化學(xué)深度學(xué)習(xí)的問題驅(qū)動創(chuàng)設(shè)與實(shí)施

【摘 要】通過實(shí)驗(yàn)探究濃度、溫度、壓強(qiáng)對平衡移動的影響，利用層層遞進(jìn)的十二個問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和自主學(xué)習(xí)，探索指向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。具有探究、體驗(yàn)的深度學(xué)習(xí)課堂，構(gòu)建了宏—微—符—曲線的四重表征，較好地解決了它們之間的自由轉(zhuǎn)換。

【關(guān)鍵詞】問題情境;深度學(xué)習(xí);手持技術(shù);問題驅(qū)動

深度學(xué)習(xí)就是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。深度學(xué)習(xí)教學(xué)研究項(xiàng)目以及深度學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)踐的理論價(jià)值，不僅在于克服機(jī)械學(xué)習(xí)、淺層學(xué)習(xí)的弊端，讓學(xué)生學(xué)得主動、積極;更重要的是，要克服長期以來的種種二元對立， 使教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容 （知識） 獲得高度的統(tǒng)一， 使教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)其本應(yīng)有的價(jià)值，使教師、學(xué)生在教學(xué)中獲得最大發(fā)展，使學(xué)生能夠形成有助于未來可持續(xù)發(fā)展的核心素養(yǎng)。新教材正式啟用后，各地的教材培訓(xùn)中，都明確強(qiáng)調(diào)在深化課堂教學(xué)改革過程中要積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)。因此筆者在“化學(xué)平衡移動”的教學(xué)中借助真實(shí)的生活情境素材來豐富學(xué)生的認(rèn)知體驗(yàn)，通過設(shè)計(jì)有梯度的問題來啟發(fā)學(xué)生的自主探究，利用手持技術(shù)促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展，對深度學(xué)習(xí)進(jìn)行有益探索和嘗試。

一、教學(xué)背景分析

1.教材分析

“化學(xué)平衡移動”是人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第二章第三節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課為第一課時(shí)，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對本部分教學(xué)內(nèi)容要求：通過試驗(yàn)探究，了解濃度、壓強(qiáng)、溫度對平衡狀態(tài)的影響;認(rèn)識化學(xué)平衡綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。新教材將“化學(xué)反應(yīng)速率”和“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”合并為一節(jié)，整體性更強(qiáng)，教學(xué)更連貫;新加入“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”運(yùn)用勒夏特列原理指導(dǎo)“工業(yè)合成氨”生產(chǎn)。內(nèi)容的呈現(xiàn)發(fā)生了變化，“影響化學(xué)平衡的因素”和“化學(xué)平衡常數(shù)”的互換了順序，以“濃度對化學(xué)平衡的影響”引出“化學(xué)平衡移動”，形成了“化學(xué)平衡狀態(tài)→化學(xué)平衡常數(shù)→影響化學(xué)平衡的因素→化學(xué)平衡移動→勒夏特列原理”的新順序。以科學(xué)認(rèn)識論為理論基礎(chǔ)，抽提出靜態(tài)本質(zhì)、動態(tài)規(guī)律、價(jià)值為進(jìn)階維度，結(jié)合學(xué)科本體研究，抽提出限度的表征、限度的改變、限度改變的價(jià)值為進(jìn)階維度。在濃度對化學(xué)平衡移動的影響中增加了控制變量思想，增加了用手持技術(shù)驗(yàn)證了壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的實(shí)驗(yàn)，增加了合成氨工藝流程圖等教學(xué)資料。

2.學(xué)情分析

學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過化學(xué)能與能源的關(guān)系，在高中化學(xué)人教版必修二學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素、化學(xué)反應(yīng)限度，在人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》中化學(xué)平衡的學(xué)習(xí)主要是對化學(xué)平衡狀態(tài)的影響因素的探討。隨著化學(xué)知識的不斷積累和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入觀察，學(xué)生可能會產(chǎn)生是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都能進(jìn)行完全這樣的疑問;學(xué)生很多情況下對“化學(xué)平衡移動”內(nèi)容的理解水平處于淺層學(xué)習(xí)層面，機(jī)械地背誦記憶有關(guān)的概念和規(guī)律，無法建立化學(xué)平衡觀，不能將化學(xué)平衡的相關(guān)知識遷移應(yīng)用到其他的平衡體系，不利于發(fā)展學(xué)生的“變化觀念與平衡思想”的化學(xué)核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）通過觀察K2Cr2O7溶液，建構(gòu)平衡狀態(tài)的特征;培養(yǎng)宏觀辨析和微觀探析、變化觀念和平衡思想的能力。

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究，理解濃度、溫度、壓強(qiáng)對平衡移動的影響規(guī)律;增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究水平和證據(jù)推理能力（視角水平）。

（3）通過討論歸納出平衡移動的原理;建立模型認(rèn)知水平（內(nèi)涵水平）。

（4）通過平衡移動原理指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐;培養(yǎng)問題解決能力（簡單化學(xué)問題、簡單實(shí)際問題）和形成正確的化學(xué)價(jià)值認(rèn)識水平（學(xué)科價(jià)值、社會價(jià)值、學(xué)科和社會價(jià)值）。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

影響化學(xué)平衡移動的條件。

四、教學(xué)流程設(shè)計(jì)

五、教學(xué)過程

【情境激學(xué)】展示K2Cr2O7溶液

【問題1】 如何判斷反應(yīng)Cr2O72- + H2O?2CrO42-+2H+發(fā)生了？

【問題2】如何判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)？

【學(xué)生】積極思考并回答

【過渡】平衡狀態(tài)是不是永

恒不變的？假如可以改變，哪些因素可以影響化學(xué)平衡移動？今天，我們一起探究影響化學(xué)平衡移動的因素。

【學(xué)習(xí)任務(wù)一】探究濃度、溫度對平衡移動的影響

1.濃度對平衡移動的影響

【自主探究】已知在K2Cr2O7的溶液中存在著如下平衡：Cr2O72- + H2O?2CrO42- + 2H+ ， K2Cr2O7溶液為橙色，K2CrO4溶液為黃色。取三支試管各加入2.5mL（2滴管）0.1 mol/L K2Cr2O7溶液，然后按下表步驟操作，觀察并記錄。

【學(xué)生活動】學(xué)生按小組自主實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【問題3】：實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象說明了什么？

【總結(jié)】平衡移動的概念

【問題4】可以從哪些角度解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

【問題5】實(shí)驗(yàn)有沒有什么地方有疑問需要改進(jìn)？

【實(shí)驗(yàn)探究】認(rèn)真閱讀以下實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，預(yù)測完后按下列實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行驗(yàn)證。向盛有5mL0.005mol/L FeCl3溶液的試管中加入5mL0.01mol/L KSCN溶液，溶液呈紅色，將上述溶液分置二支試管中，然后按下表步驟操作。FeCl3+3KSCN?Fe（SCN）3+3KCl

【問題6】往溶液中加入少量氯化鉀固態(tài)，平衡會移動嗎？

【學(xué)生活動】請分析，達(dá)到平衡的反應(yīng)體系在t1時(shí)刻增大反應(yīng)物濃度和減小反應(yīng)物濃度對正、逆反應(yīng)速率的影響，請用速率—時(shí)間圖像表示其變化。

【歸納】通過動畫解析速率改變移動規(guī)律——誰大向誰移。

2.溫度對平衡移動的影響

【問題7】溫度升高，正逆反應(yīng)速率都增加，平衡會移動嗎？請同學(xué)們大膽提出自己的猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

【探究實(shí)驗(yàn)2】已知2NO2（紅棕色氣體）?N2O4（無色氣體）△H<0 ，分別將NO2球浸泡在冰水、熱水中，觀察其變化。

【學(xué)生活動】請分析，達(dá)到平衡的反應(yīng)體系在t1時(shí)刻升高溫度和降低溫度對正、逆反應(yīng)速率的影響，請用速率—時(shí)間圖像表示其變化。

【學(xué)習(xí)任務(wù)二】建立平衡移動模型——勒夏特列原理

【問題8】回顧以上實(shí)驗(yàn)，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

【歸納】濃度、溫度對平衡移動的影響

【講授】1984年，法國科學(xué)家勒夏特列也對上述問題進(jìn)行了研究，他發(fā)現(xiàn)如果一個體系達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，改變反應(yīng)條件，化學(xué)平衡被破壞，并向減弱改變的方向移動。為了紀(jì)念勒夏特列的這個發(fā)現(xiàn)，我們將這個有關(guān)平衡改變的規(guī)律稱為勒夏特列原理?；仡?、討論，總結(jié)規(guī)律在老師的引導(dǎo)下，歸納勒夏特列原理——減弱改變。

【學(xué)習(xí)任務(wù)三】平衡移動模型的完善——利用手持技術(shù)探究壓強(qiáng)對平衡移動的影響

3.壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響

【學(xué)生活動】利用勒夏特列原理，分析2NO2?N2O4反應(yīng)體系中增大壓強(qiáng)和減少壓強(qiáng)。平衡向哪個方向移動？在v-t坐標(biāo)中畫出v（正）與v（逆）的相對變化。

【引導(dǎo)】壓強(qiáng)增大，平衡向壓強(qiáng)減小的方向移動，即向氣體計(jì)量數(shù)減小的方向移動。增大壓強(qiáng)，NO2和N2O4 濃度均增大，反應(yīng)系數(shù)大的NO2濃度增大的倍數(shù)更大，平衡向減少NO2濃度的方向移動;減小壓強(qiáng)，NO2和N2O4濃度均減小，反應(yīng)系數(shù)大的NO2的濃度減小更多，平衡向著增加 NO2濃度的方向移動。

【學(xué)生活動】利用勒夏特列原理，分析H2（g）+I2（g）?2HI（g）反應(yīng)體系中增大壓強(qiáng)和減少壓強(qiáng)。平衡向哪個方向移動？在v-t坐標(biāo)中畫出v（正）與v（逆）的相對變化。

【圖像表征】利用壓強(qiáng)傳感器表征壓強(qiáng)對平衡移動的影響。

4.催化劑對平衡移動的影響

【問題9】催化劑如何影響化學(xué)平衡移動？

【引導(dǎo)】催化劑降低反應(yīng)活化能，有效碰撞增加，化學(xué)反應(yīng)速率提高。對于同一個混合體系中，加入催化劑，v（正）與v（逆）的改變是同等程度的，因此平衡不移動。

【學(xué)習(xí)任務(wù)四】學(xué)以致用——討論優(yōu)化合成氨反應(yīng)條件方案

【問題10】為什么合成氨要選擇300—700個大氣壓？

【問題11】為什么要不斷地移去液態(tài)氨？

【問題12】為什么反應(yīng)溫度要控制在400—450℃？

【引導(dǎo)】選擇和調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，我們不能單一角度地考慮反應(yīng)的限度，或反應(yīng)的速率，而是需要綜合考慮諸多因素的影響。既要考慮保障生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，也不可忽視了生產(chǎn)對環(huán)境資源的影響。

【課堂小結(jié)與作業(yè)】請一位同學(xué)談?wù)勛约罕竟?jié)課的收獲，并要求同學(xué)們課后以小組的形式查閱資料和調(diào)查了解更多生活、生產(chǎn)中化學(xué)平衡的應(yīng)用。

六、教學(xué)思考

1.開發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的潛能，激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

2.用深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)，到學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生深入理解化學(xué)平衡的概念，教學(xué)設(shè)計(jì)中采用自主探究實(shí)驗(yàn)、問題驅(qū)動、遷移應(yīng)用、四重表征等教學(xué)策略使學(xué)生能夠達(dá)到深度學(xué)習(xí)水平，構(gòu)建了宏—微—符—曲線的四重表征，較好的解決了它們之間的自由轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生很好的踐行了先從特殊到一般，再由一般到特殊的科學(xué)研究方法。

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佛山市順德區(qū)第一中學(xué)? 鄧優(yōu)華