nèi)因是取決于反應(yīng)物的本性，而外因則要從化學(xué)平衡狀態(tài)最根本的原因v正＝v逆入手，探討影響化學(xué)反應(yīng)速率的各因素，若能影響到v正和v逆，且使得二者不再相等，則原平衡狀態(tài)就會(huì)被破壞， 然后通過(guò)移動(dòng)逐漸達(dá)到新的平衡， 即可逆反應(yīng)的反應(yīng)限度就會(huì)發(fā)生改變。 在這種深入思考和討論的基礎(chǔ)上， 對(duì)新的問(wèn)題 “對(duì)一個(gè)特定的反應(yīng) （內(nèi)因），在外界因素（外因）都相同的時(shí)候，其限度有什么特點(diǎn)？ ”就容易理解了。

系統(tǒng)論是由奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲于1947 年創(chuàng)立的，是繼相對(duì)論和量子力學(xué)之后，又一次“改變了世界的科學(xué)圖景和當(dāng)代科學(xué)家的思維方式” 的新理論。 整體性是系統(tǒng)論的核心思想，任何事物都是整體與部分的統(tǒng)一。 學(xué)生學(xué)習(xí)的各種“知識(shí)體系”，必然有著體系的整體性。 因此我們首先要建構(gòu)起該學(xué)科的知識(shí)框架；其次，凡系統(tǒng)都是有序的，它是系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系的反映，所以我們?cè)谶M(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)有必要從整體的角度有序地設(shè)計(jì)每節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)或系列問(wèn)題情境，使學(xué)生能夠有序地、整體地把握學(xué)科知識(shí)體系，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。

二、從生活經(jīng)驗(yàn)的角度，以“去新華書店買書”為活動(dòng)內(nèi)容，幫助學(xué)生體會(huì)化學(xué)與生活在思維上的密切關(guān)系

化學(xué)與生活密切相關(guān)，學(xué)生的“生活經(jīng)驗(yàn)”，既可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的感性知識(shí)基礎(chǔ)，提供化學(xué)知識(shí)建構(gòu)的思維情境，又可以作為化學(xué)概念表征和原理的原型。 在學(xué)生對(duì)上述可逆反應(yīng)限度問(wèn)題深入理解以后，組織學(xué)生以“去新華書店買書”為活動(dòng)內(nèi)容：①甲和乙同學(xué)從學(xué)校出發(fā)；②丙同學(xué)從半路出發(fā)；③乙同學(xué)由于不小心走過(guò)頭了。 最終三人都到了新華書店，所以三個(gè)人都到達(dá)了相同的目的地（限度點(diǎn)）。 無(wú)論是從起點(diǎn)出發(fā)，還是從中途出發(fā)，也無(wú)論是從正向出發(fā)，還是逆向出發(fā)（走過(guò)頭后再返回），都是朝著新華書店（限度點(diǎn)）的方向運(yùn)動(dòng)，即都達(dá)到相同的效果。 事實(shí)上，當(dāng)學(xué)生深入理解“平衡移動(dòng)”和“等效平衡”的概念以后，回過(guò)頭來(lái)看先前的種種生活經(jīng)驗(yàn)，才發(fā)現(xiàn)生活中處處有平衡，處處有等效，在今后的生活和學(xué)習(xí)中便會(huì)自覺(jué)地運(yùn)用這些原理處理和解決實(shí)際問(wèn)題。 所以，以生活經(jīng)驗(yàn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的 “先行組織者”， 會(huì)使得“知識(shí)”更易于建構(gòu)，而“知識(shí)”的建構(gòu)，又會(huì)使得生活經(jīng)驗(yàn)具有深刻的理解性和創(chuàng)新性。

我們學(xué)習(xí)書本知識(shí)本身就是生活經(jīng)驗(yàn)的需要，離開(kāi)了生活經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，便如無(wú)源之水、無(wú)本之木，生活經(jīng)驗(yàn)是知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)材料，而知識(shí)學(xué)習(xí)又使生活經(jīng)驗(yàn)得以深刻的理解，只有建立在這種深刻理解的基礎(chǔ)上，人類關(guān)于生活世界的意義才能充分體現(xiàn)出來(lái)。 所以我們的教學(xué)也應(yīng)該和生活經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，只有在這種結(jié)合基礎(chǔ)上的教學(xué)才有利于學(xué)生知識(shí)的建構(gòu)，才是有效的、有意義的教學(xué)。

三、從直觀的角度，以PPT 動(dòng)畫演示“達(dá)到限度點(diǎn)的過(guò)程”為形象工具，幫助學(xué)生在思維上建立等效的觀點(diǎn)

現(xiàn)代化教學(xué)媒體有著不可替代的優(yōu)越性。 在以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為先行組織者之后，我以恒溫恒容的密閉容器中2SO2＋O2?2SO3反應(yīng)為例， 適時(shí)給出了PPT 動(dòng)畫，簡(jiǎn)單表示如下：

（1）可以從起點(diǎn)出發(fā)，到達(dá)限度點(diǎn)。 以箭頭的展開(kāi)表示到達(dá)限度點(diǎn)（被限制、被制約之處）的過(guò)程。

（2）也可以從中途A 點(diǎn)出發(fā)，到達(dá)限度點(diǎn)。

（3）也可以從終點(diǎn)出發(fā)，達(dá)到限度點(diǎn)。 （可逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，即使被強(qiáng)制完全轉(zhuǎn)化后，也會(huì)自動(dòng)返回到限度點(diǎn)，即最大轉(zhuǎn)化程度點(diǎn)。 ）

（4）也可以從中途B 點(diǎn)出發(fā)到達(dá)限度點(diǎn)。

之后，給出以下幾個(gè)問(wèn)題：①若A 點(diǎn)是走過(guò)了路程的20%，B 點(diǎn)是從終點(diǎn)出發(fā)走過(guò)了路程的10%，則A、B 兩點(diǎn)代表的體系中各組分的物質(zhì)的量是多少？ ②若從其他點(diǎn)出發(fā)，也要求達(dá)到相同的限度點(diǎn)，則出發(fā)點(diǎn)處各組分的物質(zhì)的量應(yīng)該是多少？③在限度點(diǎn)處，體系中各組分的濃度和百分含量有什么特點(diǎn)？學(xué)生的輕松回答說(shuō)明了在他們的頭腦中已經(jīng)初步建立了等效的概念。 此時(shí)，對(duì)下面系列問(wèn)題的深入探討就順其自然了。 ①你認(rèn)為這樣三個(gè)混合體系，A．2molSO2，1molO2；B．2molSO3；C．1．6molSO2，0．8molO2，0．4molSO3；在任何都能達(dá)到相同的限度點(diǎn)嗎？②對(duì)這樣兩 個(gè) 混 合 體 系，A．2molSO2， 1molO2； B．4molSO2，2molO2；若要達(dá)到相同的限度點(diǎn)，在溫度相等的時(shí)候，對(duì)反應(yīng)容器的體積有要求嗎？（對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題的理解，正是體現(xiàn)等效平衡最本質(zhì)的東西：內(nèi)因和外因共同影響限度點(diǎn)）③在容器的溫度和體積相等的時(shí)候，達(dá)到平衡后， 上述兩個(gè)體系中各組分的百分含量和濃度有什么關(guān)系？ ④若有這樣四個(gè)混合體系A(chǔ)．2molSO2， 1molO2；B． 2molSO2， 2molO2；C．2molSO3，2molO2；D． 0．5molSO2， 0．25molO2；0．5molSO3；在等溫等容的容器中， 達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系如何？

對(duì)這一系列問(wèn)題的探討，更加深入了學(xué)生對(duì)等效概念的理解。 這些有著相互聯(lián)系的、層層深入的動(dòng)畫演示、問(wèn)題探討，可以有效地幫助學(xué)生對(duì)侵入的新事物、新問(wèn)題、新信息進(jìn)行高層次的思維，生成自己的理解，自主構(gòu)建出新的知識(shí)結(jié)構(gòu)即等效平衡的特點(diǎn)①限度點(diǎn)相同； ②平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的百分含量相同；③可按系數(shù)比進(jìn)行等效代換。

事實(shí)上， 學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程必須是也只能是學(xué)生自主建構(gòu)的過(guò)程，在這種建構(gòu)過(guò)程中，建立聯(lián)系是必不可少的， 只有與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間建立起非任意的實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，才能幫助學(xué)生進(jìn)行有意義的建構(gòu)。不管是“接受學(xué)習(xí)”還是“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”，都可以實(shí)現(xiàn)這種意義學(xué)習(xí)， 只要教師能夠通過(guò)有效的教學(xué)手段創(chuàng)設(shè)環(huán)境， 為學(xué)生的學(xué)習(xí)在已有經(jīng)驗(yàn)和新的知識(shí)之間建立起有意義的聯(lián)系， 就能實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)新認(rèn)知結(jié)構(gòu)的自主建構(gòu)。

四、從變式的角度，改變?nèi)萜骱头磻?yīng)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思維在變化中發(fā)現(xiàn)“變”與“不變”的本質(zhì)原因

等效平衡內(nèi)容之所以成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，除了因?yàn)椤暗刃А备拍铍y以理解之外，還有一個(gè)重要的原因是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)及容器的特點(diǎn)不同。 在學(xué)生對(duì)“等效”概念深入理解之后，再變化反應(yīng)，設(shè)計(jì)適合的情景，引導(dǎo)學(xué)生思維在變化中發(fā)現(xiàn)“變”與“不變”的本質(zhì)原因。 例：在溫度和體積相同的三個(gè)容器中，發(fā)生反應(yīng)：H2＋I(xiàn)2（g）?2HI，比較下列各項(xiàng)內(nèi)容。

?

學(xué)生在進(jìn)行等效代換后，不難發(fā)現(xiàn)，容器③和容器①相比，各物質(zhì)的物質(zhì)的量均加倍，此時(shí)就相當(dāng)于將容器①壓縮，但由于此反應(yīng)的△n＝0，壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的限度沒(méi)有影響，所以仍是等效，即限度和各物質(zhì)的百分含量均相等，但由于總量增加了，而容器的體積不變，因此各物質(zhì)的濃度也會(huì)隨之成比例改變。 在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯?將反應(yīng)容器變成恒溫恒壓，上述表格中各項(xiàng)會(huì)有何變化？ 此時(shí)，學(xué)生就很容易理解，這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)實(shí)質(zhì)上就是對(duì)“等效”的認(rèn)識(shí)，至于容器和反應(yīng)特點(diǎn)的變化，只不過(guò)是外界因素（主要是壓強(qiáng)）對(duì)平衡影響的結(jié)果罷了。

像這種變換問(wèn)題的條件或形式等非本質(zhì)的特征，從不同角度、不同方面來(lái)加以說(shuō)明，能夠給學(xué)生的思維活動(dòng)創(chuàng)造有利的前提， 促使學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行比較、分析，從中找出最本質(zhì)的東西，即不變的成分，并對(duì)它們進(jìn)行概括， 這樣就可以使本質(zhì)的東西能更全面、更突出地顯露出來(lái)。

總之，對(duì)于化學(xué)基本原理的教學(xué)，我們既不能把原理當(dāng)成是經(jīng)驗(yàn)規(guī)律傳遞給學(xué)生，也不能僅僅讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)或練習(xí)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，我們更應(yīng)該重視的是規(guī)律背后的深層原因以及更上位的、對(duì)這個(gè)客觀世界的認(rèn)識(shí)及思考問(wèn)題。 而這些東西更應(yīng)該成為我們教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素， 尤其是對(duì)學(xué)生來(lái)講“難學(xué)”的知識(shí)，要“以學(xué)定教”，從學(xué)生理解的角度，多層面、多手段設(shè)計(jì)教學(xué)，以啟迪學(xué)生對(duì)本質(zhì)原因及客觀世界的思考。

［1］ 陳偉，謝鐵麗． 系統(tǒng)學(xué)習(xí)法的學(xué)習(xí)指導(dǎo)［J］． 學(xué)園（教育科研），2012，（11）：93－94

［2］ 黃首晶． 從知識(shí)創(chuàng)新的視角看生活經(jīng)驗(yàn)與書本知識(shí)的關(guān)系［J］． 教育研究與實(shí)驗(yàn)，2012，（2）：11－13

［3］ 蔣志輝，周兆雄． 建構(gòu)主義的意義建構(gòu)本質(zhì)解析［J］． 高等函數(shù)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，（3）：24－25