王美芹，王 頌

(菏澤家政職業(yè)學院,山東 菏澤274300)

美國教育家布魯納認為“學生不是被動的知識接受者，而是積極的信息加工者”，學習應是主動發(fā)現的過程.布魯納的認知結構理論強調學生的主體作用，但從我國的國情和教育環(huán)境來看，教師的主導作用不能忽視.這就要求教師由知識的講授者、灌輸者轉變?yōu)閷W生加工信息的幫助者和促進者，通過對新知識問題的交流、討論和探究，鍛煉學生的思維.“問題—探究”教學模式是借鑒“發(fā)現探究”教學模式，將“傳統(tǒng)的講授事實性知識”的教學與“以學生為中心”的教學有機結合，運用布魯納的認知結構理論，使學生在問題引導下，通過獨立或小組討論、合作實驗探究活動，發(fā)現獲取新知識信息、發(fā)展智慧技能的教學模式[1].該教學模式中，學生的主要學習方式是理解與應用，改變傳統(tǒng)教學模式中以記憶為主的學習方式.

“化學平衡”是高職醫(yī)用化學教學的重點和難點，這是因為“動態(tài)平衡觀念”是化學課程的核心素養(yǎng)之一，又由于其移動原理條件多變，導致化學平衡移動方向的判斷難度較大，又使其成為教學的難點.本文“化學平衡”的課堂教學設計為當前高職化學重難點教學的解決和學生能力的提升提供參考.

1 教學設計理念

教學價值取向由 “學科知識為本”轉變?yōu)?“學科核心素養(yǎng)為本”[2].以“化學平衡”為代表的化學原理模塊一般比較抽象，而高職學生絕大多數化學基礎較差，學習主動性和自學能力均有所缺失.在“問題—探究”教學模式下，要求教師扮演好指導促進者，改變以往“講授灌輸為主”的觀念，結合課程知識特點，精心設計引導問題和知識的呈現、探究方式，“授人以漁”，激發(fā)學生學習興趣，充分發(fā)揮其主體作用，調動其學習的主動性和積極性，提高自主學習能力、創(chuàng)新能力，訓練學生將化學知識融入生活，服務生活的能力[3].

1.1 挖掘生活知識內涵，精心設計問題

化學既是一門實驗科學，也是一門應用科學.生活與化學雖屬不同的體系,卻在內涵上融會貫通.利用這種相似性展開課堂教學,創(chuàng)設情境真實化，有利于活躍課堂氣氛，亦有利于學生對化學知識的正確理解與掌握.

本教學設計在教學中引導學生從實際生活事例中“發(fā)現”化學平衡移動規(guī)律—通過分析生活中“冰水混合物”的現象，了解平衡體系中冰與水相互轉化的規(guī)律，引出化學平衡移動原理，簡化了原理推導程序，把更多課堂時間給學生討論探究，訓練培養(yǎng)學生思維能力.

1.2 借助實踐呈現知識，強化原理應用

從“下雪不冷化雪冷”這樣一生活話題為切入點，引發(fā)出“化學平衡移動規(guī)律”的問題，再用這個規(guī)律去啟發(fā)學生智慧思維，解釋一些化學問題(如：飽和溶液、沉淀溶解平衡、弱電解質電離平衡、緩沖作用機制、氧化還原反應中電子得失平衡等)，以及借助化學平衡原理教育學生正確看待生活中的得與失，引導學生樹立正確的價值感，提升其道德水平.

1.3 注重知識縱向與橫向間的聯系,降低學習難度

把化學抽象的知識用數學知識建立模型來解決，有利于降低學習難度[4].通過化學平衡常數與濃度商的數學表達式和二者之間的相對大小，對化學平衡的移動方向進行推理和解釋，加深了對平衡移動原理和平衡常數的理解，同時通過數學公式和符號表征也使抽象的原理更加簡單明了.

2 教學設計與實踐

本文討論“問題—探究”教學模式在基礎化學課程“化學平衡的移動”一節(jié)教學中的應用.教材涉及的教學內容包括： 1)濃度、壓強、溫度對化學平衡移動的影響； 2)化學平衡移動原理； 3)化學平衡移動原理的應用(如：利用原理判斷平衡移動的方向等).

“化學平衡移動原理”目前各版本的教材基本都采用從濃度、壓強、溫度三個維度上，通過對實驗現象的分析，分別展開來闡述，最終歸納得出化學平衡移動原理[5～7].本節(jié)教學設計改傳統(tǒng)繁瑣的原理推導過程為通過生活實例直接引出原理、驗證原理、應用原理的過程，最終達到“以理解與應用為主”的問題—探究學習方式替代“以記憶為主”的傳統(tǒng)講授學習方式，使學生在學習過程中主動、積極加工信息.具體教學設計和實踐如下：

2.1 化學平衡移動原理

設計1：提出問題“為什么下雪后化雪時比下雪時還要冷？”

目的：創(chuàng)設情境，激發(fā)學生思考現實生活中蘊含的知識，為分析“冰水混合物平衡體系的移動規(guī)律”和引出化學平衡移動原理埋下伏筆.

實踐1：引導學生分析

1)下雪是空氣中的水凝結為雪花(冰)，過程放熱；雪融化是雪花(冰)變成水，過程吸熱.

實踐2：師生共同總結化學平衡移動原理

如果改變影響體系平衡的條件之一(如：濃度、壓強或溫度等)，那么平衡就會向能夠削弱這種改變的方向移動.這個規(guī)律就是化學平衡移動原理，也叫呂·查德里原理.

2.2 濃度對化學平衡的影響

設計2：提出問題“當可逆反應達到平衡后，在其他條件不變時，若增加反應物的濃度，正反應速率V正和逆反應速率V逆如何改變？平衡是否移動？如何移動？為什么？”

目的：注重新舊知識的聯系，訓練學生分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識.通過引導學生回顧“正、逆反應速率相等是可逆反應達平衡的根本原因”，分析增加反應物的濃度時，V正>V逆……發(fā)現、解釋新知識.

實踐3：利用化學平衡移動原理，鼓勵學生思考討論，自主推導出結論.

濃度對化學平衡的影響規(guī)律：在其他條件不變時，增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，平衡向正反應方向移動(即平衡向右移動)；增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動(即平衡向左移動).

實踐4：(討論重點)提示學生從濃度改變對正、逆反應速率影響的角度分析解釋濃度對化學平衡的影響規(guī)律.

教師強調：濃度的改變使正逆、反應速率發(fā)生改變且不再相等，因此化學平衡才發(fā)生移動(見圖1).

圖1 增大反應物濃度對化學平衡的影響

實踐5：設計實驗，利用原理預測實驗結果并實驗驗證之(學生自主完成).

提示：在做探究實驗時，教師應給學生盡可能多的選擇余地，試驗臺上除放置有符合老師設計方案的實驗藥品，也要有可供學生選擇的藥品.如：

設計3：提出問題“可逆反應達到平衡后，其他條件不變，當濃度改變時，平衡常數K是否改變？K與濃度商Qc的關系，如何影響平衡移動的方向？”

目的：強化與舊知識化學平衡常數的聯系，同時通過理論數學計算，深化理解化學平衡移動原理，體會不同學科間知識的聯系，培養(yǎng)科學素養(yǎng).

實踐6：教師講解

實踐7：(討論重點)首先引導學生自主分析，然后師生共同總結得出結論.

在其他條件不變時，增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，Qc均小于K；增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，Qc均大于K.由此可得出：

Qc=K，反應體系處于平衡狀態(tài)，平衡不移動；

Qc

Qc>K，平衡向逆反應方向進行.

說明：平衡常數K與反應物的濃度和生成物的濃度、體系的壓強均無關，其大小與物質的性質和溫度有關.溫度不變時，改變濃度或分壓，此時K不變，變化的是Qc；濃度或分壓不變，改變溫度，此時Qc不變，變化的是K.

根據K、Qc二者的相對大小對化學平衡的移動方向進行推理和解釋，是對宏觀現象的微觀解釋和符號表征，化學學科獨特的這種思維方式，可較好地強化學生宏觀辨識和微觀探析能力.

實踐8：鞏固知識，解決問題

練習1：根據K與Qc的關系，解釋向平衡體系溶液中加水稀釋時平衡的移動情況.

提示學生思考方向：各物質的濃度都將發(fā)生倍數n變化，此時濃度商為Qc=n(e+f-a-b)·K，

若(e+f)>(a+b)，則Qc>K，平衡向逆反應方向進行；

若(e+f)<(a+b)，則Qc

若(e+f)=(a+b)，則Qc=K，平衡不移動.

練習2：試判斷“對平衡體系：

加水稀釋后，溶液顏色會如何變化？”

2.3 壓強對化學平衡的影響

設計4：提出問題“打開啤酒瓶蓋后為什么會有大量氣泡？”

目的：培養(yǎng)學生知識遷移、應用能力，以及將化學知識融入生活，服務生活的能力.

對學困生提示：

在其他條件不變時，當體系體積縮小，壓強增大時，各反應物的濃度和生成物的濃度均增大為原來的n倍，此時濃度商Qc=n(e+f-a-b)·K.

若(e+f)>(a+b)，則Qc>K，平衡向逆反應方向進行；

若(e+f)<(a+b)，則Qc

若(e+f)=(a+b)，則Qc=K，平衡不移動.

實踐9：激勵學生自己歸納總結得出壓強對化學平衡移動的影響規(guī)律：

在其他條件不變時，若增大壓強(體系體積縮小)，則平衡向減小壓強(減少氣體物質的量)的方向移動；若減小壓強(體系體積增大)，則平衡向增大壓強(增加氣體物質的量)的方向移動.

實踐10：強化認識

練習3：對反應前后氣體物質的量相等的可逆反應和無氣體參加的可逆反應，改變壓強，其平衡是否移動？為什么？

練習4：觀察450℃時，N2與H2反應生成NH3的實驗數據見表1，讓學生說出：在一定溫度下，增大壓強，合成氨平衡移動如何移動？為什么？

表1[9] 合成氨反應在不同壓強下的平衡體系中NH3的含量

設計6：可否用實驗驗證壓強對化學平衡移動的影響規(guī)律？

目的：體驗成功的快樂，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力.

實踐11：自己設計實驗，驗證壓強對化學平衡移動的影響規(guī)律.

實踐12：鞏固新知識

練習:5：當其它條件不變時，增大壓強縮小容器體積，試判斷下列平衡的變化情況.

設計7：提出問題：合成氨反應[11]：

1)充入一定量的惰性氣體，Qc是否改變？平衡是否發(fā)生移動？

2)充入一定量的氮氣、氫氣或氨氣，平衡移動方向如何？

目的：強化正確靈活應用知識的能力，培養(yǎng)嚴謹科學思維.

提示學生：分析思路需清晰.體系壓強改變對化學平衡的影響，是通過影響反應物和生成物濃度的變化而實現的.通過教師講解指導，讓學生認識壓強影響平衡移動的實質，引導學生把壓強問題點轉到濃度變化對平衡的影響.

實踐13：師生共同總結分析

分析一：充入惰性氣體，可增大體系總壓，但體系的體積沒有變化，故各個組分的濃度不變，所以Qc不改變，平衡也就不會移動.

分析二：由于反應容器恒溫恒容，充入氨氣使[NH3]增大，[N2]和[H2]均不變，Qc大于K，平衡向逆反應方向移動.

發(fā)現問題：多數學生對此題分析時，常常只會考慮到充入氨氣使容器壓強增大，不會考慮到容器體積不變，其他成份分壓(濃度)不變這一因素，因而出現“平衡會向正反應方向移動”的錯誤結論.

2.4 溫度對化學平衡的影響規(guī)律

目的：通過師生共同分析、討論、探究問題，強化學生的學科核心素養(yǎng).

實踐13：

1)師講

化學反應常伴隨著放熱或吸熱現象的發(fā)生.放出熱量的反應稱為放熱反應，吸收熱量的反應稱為吸熱反應.一般在化學方程式右端寫出熱量變化，用符號“△H”表示，放熱反應的△H為負值，用“—△H”表示，吸熱反應的△H為正值，用“+△H”表示，例如：NO2生成N2O4的反應為吸熱反應，可表示為：

對于可逆反應，如果正反應是吸熱反應，那么逆反應就一定是放熱反應；如果正反應是放熱反應，那么逆反應一定是吸熱反應，且正反應吸收(或放出)的熱量與其逆反應放出(或吸收)的熱量相等.

2)引導學生分析溫度對化學平衡的影響規(guī)律

實踐14：教師演示實驗，驗證溫度對化學平衡的影響規(guī)律

將裝有 NO2和 N2O4混合氣體的平衡儀的一端放入盛有熱水的燒杯中，另一端放入盛有冰水的燒杯中，試觀察平衡儀兩端玻璃球內混合氣體顏色的變化.

實驗前，先讓學生預測實驗結果，兩個燒杯中玻璃球氣體顏色的如何變化？然后再進行演示實驗，并讓學生認真觀察實驗現象，檢驗自己的判斷是否正確.從中體會到成功(判斷正確)的快樂.

設計9：提出問題 為什么北大2017畢業(yè)典禮校長致辭說“吃虧就是占便宜”？

目的：通過師生共同討論，借用“氧化還原反應中的電子得失平衡，氧化劑得到電子所成物質未必比還原劑失去電子所成物質更有價值”等，啟發(fā)學生智慧思維，感悟生活中蘊含的“平衡”哲理，加深對“平衡觀念”的認同感，實現思政與課程的融合.

實踐15：學以致用

練習1：人吸入CO后，CO會與人體中的血紅蛋白結合建立如下平衡：

當HemCO濃度為HemO2濃度的2%時，人的智力就會受到嚴重損傷.如果有人發(fā)生了CO中毒，根據化學平衡移動原理，請你說說應該如何救治？

練習2：已知反應：

請學生查閱文獻、網上搜索科學家哈珀對“合成氨反應”進行的實驗，了解哈伯合成氨應用于軍事的史實.進一步提升學生自主學習能力和分析解決實際問題的能力，同時培養(yǎng)其科學精神和勇于承擔社會責任的意識.

3 結語

人生哲理博大精深，化學世界亦是如此，化學與人生可以交互詮釋[12].在教學過程中，教師要進一步挖掘化學平衡移動原理的價值和功能，精心創(chuàng)設教學情境，實現情境與知識的交融，從“學科知識本位”轉向“學科核心素養(yǎng)本位”，通過問題討論探究，幫助學生透徹理解、正確掌握化學知識原理，讓化學知識融入生活、服務生活，有效提升學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力、思政素養(yǎng)等，使學生適應社會市場人才的發(fā)展變化.化學平衡移動原理不僅是基礎化學的重點和難點，也是生活的重要哲理，其部分實驗期待進一步改進.