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

鄧優(yōu)華

【摘要】筆者通過實驗探究濃度、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)方法、具有探究、體驗的深度學(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】中學(xué)化學(xué);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)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)研究項目以及教學(xué)實踐的理論價值，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)生主動、積極地學(xué)習(xí);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（人類歷史文化、人類認(rèn)識成果） 實現(xiàn)其本應(yīng)有的價值，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、體驗式等課堂教學(xué)。因此，在“化學(xué)平衡移動”的教學(xué)中，借助真實的生活情境素材來豐富學(xué)生的認(rèn)知體驗，通過設(shè)計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

（一）教材分析

“化學(xué)平衡移動”是人教版選修四《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。《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)平衡的綜合調(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)”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)驗證了壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的實驗，增加了合成氨工藝流程圖等教學(xué)資料。

（二）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驗現(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)行得完全”這樣的疑問。大部分學(xué)生對“化學(xué)平衡移動”內(nèi)容的理解處于淺層學(xué)習(xí)層面的水平，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)用到其它的平衡體系，難以發(fā)展自身“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)

（一）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。

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

（三）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）。

（四）通過平衡移動原理指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)實踐;培養(yǎng)問題解決能力（簡單化學(xué)問題、簡單實際問題）和形成正確的化學(xué)價值認(rèn)識水平（學(xué)科價值視角、社會價值視角、學(xué)科和社會價值視角）。

三、教學(xué)重難點

影響化學(xué)平衡移動的條件。

四、教學(xué)流程設(shè)計

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+已發(fā)生？

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。

（一）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- + H2O2CrO42- + 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)生按小組自主實驗，記錄實驗現(xiàn)象。

問題3：實驗中的現(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驗現(xiàn)象？

問題5：實驗中有沒有疑問或需要改進(jìn)的地方？對照實驗

實驗探究：認(rèn)真閱讀以下實驗步驟，預(yù)測實驗現(xiàn)象，預(yù)測后按下列實驗操作進(jìn)行驗證。

向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的試管中加入5 mL 0.01 mol/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+3KSCNFe（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。