基于化学核心素养的微课教学实践和思考

李宏春

摘要：化学原理的抽象性和高度概括性给学生学习带来很大障碍。本文以气态平衡体系之“压强”与“浓度”辨析的微课教学为例，基于“宏微结合、分类表征”化学核心素养，引导学生多视角认识化学问题，从而掌握化学研究的基本思维模式，建立科学的化学学习观。

关键词：平衡移动；化学核心素养；微课教学

文章编号：1008-0546（2016）06-0000-00 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.06.000

一、教学思路

化学学习有三大领域，即可观察现象的宏观世界；分子、原子和离子等微粒构成的微观世界；元素符号、化学式和化学方程式构成的符号世界。宏观世界主要指物质在物理和化学变化过程中表现出来的、可以直接观察到的宏观现象。微观世界主要是指有关物质的微观组成和结构、微观粒子的运动及相互作用等微观属性。符号世界主要是指由拉丁文或英文字母和数字组成的符号和图形符号[1]。化学学习中积极采用“宏微结合、分类表征”三水平相结合的方法，可以把孤立的知识片断整合到广阔的、有内在逻辑的知识结构中，从而得到始终一贯的化学学习观。

微课是时间在10分钟以内，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的微型课程。微课学习是基于新媒介生态环境应运而生的，它适应学习者呼唤更丰富的非正式学习体验的个性化需求[2]。在化学教学中引入微课这一新生事物，是时代发展的需要，也是教学发展本身必然的趋势，更是师生交流的好途径。

苏教版《化学反应原理》专题2“化学反应速率与化学平衡”第三单元“化学平衡移动”知识教学后，学生经常会产生这样一个问题：对于气态平衡体系，恒温恒容下反应达到平衡时，通入一定量的组分气体，在分析影响化学平衡移动影响因素时，是考虑“气体压强”还是“气体浓度”无法确定，这也是化学平衡移动的重点和难点，故非常适合微课教学选题。2014年8月本人有幸参加浙江省化学微课比赛，并获浙江省一等奖，结合“宏微结合、分类表征”化学核心素养，谈谈气态平衡体系之“压强”与“浓度”辨析微课教学设计过程有关感想。

二、教学过程

1. 问题提出

[任务]在恒温恒容下，N2（g）+3H2（g）■2NH3（g）反应达到平衡时，然后在通入一定量的NH3，平衡将如何移动？

[困惑1]从浓度变化角度分析认为：产物NH3的浓度增加，平衡逆向移动，达到新平衡时NH3体积分数减少。

[困惑2]从压强改变角度分析认为：恒容增加氨气，体系的压强增大，平衡正向移动，达到新平衡时NH3体积分数增大。

[提问]上述平衡到底如何变化？

设计意图：在本微课之前，学生对化学平衡移动已有一定认识，这种认识是学生的前知识，是本微课的教学基础。但学生又没有完全掌握原理的内涵，因而产生一些认知困惑，这刚好是我们设计微课的出发点。

2. 问题解决

（1）宏观表征得出结论

[任务]解决化学问题最直接的手段是实验，某化学实验室研究人员利用气相色谱法测得在恒温恒容下，合成氨反应达到平衡时，然后在通入一定量的NH3的有关数据，绘制出NH3体积分数随着时间变化图（如图1），请你分析得出有关结论？

[分析]由图1可知，合成氨反应达到平衡时，通入一定量NH3，瞬间NH3体积分数突然增大，接着平衡逆移，NH3体积分数减少，建立新平衡后氨气体积分数较原平衡增大。

[结论]在恒温恒容下，合成氨反应达到平衡时，然后在通入一定量的NH3，平衡逆移，达到新平衡时NH3体积分数增大。

设计意图：宏观表征是指微观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，它主要是指物质所呈现的外在可观察的现象在学习者头脑中的反应。化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学的灵魂，实验也是学生比较直观的观察手段。本微课借助气相色谱实验实验所测定的数据进行宏观分析（宏观视角），让学生从宏观层面认识压强对化学平衡的影响，从而产生感性认识得出结论，解决之前的一些学习困惑。

（2）微观表征分析本质

[任务]在恒温下，合成氨反应达到平衡时，增大压强有哪些途径？请你从“压强引发微粒浓度变化”的微观视角加以分析？

[分析]我们知道缩小容器体积是其中一种方法之一。由图2可知，缩小容器体积，瞬间各组分微粒数目不变，从而各组分浓度增大，故v（正）和v（逆）均增大，但压强对气体物质计量数之和大的影响更大，v（正）大于v（逆），平衡正移。没有外加投料平衡正移，NH3体积必定分数增大。

[启示]恒温下缩小气体体积增大压强瞬间引起所有组分浓度同等程度改变。

[分析]增大压强还可以继续通气体，由图3可知，若在恒温恒容下，合成氨反应达到平衡时，再通入一定量的NH3，体积不变，瞬间NH3浓度增大，v（逆）增大，v（正）不变；v（逆）大于v（正），平衡逆移。由于体系压强增大，且反应物气体计量数之和大于生成物气体计量数之和，不利于NH3向N2、H2方向转化，故达到新平衡时，NH3体积分数增大。

设计意图：微观表征是指微观知识或信息在大脑中记载和呈现的方式，它主要是指不能直接观察到的微粒，如：原子、分子、离子等的运动和相互作用。本微课运用微粒观、反应变化观对化学平衡移动进行微观本质的分析（微观视角），让学生从微观层面认识气体压强和气体浓度对化学平衡影响的本质原因。从而提升学生想象力空间，理解看不见摸不着的微观世界。从认识论上来说，宏观表征到微观表征是学习者对物质从感性认识到理性认识的一次飞跃。

（3）曲线表征拓展内涵

[任务]下面请大家根据微观分析，画出对应的v-t图像？

[分析]原平衡在通入NH3的瞬间，v（逆）增加、v（正）不变，v（正）小于v（逆），平衡逆移，从而建立新的化学平衡。故对应的v-t图像为如图4。

设计意图：符号表征是指符号在大脑中记载和呈现的方式，化学中的符号主要是指由拉丁文或英文字母组成的符号和图形符号在学习者头脑中的反应。这些字母和图形是化学独特的符号体系，有其特有的语言和语法规则，是化学学科内进行思维的基本的工具。本微课借助化学反应速率理论，运用v—t曲线表示气体压强和气体浓度对化学平衡的影响（符号视角），更直观解决之前的一些学习困惑。

（4）定性定量体现多样

[任务]前面我们学习了化学平衡常数，知道化学平衡常数也可用于平衡移动判断和定量计算，请你用化学平衡常数有关知识分析前面困惑？

[分析]合成氨平衡常数表达式：

恒温恒容下KC不变，通入NH3瞬间只有c（NH3）增大，QC>KC，平衡逆移。

根据KC和有关数据，通过计算可得，达到新平衡时NH3体积分数增大。

[小结]在恒温、恒容下，增加某一组分气体分子数，压强也肯定增大，但瞬间只有该组分气体的浓度增大，其它气体的浓度均不变，故不同于前面缩小气体体积增大压强。分析前面问题要遵循：影响平衡因素归为增大气体浓度不是增大气体压强。

设计意图：让学生的认识从定性走向定量，培养学生不同视角间的转化、迁移能力。体会化学数据之美，深刻领悟化学是一门摆事实讲道理的学科。

3. 问题变换

[任务]增压除通入一组分气体，也可以通多组分混合气体。在恒温恒容下，合成氨反应达到平衡n（H2）∶n（N2）∶n（NH3）=4∶2∶3，若再通入同比例原平衡混合气体，平衡将会怎样？

[分析]利用前面微观视角进行分析，恒温恒容下合成氨反应达到平衡，再通同比例的原平衡混合气体，瞬间各组分增加相同倍数的分子数，故各组分的浓度也均增加相同的倍数，与前面缩小气体体积增大压强等效，平衡正移。

原平衡在投入各组分同比例混合气体瞬间，NH3体积分数不变；接着平衡正移，NH3体积分数增大。

[启示]在恒温恒容条件下，再通入原平衡各组分等比的混合气体，则各组分的浓度均增加相同的倍数，故等同于前面缩小气体体积增大压强。分析问题要遵循：影响平衡因素归为增大气体压强。

[过渡]经过前面讨论，我们可以发现，平衡中说的“压强”通常指“体积”变化引起的压强变化。

[反思]恒温恒容下通单一气体（NH3）也会引起压强变化，属于平衡中说的“压强”改变吗？

[分析]不属于，属于物理中的压强改变。

[任务]哪些因素会引起物理中的压强改变？

[分析]我们不难发现体积、温度、物质的量的变化都会引起物理中的压强变化。故平衡中说的“压强”改变：不包括单一某物质的“物质的量”变化和温度变化所引起的压强变化。

4. 归纳总结：

影响化学平衡移动因素判断方法：①“气体压强”改变是指所有气体物质的浓度等倍数改变。②“气体浓度”改变是指单一气体的浓度改变。达到新平衡时各组分体积分数变化判断方法：①平衡移动定性分析，②平衡常数定量计算。

5. 知识应用

[任务]在恒温恒压下合成氨反应已达到平衡，若再通入Ar气体，平衡将会怎样？

[分析]恒温恒压下，通入单一气体（Ar）瞬间容器体积增大，各组分浓度均减少相同倍数，与减压等效，影响化学平衡移动因素归为气体压强，平衡体系中氨气体积分数也是减少。

设计意图：微课也是课，麻雀虽小五脏俱全，因此要有较为完整的课程结构。课的结尾问题反思，有助于学生建构严密的化学思维，总结攻略有助于学生加深原理认知印象，知识应用有助于学生拓展所学内容宽度。引导学生在学习过程中慢慢的体会和感悟化学基本观念，逐渐地形成化学基本思想、观点和方法。

三、教学反思

本微课以宏观为感知系统，以微观为理解系统，以符号为表征系统，辨析气态平衡体系“压强”与“浓度”关系，让学生的认识从定性走向定量，培养其多视角认识化学问题的能力。同时本微课运用等效思想，理解平衡中压强变化和浓度变化的两种不同操作；结合具体的化学问题，把宏、微、符三重表征有机结合在一起，从而将化学知识统一于结构化的知识框架中，使化学核心素养得以充分体现。

通过本微课的操作实践，我们发现，微课具有教学时间较短、教学内容较少、资源容量较小、资源使用方便等特点。对教师而言，化学微课将革新传统的化学教学与教研方式，突破教师传统的听评课模式，是教师专业成长的重要途径之一。对于学生而言，化学微课能更好地满足学生对化学知识点的个性化学习、按需选择学习，既可查缺补漏又能强化巩固知识，是传统化学课堂学习的一种重要补充形式和拓展资源。

参考文献

[1] 毕华林.化学学习中“宏观-微观-符号”三重表征的研究[J].化学教育，2005，5：51-54

[2] 陈广余.微课，让化学教学更具个性化[J].化学教学，2014，5：25-28

[3] 邹正.新课程高中教师手册（化学）[M].南京：南京大学出版社，2012，408-412

[4] 李鹏鸽.突出“宏一微一符”化学思维方式的课堂教学——以“化学式”一节课为例[J].化学教育，2012，11：49-53