例談隨機通達教學法在高中化學習題教學中的應用

陳景娟

摘要：將隨機通達教學法應用于高中化學教學中，以期對課程中的重點、難點從不同側面、層次及不同情景進行剖析，使學生對內容獲得深入的理解，從初級學習發展到高級學習，促進學生思維能力的培養。

關鍵詞：隨機通達教學；化學反應速率；化學平衡；高中化學教學

文章編號：1005–6629（2014）2–0055–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

隨機通達教學方法（Random Access Instruction）是由美國學者斯皮羅（Spirco）于20世紀90年代初提出的。該方法基于認知靈活性理論，認為學生在學習過程中概念或知識的構建要在不同時間、不同情境下多次進行，每次的目的不同，分別著眼于問題的不同側面，從而獲得對事物不同側面的新的理解，使學習者對概念、知識的理解更加完整、全面。隨機通達教學方法適用于概念的分層建構，特別是復雜概念分層建構及高級學習，它提倡讓學生主動參與、介入，自然生成，強調學習情境的重要性，反對機械式、“填鴨式”地分層構建所學的復雜概念[1]。高中化學有部分知識較為復雜，學生難以一次性地理解到位、全面，比如《化學反應速率和化學平衡》這一章節。尋求一種對復雜概念解析、建構的有效方法是廣大教師夢寐以求的，合理、科學地運用隨機通達教學方法將使這一夢想成為可能。

本文以高中化學《化學反應速率和化學平衡》的隨機通達教學案例簡要闡述隨機通達教學在高中化學教學中的應用，以期為高中化學復雜概念及知識的教學起到拋磚引玉的作用。

1 隨機通達教學法在化學反應速率內容教學中的應用

化學反應速率教學主要包含反應速率的表示和測定，反應速率的各種影響因素，反應速率圖像以及應用等，而外界因素對化學反應速率影響的ν-t圖尤其使諸多學生感到困惑。下面就如何使用隨機通達教學法深入淺出地闡述反應速率的ν-t圖知識點進行舉例說明。

針對該知識點，教師可以在傳授相關基本理論知識后，依據實際的教學因素（如教學進度、時間及情景等）分三個層次進行習題教學設計，三個層次難度逐步加深，所需的背景知識越來越多。

第一層次：給定具體的化學方程式及其相應的速率與時間關系圖（ν-t圖），即確定反應物、反應物狀態（氣、液、固）、化學計量比。

第二層次：給予不確定的化學方程式及其相應的速率與時間關系圖（ν-t圖），即反應物的組成、狀態、計量比，其中一種或多種參數未知。

第三層次：給予具體的化學方程式，同時提供不完整的ν-t圖，甚至縱坐標代表的可能是ν逆或ν正等多種非常規情形。

這三個層次的實例分別見例1、2、3。

例2 對于可逆反應X+Y W+Z，在t1時刻增大壓強，正逆反應速率隨時間變化如圖1（ν代表速率，t代表時間），則有關X、Y、W、Z的狀態說法正確的是（ ）

A.X、Y、W為氣體，Z不是氣體

B.X、Y為氣體，W、Z中有一種是氣體

C.W、Z為氣體，X、Y中有一種是氣體

D.W、Z中有一種為氣體，X、Y中有一種是氣體

例3 一定溫度下，在1 L的密閉容器中發生如下反應：A（s）+2B（g） 2C（g），ΔH

A.t1時改變的條件是降低溫度，平衡向逆方向移動

B.t2時改變的條件可能是增大物質C的濃度，t2時ν正減小，平衡向正方向移動

C.t3時可能是減壓，平衡不移動

例3是一道比較綜合、靈活的題目，解決這類圖像題時要注意幾點：一是注意題給反應物A是固體；二是圖像中給出的縱坐標是用ν逆來表示的；三是在對化學反應速率的影響因素討論時需把整張圖補齊后再分析。四是濃度改變時，反應速率圖像的變化中，ν正或ν逆是連續的，無跳躍性；溫度、壓強改變時其圖像中ν正或ν逆是不連續的，有跳躍性。解答該題時，先將整張圖補齊（如圖3），學生就容易分析該題的解題思路。以t1時刻為例，ν逆逐漸增大，說明平衡向正方向移動，那么ν正隨著反應的進行是逐漸減小的。ν正的變化有兩種情況，一種是瞬間減小，另一種是瞬間速率不變，即從起點減小。而化學反應速率的減小可能由于降溫、減壓、減小濃度。因為該反應為氣體體積不變的反應，反應前后氣體的物質的量不變，所以改變壓強不能引起平衡發生移動，因此t1時可能是降低溫度，也可能是減小反應物B的濃度。同理可以分析t2是增大C的濃度或是升溫，平衡逆向移動；t3是減小壓強，平衡不移動；t4是使用催化劑，只能加快化學反應速率，但不能使平衡發生移動，故B、C的物質的量不變。因此選C。

以上三題是關于化學反應速率與化學平衡圖像題，設計的出發點是要求學生理解、掌握外界因素對化學反應速率的影響，從而導致平衡如何移動。例1源于基礎知識，學生只要知道外因對化學反應速率的影響及化學平衡移動圖像中的時間速率圖，重在基礎知識的掌握。例2是在例1的基礎上，能力要求提高了，學生不僅要掌握外因對化學平衡移動的影響，同時要掌握外界條件對化學反應速率影響的應用范圍（溫度適用于任何狀態的物質，壓強只適用于氣態物質，濃度適用于液態及氣態）和注意事項（即外界因素能影響化學反應速率但不一定能導致已達到平衡的化學反應發生移動，例如改變壓強使平衡發生移動只針對有氣體物質參加的化學反應，并且化學反應前后氣體的體積要發生變化）。例3是在例1和例2的基礎上的發展與延伸，題型較新穎，與眾不同的是，圖中只畫出了逆反應速率，要求學生要懂得畫正逆反應速率的變化，能力要求高。經過這樣多且不簡單重復的層次訓練，由易到難，讓學生不斷思考、思維碰撞，深刻體會到化學反應速率有關圖像的解題思路。

2 隨機通達教學法在化學平衡內容教學中的應用

化學平衡知識點方面，本文重點以化學平衡中物質的轉化率與反應體系的溫度、時間、壓強關系圖為例說明隨機通達教學法的應用。該知識點涉及的知識理論性、抽象性強，是教學的一個重點，也是一個難點。為了讓學生能更透徹地理解，教師在教學設計時可以從以下幾個層次進行教學設計，逐漸提高題目的難度。

第一層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，比較壓強大小。

第二層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，求化學計量數。

第三層次：根據已知的可逆反應，及相應的物質的轉化率、壓強、時間圖，比較溫度、壓強大小，確定化學計量數關系，判斷是否放熱、吸熱反應。

第四層次：根據恒壓線，比較壓強大小，明確縱坐標表示的意義。

這四個層次的例題分別見例4、5、6、7。

例4 對于可逆反應M（g）+2N（g） 2P（g），在壓強

習題解析：例4根據外界因素對化學反應速率的影響，增大壓強，升高溫度，化學反應速率加快，達到平衡所需時間越短，由圖4可知在P2下達到平衡所需的時間短，故壓強較大。例5反應體系壓強增加越大，反應速率就會變得越快，反應體系就越快達到平衡，可知P2>P1，再根據圖像，壓強越大，物質A的轉化率反而越小得出，正反應為氣體體積增大的方向，所以n>3。選B。例6此類題型可以從兩個方面入手，即相同壓強和相同溫度情況。先將圖中三條曲線從上到下依次標為1、2、3。由曲線1和2可得，在相同的壓強（P2）下，曲線2的N%在更短的時間內到達穩定狀態，即先達平衡狀態，可以推出T1>T2；由曲線1、2的相互位置還可以看出，N%在T2時比T1大，根據勒夏特列原理，即降低溫度平衡向逆方向移動，得出逆反應為放熱，正反應為吸熱。從曲線2和3可得，在相同的溫度（T1）下，曲線2的N%也是在更短的時間內先達平衡狀態，可以推知P1T2，a+b

上述四題都是有關化學平衡的圖像題，筆者設計這些題目旨在讓學生經過分層次的訓練，由簡單到復雜，學會化學平衡移動的解題思路：第一是分析坐標系，明白縱坐標和橫坐標所表示的物理量及含義；第二是根據可逆反應的特性，分析反應是吸熱還是放熱反應，反應前后氣體體積如何變化，同時分析各物質的聚集狀態，關注反應體系中是否有純液體或純固體物質；第三是分析化學反應速率的變化趨勢同時與外界條件聯系起來；第四是看清曲線的走勢，特別留意曲線的拐點、起點和終點；第五是知道先出現拐點先達到平衡。比如，在物質的轉化率與時間關系圖上，先出現拐點的反應體系先達到化學平衡，由此可推知該曲線所代表的是較高的溫度和較大的壓強；第六是討論三個或多個變量關系時，先假定某一變量固定的情況再分析另外兩個的關系。

四個例題中，例4屬于簡單題，是較為常見的化學平衡圖像。例5對學生的能力要求有所提高，學生不僅要掌握外因對化學平衡移動的影響，同時要掌握外界條件對化學平衡移動的應用范圍以及注意事項。例6較例4和例5復雜，能力要求更高。例7則考察學生綜合應用能力，對知識的要求更全面，需要融會貫通。這樣，借助多種不同層次的轉化率（百分含量）與時間、壓強、溫度關系圖，從不同側面完成了化學平衡圖像知識點的教學，學生對此知識點可形成了較為全面、系統的認識。

隨機通達教學法在強調分層次教學的同時，也提倡教師創設必要的情境。創設情境讓學生主動發現問題，自由思考，進而產生更深層次問題，最后教師在與學生的互動中解決問題。在本文的化學平衡案例中，教師在創設學生主動發現問題情境時，可以先借助多媒體展示某一反應在不同壓強或不同溫度下的實驗現象、實驗結果，誘導學生進行主動思考，可以采取頭腦風暴法使學生產生諸多的解釋或疑問。教師對這些解釋或疑問進行分類整理，并在與學生的互動中完成概念解析及疑問解答，最終完成對復雜知識的理解與建構。

3 運用隨機通達教學時的注意事項

（1）隨機通達教學首先是一種教學方法，教學應該是以學生為主體的，因此隨機通達教學也必須以學生為主體，讓學習過程成為學生、教師、情景相互對話的過程，使學生主動構建對學習內容的理解。

（2）隨機通達教學是根據不同的情景引導學生從不同側面進行研究與討論，這就要求教師日常多注意課本內容和社會生活、實踐等之間的關聯，并能多層次地開展教學設計，幫助學生構建新知識體系。

隨機通達教學法因其具備情景式、多層次、靈活性教學以及符合人類認知特點等多方面優勢，因此它迎合了化學教學的需要。本文通過一些案例說明該教學法的實際應用，以期拓展隨機通達教學法在化學教學中的應用，同時也為化學教學實踐提供借鑒。

參考文獻：

[1]鄧湘文.隨機通達教學策略在大學商務英語教學中的運用[J].當代教育科學，2008，（13）：60-61.

第一層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，比較壓強大小。

第二層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，求化學計量數。

第三層次：根據已知的可逆反應，及相應的物質的轉化率、壓強、時間圖，比較溫度、壓強大小，確定化學計量數關系，判斷是否放熱、吸熱反應。

第四層次：根據恒壓線，比較壓強大小，明確縱坐標表示的意義。

這四個層次的例題分別見例4、5、6、7。

例4 對于可逆反應M（g）+2N（g） 2P（g），在壓強

習題解析：例4根據外界因素對化學反應速率的影響，增大壓強，升高溫度，化學反應速率加快，達到平衡所需時間越短，由圖4可知在P2下達到平衡所需的時間短，故壓強較大。例5反應體系壓強增加越大，反應速率就會變得越快，反應體系就越快達到平衡，可知P2>P1，再根據圖像，壓強越大，物質A的轉化率反而越小得出，正反應為氣體體積增大的方向，所以n>3。選B。例6此類題型可以從兩個方面入手，即相同壓強和相同溫度情況。先將圖中三條曲線從上到下依次標為1、2、3。由曲線1和2可得，在相同的壓強（P2）下，曲線2的N%在更短的時間內到達穩定狀態，即先達平衡狀態，可以推出T1>T2；由曲線1、2的相互位置還可以看出，N%在T2時比T1大，根據勒夏特列原理，即降低溫度平衡向逆方向移動，得出逆反應為放熱，正反應為吸熱。從曲線2和3可得，在相同的溫度（T1）下，曲線2的N%也是在更短的時間內先達平衡狀態，可以推知P1T2，a+b

上述四題都是有關化學平衡的圖像題，筆者設計這些題目旨在讓學生經過分層次的訓練，由簡單到復雜，學會化學平衡移動的解題思路：第一是分析坐標系，明白縱坐標和橫坐標所表示的物理量及含義；第二是根據可逆反應的特性，分析反應是吸熱還是放熱反應，反應前后氣體體積如何變化，同時分析各物質的聚集狀態，關注反應體系中是否有純液體或純固體物質；第三是分析化學反應速率的變化趨勢同時與外界條件聯系起來；第四是看清曲線的走勢，特別留意曲線的拐點、起點和終點；第五是知道先出現拐點先達到平衡。比如，在物質的轉化率與時間關系圖上，先出現拐點的反應體系先達到化學平衡，由此可推知該曲線所代表的是較高的溫度和較大的壓強；第六是討論三個或多個變量關系時，先假定某一變量固定的情況再分析另外兩個的關系。

四個例題中，例4屬于簡單題，是較為常見的化學平衡圖像。例5對學生的能力要求有所提高，學生不僅要掌握外因對化學平衡移動的影響，同時要掌握外界條件對化學平衡移動的應用范圍以及注意事項。例6較例4和例5復雜，能力要求更高。例7則考察學生綜合應用能力，對知識的要求更全面，需要融會貫通。這樣，借助多種不同層次的轉化率（百分含量）與時間、壓強、溫度關系圖，從不同側面完成了化學平衡圖像知識點的教學，學生對此知識點可形成了較為全面、系統的認識。

隨機通達教學法在強調分層次教學的同時，也提倡教師創設必要的情境。創設情境讓學生主動發現問題，自由思考，進而產生更深層次問題，最后教師在與學生的互動中解決問題。在本文的化學平衡案例中，教師在創設學生主動發現問題情境時，可以先借助多媒體展示某一反應在不同壓強或不同溫度下的實驗現象、實驗結果，誘導學生進行主動思考，可以采取頭腦風暴法使學生產生諸多的解釋或疑問。教師對這些解釋或疑問進行分類整理，并在與學生的互動中完成概念解析及疑問解答，最終完成對復雜知識的理解與建構。

3 運用隨機通達教學時的注意事項

（1）隨機通達教學首先是一種教學方法，教學應該是以學生為主體的，因此隨機通達教學也必須以學生為主體，讓學習過程成為學生、教師、情景相互對話的過程，使學生主動構建對學習內容的理解。

（2）隨機通達教學是根據不同的情景引導學生從不同側面進行研究與討論，這就要求教師日常多注意課本內容和社會生活、實踐等之間的關聯，并能多層次地開展教學設計，幫助學生構建新知識體系。

隨機通達教學法因其具備情景式、多層次、靈活性教學以及符合人類認知特點等多方面優勢，因此它迎合了化學教學的需要。本文通過一些案例說明該教學法的實際應用，以期拓展隨機通達教學法在化學教學中的應用，同時也為化學教學實踐提供借鑒。

參考文獻：

[1]鄧湘文.隨機通達教學策略在大學商務英語教學中的運用[J].當代教育科學，2008，（13）：60-61.

第一層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，比較壓強大小。

第二層次：根據給定的可逆反應，及相應物質的轉化率、壓強、時間圖，求化學計量數。

第三層次：根據已知的可逆反應，及相應的物質的轉化率、壓強、時間圖，比較溫度、壓強大小，確定化學計量數關系，判斷是否放熱、吸熱反應。

第四層次：根據恒壓線，比較壓強大小，明確縱坐標表示的意義。

這四個層次的例題分別見例4、5、6、7。

例4 對于可逆反應M（g）+2N（g） 2P（g），在壓強

習題解析：例4根據外界因素對化學反應速率的影響，增大壓強，升高溫度，化學反應速率加快，達到平衡所需時間越短，由圖4可知在P2下達到平衡所需的時間短，故壓強較大。例5反應體系壓強增加越大，反應速率就會變得越快，反應體系就越快達到平衡，可知P2>P1，再根據圖像，壓強越大，物質A的轉化率反而越小得出，正反應為氣體體積增大的方向，所以n>3。選B。例6此類題型可以從兩個方面入手，即相同壓強和相同溫度情況。先將圖中三條曲線從上到下依次標為1、2、3。由曲線1和2可得，在相同的壓強（P2）下，曲線2的N%在更短的時間內到達穩定狀態，即先達平衡狀態，可以推出T1>T2；由曲線1、2的相互位置還可以看出，N%在T2時比T1大，根據勒夏特列原理，即降低溫度平衡向逆方向移動，得出逆反應為放熱，正反應為吸熱。從曲線2和3可得，在相同的溫度（T1）下，曲線2的N%也是在更短的時間內先達平衡狀態，可以推知P1T2，a+b

上述四題都是有關化學平衡的圖像題，筆者設計這些題目旨在讓學生經過分層次的訓練，由簡單到復雜，學會化學平衡移動的解題思路：第一是分析坐標系，明白縱坐標和橫坐標所表示的物理量及含義；第二是根據可逆反應的特性，分析反應是吸熱還是放熱反應，反應前后氣體體積如何變化，同時分析各物質的聚集狀態，關注反應體系中是否有純液體或純固體物質；第三是分析化學反應速率的變化趨勢同時與外界條件聯系起來；第四是看清曲線的走勢，特別留意曲線的拐點、起點和終點；第五是知道先出現拐點先達到平衡。比如，在物質的轉化率與時間關系圖上，先出現拐點的反應體系先達到化學平衡，由此可推知該曲線所代表的是較高的溫度和較大的壓強；第六是討論三個或多個變量關系時，先假定某一變量固定的情況再分析另外兩個的關系。

四個例題中，例4屬于簡單題，是較為常見的化學平衡圖像。例5對學生的能力要求有所提高，學生不僅要掌握外因對化學平衡移動的影響，同時要掌握外界條件對化學平衡移動的應用范圍以及注意事項。例6較例4和例5復雜，能力要求更高。例7則考察學生綜合應用能力，對知識的要求更全面，需要融會貫通。這樣，借助多種不同層次的轉化率（百分含量）與時間、壓強、溫度關系圖，從不同側面完成了化學平衡圖像知識點的教學，學生對此知識點可形成了較為全面、系統的認識。

隨機通達教學法在強調分層次教學的同時，也提倡教師創設必要的情境。創設情境讓學生主動發現問題，自由思考，進而產生更深層次問題，最后教師在與學生的互動中解決問題。在本文的化學平衡案例中，教師在創設學生主動發現問題情境時，可以先借助多媒體展示某一反應在不同壓強或不同溫度下的實驗現象、實驗結果，誘導學生進行主動思考，可以采取頭腦風暴法使學生產生諸多的解釋或疑問。教師對這些解釋或疑問進行分類整理，并在與學生的互動中完成概念解析及疑問解答，最終完成對復雜知識的理解與建構。

3 運用隨機通達教學時的注意事項

（1）隨機通達教學首先是一種教學方法，教學應該是以學生為主體的，因此隨機通達教學也必須以學生為主體，讓學習過程成為學生、教師、情景相互對話的過程，使學生主動構建對學習內容的理解。

（2）隨機通達教學是根據不同的情景引導學生從不同側面進行研究與討論，這就要求教師日常多注意課本內容和社會生活、實踐等之間的關聯，并能多層次地開展教學設計，幫助學生構建新知識體系。

隨機通達教學法因其具備情景式、多層次、靈活性教學以及符合人類認知特點等多方面優勢，因此它迎合了化學教學的需要。本文通過一些案例說明該教學法的實際應用，以期拓展隨機通達教學法在化學教學中的應用，同時也為化學教學實踐提供借鑒。

參考文獻：

[1]鄧湘文.隨機通達教學策略在大學商務英語教學中的運用[J].當代教育科學，2008，（13）：60-61.