例析化学平衡常数深度复习：策略与反思

马 东

（福州第一中学，福建福州 350108）

摘要：深度复习课需要提供真实情境，学生主动、批判地理解知识本质，才能建立新旧知识的联结。深度学习中深度唤醒是起点，深度顿悟是关键，深度联结是核心，深化拓展是延伸，深度学习有利于提高学习的主动性，促使学生深度思考，自主建构知识的理解，提高复习的有效性。

关键词：深度学习；勒夏特列原理；化学平衡常数；高三复习

在高三教学实践中我们发现教师的预期往往和学生实际得到的分数有所偏差，例如在化学反应原理模块，笔者所在的学校期末考试中该模块失分严重，与教师预期存在较大偏差，笔者使用“极课软件”进行了统计分析，并对部分高三学生进行了随访。发现学生在陌生题目中经常不知道要考的是哪个知识点，也不知道用什么知识和恰当的语言解答问题，“生搬硬套、答非所问”。学困生大多采取机械记忆策略，缺少复杂的思维活动，知识碎片化，知识各环节彼此割裂，造成思维连接的困难。同时，在教师方面，普遍反映原理性内容难于理解，教学中不得已将复杂的知识简单化，例如将勒夏特列原理的学习灌输为“经验注释”，并以此作为学生认识发展的核心线索，把化学平衡常数和浓度商做为辅助线索^[1]。这不但削弱了化学平衡常数作为定量衡量化学反应限度的功能和价值，造成核心概念本位的理解缺失，阻碍科学概念的建构。为了弥补知识理解的缺陷，笔者选择化学反应原理的核心概念——化学平衡常数展开研讨，构建以化学平衡常数为核心的问题解决体系，以期促进学生深度学习，提高实际运用知识解决问题的能力。

一、化学平衡常数复习课的功能定位

课标中化学平衡常数的考察梯度见图1，根据布卢姆划分的5大学习目标 “知道、领会、分析、综合及评价”^[2]，化学平衡常数教学显然不局限在知道、领会的一般认知水平，需要达到分析、综合、评价的高级认知水平，属于深度学习的范畴。深度学习要求学习者理解性、批判性地学习新知识，并将所获得的经验方法融入到原有认知结构中，将新旧知识进行联结、重组和改造，继而运用所获得的经验方法解决新情境下的实际问题^[3]。作为高三第一轮的复习课，教学定位应该是唤醒、促进核心概念的深度理解，而不是题型全方位轰炸，教学中可以将原有知识作为生长点，对其进行重组、改造，再生长出新知识，达到建构起对知识的全面认识。

图1  课程标准中平衡常数的考察梯度

二、化学平衡常数深度复习策略

1.深度唤醒是深度学习的起点

概念辨析环节，通过环环相扣问题，构建对概念理解。

例1 N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g) K₁；

2NH₃(g)  N₂(g) + 3H₂(g) K₂；

1/2N₂(g) + 3/2H₂(g) NH₃(g) K₃；

归纳K₁ = 1/K₂ = K₃²

拓展训练：已知H₂OH⁺ + OH^-  K_W ，Fe³⁺ + 3H₂OFe(OH)₃ + 3H⁺  K_h,请用K_W和K_h表示Fe(OH)₃ Fe³⁺ + 3OH^-化学平衡常数。

例1使学生体会到化学平衡常数与化学方程式系数有关，拓展训练作为提升，不仅能使学生再次意识到纯固体和水溶液中的溶剂水的浓度不变，不列入平衡常数的表达式中，而且可以体会不同反应可以通过构建已知平衡常数建立起联系。概念的辨析复习中要避免“照本宣科”式的讲述，该环节重点在于唤醒功能，唤醒学生的记忆，使学生“知其所以然”，起到总结提升功能。

2.深度顿悟是深度学习的关键

通过一道高考选择题，创设学生认知冲突，使学生对化学平衡常数与勒夏特列原理的使用范围作深入思考，促使学生深度顿悟。

例2  密闭真空容器中，反应2BaO₂(s)2BaO(s) ＋ O₂(g)达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是

A．平衡常数减小    B．氧气的物质的量不变

C．氧气的浓度不变  D．BaO₂量增加

这是一组教学中的对话片段，生A:缩小体积，c(O₂)增大，平衡左移，根据勒夏特列原理，减弱不消除，c(O₂)加大。生B:根据K = c(O₂)，c(O₂)不变。师答：勒夏特列原理适用对象是均相、密闭体系，该反应不是均相反应，套用勒夏特列原理的经验表达显然不合适！化学平衡常数的计算公式则可适用，因此生B回答正确。对学生而言，前概念一旦形成则很难改变，修正错误观念，需要学生尝试错误，历经失败，才能促使学生进行反思勒夏特列原理使用的局限性和注意事项，批判性地认识勒夏特列原理，迫使学生使用化学平衡常数解决问题。基础比较差的学生对于化学平衡常数有了认同感，但对如何具体应用还会存在疑问。

拓展训练：某温度下反应N₂(g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g)达到平衡，请大家讨论当改变下列条件时平衡移动的方向

A．恒容充入一定量氮气;    B．恒容充入一定量氦气;

C．恒压充入一定量氦气;    D．恒压充入一定量氮气;

趁热打铁，进一步理解消化，利用4个层层递进的追问识别本质，驾驭变式。教学中发现前3个问题勒夏特列原理和化学平衡常数学生都有使用，但最后一个问题则迫使学生必须借助化学平衡常数与浓度商Q的比较来讨论平衡移动的方向，这种完全以数据方式呈现的讨论模式将更加具有说服力，学生经历试错、反思过程，体验出复杂知识的丰富内涵，消除了认识障碍，摒弃了迷思概念；此时教师的恰当提升总结，会显著提升学生化学思维的高度和广度。

3.深度联结是深度学习的核心

构建起以化学平衡常数为核心的计算体系，利用K计算转化率及利用浓度商判断化学反应进行的方向。

例3  工业上制氢气的一个重要反应CO₂(g)+ H₂(g)  CO(g)+ H₂O(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数和温度关系如下：

回答下列问题：

（1）在830℃下，若开始时只充入CO(g)和H₂O(g)，且物质的量均为0.20mol，则达到平衡后CO(g)转化率为      。

（2）在830 ℃下，若开始时充入CO₂(g)、H₂(g)、CO(g)、H₂O(g)的物质的量分别为0.20mol、0.20mol、0.30mol、0.10mol，则此时v(正)        v(逆)（填“＜”、“＞”或“＝”）。

定量计算是学生的弱项，此题首先需要学生把已知的化学平衡常数和要求解的转化率建立起联系，利用公式推导特定反应的二者之间的关系，考察学生的基本数学思维。接着在第二问中继续明确解题思维，需要化学平衡常数去和已给定反应的浓度商进行计算比较，得出反应方向。通过连续有针对性的计算建立起以平衡常数为核心的计算体系，将符号化的知识打开，把理论上的“应该”变为数字上的“必然”。

4.深化拓展是深度学习的目标

利用控制变量思想结合化学平衡移动原理，分析图像中曲线变化原因。

例4  甲醇不仅可以作为燃料，而且也是重要的化工原料。利用合成气（主要成分为CO、H₂和CO₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下（根据2015年新课标2卷改编）：

① CO(g) + 2H₂(g) CH₃OH(g)  ΔH₁<0

② CO₂(g) + 3H₂(g) CH₃OH（g）+ H₂O(g)  ΔH₂<0

③ CO₂(g) + H₂(g) CO(g) + H₂O(g)  ΔH₃>0

合成气的组成n(H₂)/n(CO+CO₂)＝2.60时，体系中CO的平衡转化率α与压强和温度的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而      （填“减小”或“增大”），其原因是        。图2中的压强由小到大为_____，原因是_____。

图2

在教学中发现部分同学讨论温度对转化率的影响时，仅仅注意反应①受到温度影响，而忽略了反应③也同时会随温度变化而变化的事实。在解答过程中叙述理由不充分导致失分。在多变量题目中，要有意识地训练学生采用正逆思维相融合的形式，判断变量对研究对象影响的大小，对变化趋势进行预测，从化学反应热力学及动力学的视角，合理地分析、取舍，最终得出完整而全面的结论。

5.构建概念图，升华认识

构建概念图（见图3），升华既有知识，形成解决问题的程序方法，快速找到解决问题的途径。勒夏特列原理作为定性判断化学平衡移动问题一把双刃剑，处理平衡图像问题方便快捷，但负作用也显而易见，教学中应辩证看待，在理解基础上合理使用。由定性上升到定量是高阶思维的必然要求。建议以化学平衡常数为核心展开教学后，将勒夏特列原理作适当补充，利用心理学的“首因效应”即“初次印象”的强化影响，解决问题时首选化学平衡常数，避免形成迷思概念，提升理解。

图3  化学平衡解决问题的方法图示

三、化学平衡常数深度复习的反思

1.深度学习强调新旧知识的联结和整合

复习课不是浓缩版的新授课也不是高强度的习题课，应该是激活诊断基础上的提升课，回归课本，选取内容需精心设计，有一定的思维难度，能够起到激活知识，形成联结，突破认知障碍，打通能力关卡的作用，可以使用概念图教学策略，帮助学生将概念理论和实验实施构成一个知识网络，在教师的引导下，连成线、编成网。

2.深度学习关注知识情境的甄别

高三复习要避免采取习题包抄概念，就题解题，针对解题技巧的训练模式，引导学生关注知识情境，陌生题目能迅速抓住题眼，明确考什么？用什么知识解决问题？要设计合理、合情的契合点，复习中可以采取问题化教学策略，围绕着某一“问题情境”或“实验情境”展开，体现师生互动和生生互动，可以激发学生学习的热情和探究的兴趣。但也不能滥用情境，冲淡知识的内在魅力，削弱课堂的有效性，造成知识理解欠缺和解决问题的思维僵化。

3.深度学习强调终身性

著名的物理学家劳厄认为教育给予人们的应该是忘记所有学过内容后剩下的东西，学习过程中发展思维能力比获得知识更重要。因此，化学带给人们的应该从化学视角分析、解决问题的思维方式和基本方法，透过化学视角形成解决问题的程序方法。

参考文献：

[1]徐守兵.勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查分析和教学反思[J].化学教育,2011(6):25-27.

[2]张 浩,吴秀娟. 深度学习的内涵及认知理论基础探析[J] 中国电化教育, 2012(10):8-9.

[3]何玲,黎加厚.促进学生深度学习[J].计算机教与学,2005(5):29-30.