深入调研学生，优化教学策略——“化学反应的限度”教学设计与实践的反思，本文主要内容关键词为：化学反应论文,教学设计论文,限度论文,教学策略论文,学生论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学基本概念和原理是中学化学教学的重点、学生学习的难点。建立正确的化学概念、明确化学原理，有助于学生在化学学习的过程中，深入认识化学反应现象、正确理解化学反应的本质与规律。
“化学反应的限度”是典型的化学基本概念原理，其中可逆反应、化学平衡特征、化学平衡移动概念的建立和意义的理解，对于后续学习弱电解质的电离平衡、盐类水解、沉淀溶解平衡、酯化反应与酯的水解、物质性质与反应规律研究、氨的工业合成等都有着重要的理论指导意义。尤其是新课程选修教材在原有高中化学教材知识内容的基础上，引入了化学平衡常数和浓度商等概念，使学生对于化学反应的限度的认识有了“量”的判据，有助于学生从定性、定量两个方面对所学部分化学反应进行再认识，深化了高中学生对化学反应的理解。
但是，在“化学反应的限度”教学中，由于概念抽象、原理复杂、对学生思维品质要求相对较高，老师在课堂教学中常感到困难，多依赖于课后大量的巩固练习深化学生对概念的理解；学生对概念的理解大多只停留在表层，不能深入认识概念背后的深层意义，尤其在知识灵活应用、解决实际问题的环节中更是举步维艰。
为了突破“化学反应的限度”概念原理教学的难点，笔者在深入调研学生的基础上（问卷调查结果表明：被试学生具备一定的分析、探究、解释问题的能力，但还缺乏能够深入思考、理解概念本质和意义的能力，缺乏灵活应用所学概念理论解决、解释问题的能力），对“化学反应的限度”教学内容进行了教学设计与实践研究（分2课时），并提出了优化概念原理教学的策略与方法。
一、基于实验数据建构概念
概念的形成有赖于提供的事实基础。学生在观察、思考化学事实的过程中发现问题，与自己原有的认知发生碰撞，在不断地分析、比较的过程中，去伪存真，形成科学概念、理解科学原理。
限于实验条件，化学平衡常数概念的建立需要依据实验数据事实。
首先，给出一组实验数据，数据中包括同一反应，在同一温度条件下的6种不同的化学平衡状态。根据这组实验数据，提出了第1个问题：什么是一种化学平衡状态？学生观察实验数据后，明确了当一个可逆反应在一定条件下具有一个不变的确定组成时就达到了一种化学平衡状态。接着提出一连串的问题：同一可逆反应在相同的温度下，各种平衡状态中产物的浓度是否相同？产物在平衡体系中的含量是否相同？平衡时产物浓度的系数次幂的乘积与反应物浓度的系数次幂的乘积之比是否相同？
学生在不断地思考中惊讶地发现，同一反应在相同的温度条件下平衡时，产物浓度的系数次幂乘积与反应物浓度的系数次幂的乘积之比竟然是一个常数，他们仍不肯确信这是一个规律。这时，有学生提出质疑：这是不是一个偶然？于是，提供第2组实验数据作为支撑，即该反应在另一个温度条件的3种平衡状态的实验数据。学生经过计算发现，3种不同的平衡状态，平衡时产物浓度的系数次幂乘积与反应物浓度的系数次幂的乘积之比还是一个常数。至此，在数据事实的基础上提出化学平衡常数的概念和数学表达式的写法。
化学平衡常数概念的内涵和意义建构是教学的重点、学生学习的难点，平衡常数的大小说明什么？平衡常数的大小与什么有关？平衡常数与转化率都能够表明一个可逆反应反应物转化为产物的转化程度，它们有什么不同？平衡常数及转化率与一种化学平衡状态是否存在一一对应关系？这一系列有助于平衡常数概念内涵和意义建立的核心问题，分别用4组层次递进的相关实验数据所呈现的事实，引导学生分析思考，使学生在实验数据事实的研究中获得答案。
课前深入调研学生，在访谈或问卷调查问题的设计中，充分体现与新概念形成有关的关键知识、能力水平的测查，充分调研学生达成本次课教学目标已经具备的真实知识与能力水平，在此基础上，提供尽可能丰富的化学实验事实（在缺乏实验条件的情况下，提供充足的实验数据事实），能够丰富学生的感性认识，帮助学生通过观察、辨别、比较数据，发现和抽象出概念的本质属性，有效地促进学生建立并形成概念。
二、搭建认知框架，深化概念理解
概念教学应该重视概念建立的过程教学。以概念、原理的建构为目的，设计有效的问题链，将概念的建立过程与学生的认知发展和谐地统一起来，有助于促进学生学习概念原理，深化对概念内涵的理解。
“化学反应的限度”概念建立过程中认知框架的设计思路（以第2课时为例）见表1。
表1 教学设计思路
在化学概念原理教学的设计中，应该重视过程教学，因为建立概念或原理的过程，本身就是一个思维能力培养的过程。在这个过程中，通过设置合适的问题，在建构概念的同时，发展学生的认知。学生不仅能在概念的学习中学会如何对事实进行分析，如何进行推理，如何抽象，如何归纳，他们还能从中体会科学方法，培养科学品质。“结论加习题”的方式不利于化学概念原理的学习。
三、应用变式练习巩固、发展概念
概念原理的学习需要一个不断深化的过程。在初步形成概念之后，应该及时选择合适的例证，运用概念原理解决、解释生产生活中的实际问题。同时，也应该注意选择合适的变式练习，巩固概念、发展概念。
在“反应条件对平衡的影响”一课的最后，提出两个来自生产生活中的实际问题：硫酸是一种重要的化工产品，它的年产量标志着一个国家的化学工业发展水平。二氧化硫的催化氧化是工业制硫酸的主反应，请同学们思考：如何选择工业生产条件有利于提高三氧化硫的产率？
“粮食一枝花，全靠肥当家”，工业合成的氨气90%用于生产农用化肥，由此可见，氨产量的高低与我们的温饱问题息息相关。那么，如何选择生产条件有利于氨产率的提高？
学生在思考之后展开了激烈的讨论。一个同学提出了自己的观点：“两个反应都是放热反应，所以，降低反应温度有利于平衡正向移动，能够提高产物产率。”话音刚落，另一个学生马上反驳：“我认为低温虽然有利于平衡正向移动，但还是只能适当降低温度。因为反应温度过低，反应速率会下降，年产量会受到影响。没准还不利于催化剂活性的发挥……”又有同学说：“可以加催化剂”，底下马上嘘声一片，这个学生好像意识到了什么，马上更正了自己的观点：“对了，催化剂不能使平衡移动，催化剂不行。那么，通过提高反应物浓度或减少产物浓度，能够促进平衡正向移动。如果‘玩命’通空气，并不断地移走产物，一定能够提高产物的产率！”回答问题的学生欣喜异常。
在工业生产中，对于二氧化硫催化氧化反应，是否真的可以通过不断地通入廉价原料空气，就能够不断地提高三氧化硫的产率？提出这个问题之后，给学生提供了一组实验数据（实验数据4），学生通过观察实验数据发现：在工业生产中，由于反应是在恒温、恒压条件下进行，提高空气的分压，反应物二氧化硫的分压必然降低。数据显示，如果氧气与二氧化硫分压之比大于1∶1，产物三氧化硫的分压就会下降。
通过这两个实际问题的讨论，学生在运用概念原理解决、解释实际问题的过程中，认识了概念原理的功能与价值，巩固、发展了对概念原理的认识，深化了对化学反应的限度相关概念原理深层意义的理解。
概念原理内涵与意义的深入理解，还表现为对概念原理知识的迁移应用能力。通过问卷测查，发现学生对平衡常数的内涵高水平迁移、应用的能力不高，大多数学生对化学平衡常数概念的理解和应用只停留在简单问题的直接判断上，学生还不能够在作出判断之后，继续应用平衡常数概念的内涵和意义正确解释结论产生的原因。
在概念原理教学的课后练习设计中，不仅要关注练习的常规功能（查缺补漏、巩固所学知识、反馈信息），还应该通过合理的变式练习来发展学生的认识。如：在课后平衡常数表达式的书写练习中，可以增加弱电解质电离平衡、盐类水解平衡和难溶强电解质沉淀溶解平衡表达式的书写练习，并要求学生根据平衡常数表达式分析平衡常数的意义。
概念原理教学设计中，多种功能的课后练习设计，尤其是合理的变式练习设计，有助于概念原理内涵和意义的高水平迁移，促进学生对概念原理的深入理解。
四、教学实践后的总结与反思
1.实践反思促进教师成长
选择教学中棘手的问题作为研究对象，在研究的过程中，深入思考问题，不断进行教学实践，将思考应用于实践，在实践中深入思考，在不断的总结与反思中，寻找解决问题的方法。
“在实践中研究，在研究中实践”是成为研究型教师的必经之路。教师只有在教学中不断地提出问题、思考问题、解决问题，进行深入的教学研究，才能够促进教师自身的发展与成长。
2.深入调研学生是优化教学设计的基础
深入调研学生，并依据学生现实基础进行教学设计，是对学生深度关注的体现。调研学生不能只停留在表面，应该仔细选择、设计与本教学任务密切相关的问题，通过课前访谈、问卷或课堂观察，深入了解学生的已知、未知，确定学生的知识、认知基础，了解预测学生可能的发展，探查学生在学习新知识的过程中可能遇到的困难。依据调研结果，结合课标、教材，制定合适的三维教学目标，准确把握核心知识的深广度定位，设计合适的问题，组织有效的学生活动，选择恰当的教学策略。
3.优化教学策略促进概念原理教学
选择合适的教学策略，有助于概念原理教学的顺利进行。化学实验事实是学生感性认识的重要来源，提供充足的化学实验数据事实和化学实验现象事实，能够丰富学生感性认识，促进学生对概念内涵和意义的理解，有助于形成概念。在概念的建立过程中，通过问题链搭建学生概念原理学习的认知框架，从具体化学素材入手，再抽象形成概念，符合学生的认知规律，有助于学生深入理解概念原理的本质。概念原理的应用与实践，以及恰当的变式练习，有助于深化概念原理的内涵，巩固发展概念。