基于手持技術(shù)PDE策略的教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1問(wèn)題提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）鼓勵(lì)“發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的作用，積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深度融合”。手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱手持技術(shù)）將傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象證據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)證據(jù)，將定性證據(jù)轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)，將微觀粒子及反應(yīng)過(guò)程可視化[2，有效推動(dòng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)向信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

“影響化學(xué)平衡的因素”選自人教版高中化學(xué)選擇性必修1第二章第二節(jié)“化學(xué)平衡”3]，新課標(biāo)中建議“開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生演繹推理、系統(tǒng)假設(shè)等思維能力”[4]。以“影響化學(xué)平衡的因素”作為主題詞在中國(guó)知網(wǎng)進(jìn)行檢索，發(fā)現(xiàn)有較多實(shí)驗(yàn)改進(jìn)類文獻(xiàn)，其中多以融入手持技術(shù)為改進(jìn)手段，例如用手持技術(shù)改進(jìn)濃度、壓強(qiáng)或溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響實(shí)驗(yàn)[5]，體現(xiàn)了手持技術(shù)解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中微觀粒子不可視、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象難辨別、反應(yīng)過(guò)程難展示、化學(xué)概念難表征的難題。然而，已有文獻(xiàn)在實(shí)驗(yàn)案例轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例方面尚有改進(jìn)之處，如手持技術(shù)多作為實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后獲取定量數(shù)據(jù)論證假設(shè)的手段，但在實(shí)驗(yàn)前的功能價(jià)值往往被忽略。如何將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能最大化？錢(qián)揚(yáng)義于2024 年提出基于手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的PDE 策略[6]，即預(yù)測(cè)曲線（Predict）、采集數(shù)據(jù)（Data）、解析曲線（Explain），在實(shí)施數(shù)字化實(shí)驗(yàn)前增加“預(yù)測(cè)曲線”的步驟，讓學(xué)生畫(huà)出可能的實(shí)驗(yàn)曲線，發(fā)展分析推理的能力?；谏鲜龇治觯狙芯拷Y(jié)合手持技術(shù)曲線，基于PDE策略設(shè)計(jì)并實(shí)施影響化學(xué)平衡因素的教學(xué)。

2基于PDE策略的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 學(xué)情分析

學(xué)生在必修第二冊(cè)主要從定性角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度與可逆反應(yīng)的概念，了解可通過(guò)改變條件調(diào)控化學(xué)反應(yīng)；在選擇性必修1第二章第二節(jié)的第一課時(shí)，學(xué)生已學(xué)習(xí)平衡常數(shù) K 與濃度商 Q ，從定量角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)，但尚未認(rèn)識(shí)平衡可以在條件改變時(shí)發(fā)生移動(dòng)，未建立 Q，K 的大小關(guān)系與平衡移動(dòng)方向的關(guān)系；同時(shí)學(xué)生在平衡狀態(tài)、平衡移動(dòng)等概念上常出現(xiàn)理解困難，圖像分析與預(yù)測(cè)能力、模型應(yīng)用能力較薄弱，而平衡移動(dòng)過(guò)程的不可視特點(diǎn)也為學(xué)習(xí)增加了難度。因此本節(jié)課利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將平衡移動(dòng)的全過(guò)程用曲線充分展現(xiàn)，并逐段比較Q、 K 大小，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)并應(yīng)用“ Q-K 關(guān)系模型”，逐步建立“影響因素-宏觀現(xiàn)象-Q、 K 關(guān)系-平衡移動(dòng)”的聯(lián)結(jié)。

2.2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)繪畫(huà)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)透光率曲線分析，認(rèn)識(shí)平衡移動(dòng)的過(guò)程性與方向性，建構(gòu)“ Q-K 關(guān)系模型”，發(fā)展變化觀念與平衡思想。（2）通過(guò)應(yīng)用“ Q-K 關(guān)系模型”預(yù)測(cè) c（Fe³⁺） 減小的透光率曲線、溫度變化時(shí)紫甘藍(lán)汁的 ΔpH 曲線，發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。（3）通過(guò)應(yīng)用“ Q-K 關(guān)系模型”分析 CO₂ 制甲醇的陌生反應(yīng)，感受化學(xué)平衡在生活中的應(yīng)用價(jià)值。

2.3教學(xué)策略

基于手持技術(shù)的PDE策略為教師提供了一種系統(tǒng)化的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生先在實(shí)驗(yàn)前深入理解數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的陌生物理量、實(shí)驗(yàn)原理與操作過(guò)程，全過(guò)程關(guān)注曲線的變化趨勢(shì)、斜率、關(guān)鍵點(diǎn)等重要信息。PDE策略指出，教師可以將教學(xué)活動(dòng)分為“實(shí)驗(yàn)前”“實(shí)驗(yàn)中”與“實(shí)驗(yàn)后\"3個(gè)環(huán)節(jié)，分別對(duì)應(yīng)PDE教學(xué)策略的3個(gè)步驟，具體如圖1所示?！皩?shí)驗(yàn)前”為預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)，學(xué)生先根據(jù)實(shí)驗(yàn)情境理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理，應(yīng)用已有知識(shí)，對(duì)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)作曲線預(yù)測(cè)，將掌握的知識(shí)外化為繪畫(huà)的曲線?！皩?shí)驗(yàn)中”為采集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，教師開(kāi)展手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，生成可視化曲線，驗(yàn)證假設(shè)?！皩?shí)驗(yàn)后”為解析環(huán)節(jié)，學(xué)生結(jié)合四重表征理論與Q、 K 關(guān)系分析曲線，對(duì)比實(shí)驗(yàn)前預(yù)測(cè)的曲線與實(shí)驗(yàn)后的真實(shí)結(jié)果并展開(kāi)解釋與討論。此階段有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、探究、反思和批判的能力。

PDE策略適用于手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究，幫助學(xué)生經(jīng)歷提出假設(shè)、收集證據(jù)、驗(yàn)證假設(shè)的過(guò)程。在本課例中采用PDE策略，能提升學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡及其影響因素的理解和應(yīng)用能力，培養(yǎng)分析推理能力和系統(tǒng)思維。

圖1基于手持技術(shù)的PDE教學(xué)策略

2.4教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本課例參考新課標(biāo)的學(xué)習(xí)活動(dòng)建議與情境素材建議8，選擇有明顯現(xiàn)象證據(jù)與數(shù)據(jù)證據(jù)的兩個(gè)反應(yīng)—氯化鐵與硫氰化鉀反應(yīng)、酸堿指示劑（紫甘藍(lán)汁）的變色實(shí)驗(yàn)，利用色度計(jì)、pH傳感器，將 Fe³⁺/ SCN體系溶液顏色深淺、花青素顯色反應(yīng)平衡移動(dòng)的現(xiàn)象證據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)證據(jù)。學(xué)生在理解手持技術(shù)測(cè)定的物理量與所學(xué)化學(xué)原理后，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)曲線。具體分析如表1所示。

表1手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)原理

續(xù)表

2.5教學(xué)流程

本課例依據(jù)“ 3×N^′′ 范式[2]設(shè)計(jì)了“ 3×3^′′ 教學(xué)流程，如圖2所示。學(xué)生首先利用手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)曲線建構(gòu)\" Q-K 關(guān)系模型”；進(jìn)而利用該模型，經(jīng)歷PDE策略的過(guò)程：在判斷溫度、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響后，預(yù)測(cè)并畫(huà)出透光率曲線、 ΔpH 曲線，利用手持技術(shù)驗(yàn)證；最后結(jié)合四重表征與Q、 K 關(guān)系進(jìn)行曲線分析與解釋。

在情境中提出問(wèn)題 在活動(dòng)中解決問(wèn)題 在應(yīng)用中評(píng)價(jià)問(wèn)題（模型認(rèn)知線） 主線 情境線 問(wèn)題線 活動(dòng)線 方法鏈 評(píng)價(jià)線 方法鏈建構(gòu) 模型 紅色襦裙刷了兩種試 后，改 顏色深淺變化改變的 分析繪畫(huà)實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致 實(shí)驗(yàn)法 分析推理能力 評(píng)價(jià) 師生評(píng)價(jià)1.FeC1溶液解型 探化學(xué) ， 典型法 能力師生評(píng)價(jià)字化實(shí)驗(yàn) 生生互評(píng)加入維生素C溶液， 應(yīng)用建構(gòu)的“Q-K關(guān) 評(píng)價(jià)小，光 系型預(yù)光線 分析預(yù)測(cè)法 模型應(yīng)用能力應(yīng)型 對(duì)化學(xué) 2 線 分析預(yù)測(cè)法 能力 師生評(píng)價(jià)字化實(shí)驗(yàn) 汁的pH曲線國(guó)家雙碳政策 如何利用“Q-K關(guān)系 利用模型分析提升學(xué) 及綠的 轉(zhuǎn) 拓展應(yīng)用法 遷移應(yīng)用能力 師生評(píng)價(jià)

2.6教學(xué)實(shí)施片段

板塊一：探究濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

[情境1]繪畫(huà)實(shí)驗(yàn)：利用等體積 0.05mol/LFeCl₃ 、0.15mol/L KSCN配制成溶液后，繪畫(huà)三張紅色古風(fēng)襦裙圖。再分別在兩張襦裙圖上涂抹 1mol/L KSCN溶液、維生素C溶液，已知維生素C溶液能還原 Fe³⁺ 。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示。

[核心問(wèn)題1]涂抹 1mol/L KSCN溶液、維生素C溶液后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？為什么會(huì)出現(xiàn)深淺不一的顏色？什么條件發(fā)生了變化？

[學(xué)生]涂抹 1mol/L KSCN溶液后襦裙紅色變深，但不明顯，改變的條件為 c（SCN^-） 變大；涂抹維生素C溶液后襦裙紅色變淺，改變的條件為 c（Fe³⁺） 變小。

[情境2]手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)1：利用色度計(jì)測(cè)定初始 Fe（SCN）₃ 溶液的透光率，一段時(shí)間后，再滴加兩滴 1mol/L KSCN溶液，測(cè)定透光率曲線圖。

圖3“襦裙”繪畫(huà)實(shí)驗(yàn)圖

［核心問(wèn)題2]各段透光率曲線溶液顏色深淺、透光率 c[Fe（SCN）₃] 、平衡移動(dòng)情況， Q，K 值大小關(guān)系如何？ Q ！ K 值大小關(guān)系與平衡移動(dòng)方向是什么關(guān)系？

[教師]繪畫(huà)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，且看不到變化過(guò)程，我們可以使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的色度計(jì)，把溶液顏色深淺轉(zhuǎn)化為透光率。透光率越小，表明溶液顏色越深，即說(shuō)明主要顏色來(lái)源 Fe（SCN）₃ 的濃度越大。

[教師]根據(jù)曲線趨勢(shì)和關(guān)鍵點(diǎn)，這條曲線可以分為三個(gè)時(shí)間段，如圖4所示。其中" 、t₂-t₃ 的溶液顏色深淺、透光率、 c[Fe（SCN）₃] 發(fā)生了怎樣的變化呢？這三個(gè)時(shí)間段體系是否處于平衡狀態(tài)？

圖4平衡體系 c（SCN^-） 增大后透光率曲線圖及宏觀現(xiàn)象

[學(xué)生1] ，溶液深淺不變，透光率不變，c[Fe（SCN）₃] 不變，由于各組分濃度不變，因此處于平衡狀態(tài)。

[學(xué)生 ，溶液紅色變深，透光率變小， 變大，由于各組分濃度發(fā)生了改變，因此不處于平衡狀態(tài)。

[學(xué)生 ，溶液深淺不變但比 0-t₁ 深，透光率不變但比 0-t₁ 小， c[Fe（SCN）₃] 不變但比 0-t₁ 大，由于各組分濃度不變，因此處于平衡狀態(tài)，但和 0-t₁ 的平衡狀態(tài)不同，體現(xiàn)在各組分濃度發(fā)生了變化。

［教師]同學(xué)們分析得非常準(zhǔn)確。從三段曲線我們可以看到，改變條件后初始平衡被打破，一段時(shí)間后又會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這是由一個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，這樣的過(guò)程叫做平衡移動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出， c（SCN^-） 增大后， c[Fe（SCN）₃] 變大，說(shuō)明向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度變大，這種過(guò)程稱為平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。為什么 c（SCN^-） 增大，平衡狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化呢？上節(jié)課我們認(rèn)識(shí)了 Q=K 時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 Q，K 的大小關(guān)系是否與平衡狀態(tài)及其變化有關(guān)呢？如果有關(guān)，又有怎樣的關(guān)系呢？請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng) Q 的表達(dá)式，并分析各段曲線的 Q，K 的關(guān)系。

[學(xué)生 與 t₂-t₃ ，都存在 Q=K ： t₁-t₂ ， Q

[教師]因此， QK 時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。這就是“ Q-K 關(guān)系模型”。

表2平衡體系 c（SCN^-） 增大后的透光率曲線分析

[情境3]手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)2：利用色度計(jì)測(cè)定初始 Fe（SCN）₃ 溶液的透光率，一段時(shí)間后，再滴加兩滴維生素C溶液，測(cè)定透光率曲線圖

[核心問(wèn)題3]請(qǐng)利用“ Q-K 關(guān)系模型\"預(yù)測(cè)初始Fe（SCN）₃ 溶液滴加兩滴維生素C溶液的透光率曲線圖，并說(shuō)明依據(jù)。

[學(xué)生]繪制透光率曲線圖，展示曲線（如圖5）。加入維生素C后， c（Fe³⁺） 減小，溶液顏色會(huì)變淺，透光率會(huì)上升，最后溶液顏色趨于不變，透光率不變。

圖5學(xué)生預(yù)測(cè)平衡體系 c（Fe³⁺） 減小后曲線變化圖

［教師]事實(shí)是否與同學(xué)們預(yù)測(cè)的一致呢？我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)曲線與現(xiàn)象如圖6所示。

圖6平衡體系 c（Fe³⁺） 減小后透光率曲線及宏觀現(xiàn)象

[師生]可以看到曲線上預(yù)測(cè)基本一致，但預(yù)測(cè)依據(jù)不夠合理，讓我們一起結(jié)合四重表征與 Q，K 關(guān)系分析實(shí)驗(yàn)曲線，如表3所示。由于 c（Fe³⁺） 減小， Qgt;K ，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致 c[Fe（SCN）₃] 減小，這是透光率增大的主要原因。而一段時(shí)間后又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，曲線最后形成平臺(tái)。利用兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)曲線總結(jié)平衡移動(dòng)方向與 Q，K 值的大小關(guān)系，如圖7所示。

表3平衡體系 c（Fe³⁺） 減小后的透光率曲線分析

圖7Q、K關(guān)系與平衡移動(dòng)方向小結(jié)

板塊二：探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

[情境4]手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)3：利用 ΔpH 傳感器測(cè)定紫甘藍(lán)汁的pH，一段時(shí)間后，再分別升溫和降溫，測(cè)定 pH 曲線。

[核心問(wèn)題4]請(qǐng)利用“ Q-K 關(guān)系模型”預(yù)測(cè)紫甘藍(lán)汁升溫或降溫后 pH 曲線圖，并說(shuō)明依據(jù)。

[教師]紫甘藍(lán)中含有豐富的花青素，利用紫甘藍(lán)汁也可以繪畫(huà)顏色各異的襦裙。其顯色反應(yīng)可以表示為 HA⁺ （紅色） ?A （藍(lán)色） +H⁺ ， ΔHgt;0 。已知對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度升高 K 值增大；對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高 K 值減小， c（H⁺） 升高后 pH 會(huì)降低。

[學(xué)生]繪制 pH 曲線圖，展示曲線（如圖8）。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫后， Q 不變， K 增大， Q+） 增大，溶液顏色會(huì)變紅， pH 下降，之后又會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，因此最后 pH 不變；降溫則反之。

圖8學(xué)生預(yù)測(cè)紫甘藍(lán)汁升溫、降溫后的pH曲線

[教師]事實(shí)是否與同學(xué)們預(yù)測(cè)的一致呢？我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)曲線如圖9所示。

圖9紫甘藍(lán)汁升溫、降溫后 pH 曲線

表5紫甘藍(lán)汁溫度降低后的 pH 曲線分析

[教師]將實(shí)驗(yàn)曲線與大家預(yù)測(cè)的曲線對(duì)比，有什么不同呢？

[師生]進(jìn)行四重表征與 Q，K 關(guān)系分析，如表4、表5所示。發(fā)現(xiàn)溫度上升的圖像達(dá)到平衡的時(shí)間比溫度下降短，猜測(cè)可能與反應(yīng)速率有關(guān)。由于溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間（ t₁-t₂ 段）：溫度升高組 lt; 溫度降低組。

表4紫甘藍(lán)汁溫度升高后的pH曲線分析

[教師]同學(xué)們觀察得很仔細(xì)。該圖像也可以分為三段，其中第一段表示初始 pH 。后兩段曲線有三個(gè)預(yù)測(cè)要點(diǎn)：對(duì)于第二段曲線，溫度升高后溶液 pH 應(yīng)該下降，溫度降低后pH應(yīng)該上升；對(duì)于第三段曲線，溫度穩(wěn)定后，溶液pH又重新保持恒定，體系又達(dá)到新的平衡狀態(tài)；對(duì)于斜率和拐點(diǎn)，由于溫度對(duì)速率有影響，溫度升高，達(dá)到平衡的時(shí)間短，溫度降低反之，因此升溫組斜率更大。總的來(lái)說(shuō)，同學(xué)們?cè)诶L畫(huà)圖像時(shí)要關(guān)注起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)、斜率等信息。學(xué)生預(yù)測(cè)曲線圖及存在問(wèn)題分析如表6所示。

板塊三：探究陌生化學(xué)反應(yīng)平衡的移動(dòng)情況

[情境5]我國(guó)綠色低碳先進(jìn)技術(shù)研發(fā)：二氧化碳合成甲醇。

表6學(xué)生預(yù)測(cè)紫甘藍(lán)汁升溫、降溫后pH曲線情況

［核心問(wèn)題5]對(duì)于二氧化碳與氫氣反應(yīng)合成甲醇的反應(yīng)，如何調(diào)控濃度與溫度可以使二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大、甲醇產(chǎn)率增大？

[教師]我們今天建構(gòu)了“ Q-K 關(guān)系模型”，探討了溫度、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。利用這個(gè)簡(jiǎn)單的模型，還可以解決人類需求和國(guó)家戰(zhàn)略問(wèn)題。例如，我國(guó)在推動(dòng)綠色低碳先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)中，二氧化碳制甲醇就是其中一項(xiàng)技術(shù)[13]，其主反應(yīng)為 CH₃OH（g）+H₂O（g） ， ΔHlt;0 。請(qǐng)大家從理論上，從濃度和溫度兩維度提出幾條建議，實(shí)現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化率與甲醇產(chǎn)率增大。

[學(xué)生1]由于該主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可以通過(guò)降低溫度，使 K 變大，導(dǎo)致 Q

[學(xué)生2]可以增大氫氣濃度，或者減小甲醇、水蒸氣濃度，導(dǎo)致 Q

［教師]同學(xué)們都能很好地利用“ Q-K 關(guān)系模型”分析問(wèn)題，但降低溫度是否會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率下降呢？如何綜合考慮效率和產(chǎn)量的問(wèn)題？我們將會(huì)在第四節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控”進(jìn)一步學(xué)習(xí)。感興趣的同學(xué)也可以上網(wǎng)查找文獻(xiàn)，了解實(shí)際工業(yè)中的調(diào)控措施。

3教學(xué)反思

3.1利用曲線分析建立系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，形成“ Q-K 關(guān)系模型”

本節(jié)課利用手持技術(shù)將溶液顏色深淺（硫氰酸鐵濃度）和氫離子的濃度定量化，形成具有時(shí)序性的實(shí)驗(yàn)曲線。學(xué)生在結(jié)合四重表征與 Q，K 關(guān)系分析曲線過(guò)程中，可以充分理解化學(xué)平衡移動(dòng)的完整過(guò)程，認(rèn)識(shí)到平衡移動(dòng)是由條件改變導(dǎo)致的，平衡發(fā)生移動(dòng)一段時(shí)間后會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，同時(shí)會(huì)伴隨宏觀現(xiàn)象、微粒濃度、曲線趨勢(shì)， Q，K 關(guān)系的變化，形成化學(xué)平衡的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí);進(jìn)而探尋Q、 K 的相對(duì)大小與平衡移動(dòng)方向的關(guān)系，建構(gòu)起“ Q-K 關(guān)系模型”。

3.2利用曲線預(yù)測(cè)暴露認(rèn)知缺陷，培養(yǎng)分析推理能力

本節(jié)課利用手持技術(shù)支持下的PDE教學(xué)策略，讓學(xué)生在進(jìn)行手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)前先應(yīng)用模型預(yù)測(cè)曲線的走向，再收集手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，最后對(duì)曲線進(jìn)行對(duì)比和解釋。這一系列步驟，有助于學(xué)生在觀看教師演示手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行深度思考，更大程度發(fā)揮手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的教育功能。曲線預(yù)測(cè)及繪畫(huà)在近幾年各省份高考中有所涉及，因此教師在日常教學(xué)中使用PDE教學(xué)策略有助于培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理與分析的能力。本節(jié)課中，學(xué)生基本能畫(huà)出曲線趨勢(shì)，但斜率、拐點(diǎn)等要素不夠精準(zhǔn)，預(yù)測(cè)的依據(jù)不夠準(zhǔn)確，說(shuō)明學(xué)生對(duì)一開(kāi)始掌握的模型應(yīng)用還不熟練，需要教師在解釋環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的四重表征分析。

3.3利用預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)高難度問(wèn)題，促進(jìn)原理本質(zhì)深化

由于本節(jié)課為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)平衡移動(dòng)的第一課時(shí)，涉及的曲線預(yù)測(cè)較為簡(jiǎn)單。后續(xù)課程還可以基于

PDE策略設(shè)計(jì)難度更高的問(wèn)題。例如讓學(xué)生預(yù)測(cè)并繪制壓縮 NO₂/N₂O₄ 體系體積后的透光率曲線，思考透光率會(huì)受哪些因素的影響，實(shí)驗(yàn)前后透光率高低如何。實(shí)驗(yàn)后對(duì)比實(shí)際曲線與預(yù)測(cè)的異同，分析透光率先突然降低后緩慢升高的原因，且通過(guò)比較反應(yīng)前后透光率高低認(rèn)識(shí)勒夏特列原理“減弱但不抵消”的含義，促進(jìn)對(duì)原理本質(zhì)的認(rèn)知深化。

參考文獻(xiàn)：

[1][4][8］中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S].北京：人民教育出版社，2020：32，73.

[2」麥裕華，錢(qián)揚(yáng)義.“中學(xué)化學(xué)手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)案例”的多維分析—以錢(qián)揚(yáng)義工作室20年研究的期刊論文為例[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（19）：83～89.

[3」王晶，鄭長(zhǎng)龍主編.普通高中教科書(shū)·化學(xué)選擇性必修1·化學(xué)反應(yīng)原理[M]．北京：人民教育出版社，2020：36～37.

［5］龍安瑜，周婷婷．壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的實(shí)驗(yàn)探究