化学深度学习的问题驱动创设与实施

【摘 要】通过实验探究浓度、温度、压强对平衡移动的影响，利用层层递进的十二个问题，引导学生进行思考和自主学习，探索指向化学学科核心素养的培养。具有探究、体验的深度学习课堂，构建了宏—微—符—曲线的四重表征，较好地解决了它们之间的自由转换。

【关键词】问题情境;深度学习;手持技术;问题驱动

深度学习就是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。深度学习教学研究项目以及深度学习教学实践的理论价值，不仅在于克服机械学习、浅层学习的弊端，让学生学得主动、积极;更重要的是，要克服长期以来的种种二元对立， 使教师、学生、教学内容 （知识） 获得高度的统一， 使教学内容实现其本应有的价值，使教师、学生在教学中获得最大发展，使学生能够形成有助于未来可持续发展的核心素养。新教材正式启用后，各地的教材培训中，都明确强调在深化课堂教学改革过程中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。因此笔者在“化学平衡移动”的教学中借助真实的生活情境素材来丰富学生的认知体验，通过设计有梯度的问题来启发学生的自主探究，利用手持技术促进学生的核心素养发展，对深度学习进行有益探索和尝试。

一、教学背景分析

1.教材分析

“化学平衡移动”是人教版选修4《化学反应原理》第二章第三节的内容，本节课为第一课时，《普通高中化学课程标准（2017年版）》对本部分教学内容要求：通过试验探究，了解浓度、压强、温度对平衡状态的影响;认识化学平衡综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。新教材将“化学反应速率”和“影响化学反应速率的因素”合并为一节，整体性更强，教学更连贯;新加入“化学反应的调控”运用勒夏特列原理指导“工业合成氨”生产。内容的呈现发生了变化，“影响化学平衡的因素”和“化学平衡常数”的互换了顺序，以“浓度对化学平衡的影响”引出“化学平衡移动”，形成了“化学平衡状态→化学平衡常数→影响化学平衡的因素→化学平衡移动→勒夏特列原理”的新顺序。以科学认识论为理论基础，抽提出静态本质、动态规律、价值为进阶维度，结合学科本体研究，抽提出限度的表征、限度的改变、限度改变的价值为进阶维度。在浓度对化学平衡移动的影响中增加了控制变量思想，增加了用手持技术验证了压强对化学平衡移动的实验，增加了合成氨工艺流程图等教学资料。

2.学情分析

学生在初中已经学过化学能与能源的关系，在高中化学人教版必修二学习了化学反应速率及其影响因素、化学反应限度，在人教版选修四《化学反应原理》中化学平衡的学习主要是对化学平衡状态的影响因素的探讨。随着化学知识的不断积累和对实验现象的深入观察，学生可能会产生是不是所有的化學反应都能进行完全这样的疑问;学生很多情况下对“化学平衡移动”内容的理解水平处于浅层学习层面，机械地背诵记忆有关的概念和规律，无法建立化学平衡观，不能将化学平衡的相关知识迁移应用到其他的平衡体系，不利于发展学生的“变化观念与平衡思想”的化学核心素养。

二、教学目标

（1）通过观察K2Cr2O7溶液，建构平衡状态的特征;培养宏观辨析和微观探析、变化观念和平衡思想的能力。

（2）通过实验探究，理解浓度、温度、压强对平衡移动的影响规律;增强实验探究水平和证据推理能力（视角水平）。

（3）通过讨论归纳出平衡移动的原理;建立模型认知水平（内涵水平）。

（4）通过平衡移动原理指导工业生产实践;培养问题解决能力（简单化学问题、简单实际问题）和形成正确的化学价值认识水平（学科价值、社会价值、学科和社会价值）。

三、教学重难点

影响化学平衡移动的条件。

四、教学流程设计

五、教学过程

【情境激学】展示K2Cr2O7溶液

【问题1】 如何判断反应Cr2O72- + H2O⇌2CrO42-+2H+发生了？

【问题2】如何判断该可逆反应达到化学平衡状态？

【学生】积极思考并回答

【过渡】平衡状态是不是永

恒不变的？假如可以改变，哪些因素可以影响化学平衡移动？今天，我们一起探究影响化学平衡移动的因素。

【学习任务一】探究浓度、温度对平衡移动的影响

1.浓度对平衡移动的影响

【自主探究】已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡：Cr2O72- + H2O⇌2CrO42- + 2H+ ， K2Cr2O7溶液为橙色，K2CrO4溶液为黄色。取三支试管各加入2.5mL（2滴管）0.1 mol/L K2Cr2O7溶液，然后按下表步骤操作，观察并记录。

【学生活动】学生按小组自主实验，记录实验现象。

【问题3】：实验中的现象说明了什么？

【总结】平衡移动的概念

【问题4】可以从哪些角度解释实验现象？

【问题5】实验有没有什么地方有疑问需要改进？

【实验探究】认真阅读以下实验步骤，预测实验现象，预测完后按下列实验操作进行验证。向盛有5mL0.005mol/L FeCl3溶液的试管中加入5mL0.01mol/L KSCN溶液，溶液呈红色，将上述溶液分置二支试管中，然后按下表步骤操作。FeCl3+3KSCN⇌Fe（SCN）3+3KCl

【问题6】往溶液中加入少量氯化钾固态，平衡会移动吗？

【学生活动】请分析，达到平衡的反应体系在t1时刻增大反应物浓度和减小反应物浓度对正、逆反应速率的影响，请用速率—时间图像表示其变化。

【归纳】通过动画解析速率改变移动规律——谁大向谁移。

2.温度对平衡移动的影响

【问题7】温度升高，正逆反应速率都增加，平衡会移动吗？请同学们大胆提出自己的猜想，并设计实验验证。

【探究实验2】已知2NO2（红棕色气体）⇌N2O4（无色气体）△H<0 ，分别将NO2球浸泡在冰水、热水中，观察其变化。

【学生活动】请分析，达到平衡的反应体系在t1时刻升高温度和降低温度对正、逆反应速率的影响，请用速率—时间图像表示其变化。

【学习任务二】建立平衡移动模型——勒夏特列原理

【问题8】回顾以上实验，你能发现什么规律？

【归纳】浓度、温度对平衡移动的影响

【讲授】1984年，法国科学家勒夏特列也对上述问题进行了研究，他发现如果一个体系达到平衡状态时，改变反应条件，化学平衡被破坏，并向减弱改变的方向移动。为了纪念勒夏特列的这个发现，我们将这个有关平衡改变的规律称为勒夏特列原理。回顾、讨论，总结规律在老师的引导下，归纳勒夏特列原理——减弱改变。

【学习任务三】平衡移动模型的完善——利用手持技术探究压强对平衡移动的影响

3.压强对化学平衡移动的影响

【学生活动】利用勒夏特列原理，分析2NO2⇌N2O4反应体系中增大压强和减少压强。平衡向哪个方向移动？在v-t坐标中画出v（正）与v（逆）的相对变化。

【引导】压强增大，平衡向压强减小的方向移动，即向气体计量数减小的方向移动。增大压强，NO2和N2O4 浓度均增大，反应系数大的NO2浓度增大的倍数更大，平衡向减少NO2浓度的方向移动;减小压强，NO2和N2O4浓度均减小，反应系数大的NO2的浓度减小更多，平衡向着增加 NO2浓度的方向移动。

【学生活动】利用勒夏特列原理，分析H2（g）+I2（g）⇌2HI（g）反应体系中增大压强和减少压强。平衡向哪个方向移动？在v-t坐标中画出v（正）与v（逆）的相对变化。

【图像表征】利用压强传感器表征压強对平衡移动的影响。

4.催化剂对平衡移动的影响

【问题9】催化剂如何影响化学平衡移动？

【引导】催化剂降低反应活化能，有效碰撞增加，化学反应速率提高。对于同一个混合体系中，加入催化剂，v（正）与v（逆）的改变是同等程度的，因此平衡不移动。

【学习任务四】学以致用——讨论优化合成氨反应条件方案

【问题10】为什么合成氨要选择300—700个大气压？

【问题11】为什么要不断地移去液态氨？

【问题12】为什么反应温度要控制在400—450℃？

【引导】选择和调控反应条件时，我们不能单一角度地考虑反应的限度，或反应的速率，而是需要综合考虑诸多因素的影响。既要考虑保障生产的经济效益，也不可忽视了生产对环境资源的影响。

【课堂小结与作业】请一位同学谈谈自己本节课的收获，并要求同学们课后以小组的形式查阅资料和调查了解更多生活、生产中化学平衡的应用。

六、教学思考

1.开发学生学习化学的潜能，激发他们学习化学的兴趣，引导学生自主学习，学会学习，在学习中学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，从而达到培养学生化学核心素养的目的。

2.用深度学习的课堂教学，到学习中，引导学生深入理解化学平衡的概念，教学设计中采用自主探究实验、问题驱动、迁移应用、四重表征等教学策略使学生能够达到深度学习水平，构建了宏—微—符—曲线的四重表征，较好的解决了它们之间的自由转换，让学生很好的践行了先从特殊到一般，再由一般到特殊的科学研究方法。

【参考文献】

[1]陈义芳.基于深度学习开展高效高中化学教学[J].高考，2021（13）：47-48.

[2]陆郁.高中生化学平衡学习进阶的实践研究[J].中学生数理化（教与学），2020（05）：72.

[3] 熊茜.基于新课标高一化学教材的比较研究[D].江西师范大学，2020.

[4] 陈静.基于深度学习的化学课堂提问研究[D].南京师范大学，2018.

佛山市顺德区第一中学  邓优华