黑龍江 畢占龍 劉蓉璞

高中化學復習課設計決定著學生對所學知識是否升華到更高層次，深研復習課教學模式是高中化學教師教研的重要內(nèi)容。復習課的“模課”教學模式讓學生經(jīng)歷頭腦風暴，做到把書本讀厚再讀薄、達到提升學科核心素養(yǎng)的目的。

一、問題提出

目前高中化學復習課教學情況是教師反映自己賣力講題而收效甚微，學生努力做題卻不見提升。這源自于化學學科特點：元素知識繁雜、微觀世界抽象、化工原理深奧、結構有機難懂等因素，更有教師對新課程改革執(zhí)行不到位致使教法單一、學生對化學學科認識有偏差致使理科學科文科化等因素。這導致素質(zhì)教育進展緩慢。2014年春天，教育部發(fā)布《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》，此《意見》明確提出教育必須以“立德樹人”為根本教學任務。經(jīng)過匯總專家組3年多的工作成果，在凝聚了社會各方面智慧和力量的基礎上，新課程標準于2017年正式面世。學習研究并落實學科核心素養(yǎng)，對于教師專業(yè)化和學生學科素養(yǎng)提高都有很重要的現(xiàn)實意義。

二、“模課”介紹

高中化學學科核心素養(yǎng)中將“證據(jù)推理與模型認知”作為一個維度進行描述，說明了其對培養(yǎng)學生關鍵能力的重要性。而模型認知是指對研究的物質(zhì)及其變化方面的問題提出假設，根據(jù)觀察和實驗得到的信息，通過抽象的模型思維，用簡化、形象的模型，再現(xiàn)物質(zhì)及其變化本質(zhì)、內(nèi)在特性及一般規(guī)律，并通過實驗驗證來完善模型。這足以說明學生不應只是簡單的知識搬運工，學習過程需避免復制粘貼等簡單粗暴的學習方式，學生應做知識學習的主人，主動的將所學知識進行整合與深加工，通過深入學習使學科升華。復習課的“模課”教學模式突出特點就是以學生為主體，圍繞復習內(nèi)容，思考如何解決遇到的實際問題并針對問題提出相應合理假設，搜集儲備大量知識，建立解決問題模型，建立成功后用模型處理新問題并完善模型。建模的目的是為了對知識深加工，構建知識網(wǎng)絡，形成知識體系。各個環(huán)節(jié)可概括為遇到問題、提出假設、建立模型、檢驗模型、修訂模型、應用模型、再次修訂，使學生形成模型意識、掌握建模方法、感悟構建過程、享受應用快樂。通過模型認知思維培養(yǎng)，學生自主利用模型解決問題并親力親為建構模型。這樣，模型認知思維就逐漸形成了，學科素養(yǎng)的種子被種下并生根發(fā)芽。

三、教師儲備

教師應先對高中化學知識進行初級建模，即進行必要的知識儲備，先擁有自己的活水源，再與學生課上建立的模型進行接軌。主要包含以下四個模塊：

1.體會教材體系，增容知識庫存

高中化學課本分為必修內(nèi)容和選修內(nèi)容，必修內(nèi)容重廣度，選修內(nèi)容重深度。所以，模型建立要注重實用范圍，也可以進行必修內(nèi)容復習課時先建立模型，選修內(nèi)容復習課在原來基礎上進行延伸甚至重組。模型構建過程要定位精準、提取精華、高度概括、形成框架、具有體系、實用性強。此模塊可用概念圖、思維導圖、思維地圖等方式體現(xiàn)。

2.整合宏觀微觀，制作校本素材

此模塊的構建要充分利用信息技術，借助軟件進行素材制作。要關注細小知識點，如有機化學中的結構式、結構簡式、鍵線式、比例模型、球棍模型等；結構化學中包含的分子模型、晶體模型、雜化軌道模型等；物質(zhì)制取裝置、電化學原理裝置等；碰撞原理、化學反應原理模型等。

3.解讀課程標準，構建母題模型

化學課程標準是高考化學試題命題依據(jù)，一套好的試題應追求在知識種類與知識分布、知識廣度與深度和課程標準高度一致，既考查了學生對基礎知識的掌握，又測試了學生解決問題的能力，達到學以致用的目的。所以研究課程標準是教師的重要課題，通過對課程標準的理解，找尋母題題源，對基礎知識進行平面考核，形成網(wǎng)絡。打造一題多問、一問多解的母題模型。針對一個知識點多維度、多層次設計問題體現(xiàn)其內(nèi)在相關性?？砂胶鉅顟B(tài)判定、化學平衡移動引起各種量的變化、氧化性強弱應用、酸性強弱應用、工藝流程、實驗裝置流程、電化學原理等方面。

4.領悟命題意圖，研發(fā)解法模型

試題設問多種多樣，不同試題解題方式不同卻也存在相關性，試題解法模型可以通過判斷，讓學生快速找到方法進入狀態(tài)。比如針對化學計算試題，可用設計試題流程運用得失電子守恒或原子守恒處理；平衡問題可設計盒子模型處理；同分異構體問題可設計取代法插入等模型。

教師儲備的四個模塊間相互聯(lián)系，相互依存，由表及里，由淺入深，應包含學生復習課所能構建的大部分模型，并在實踐中不斷完善，為復習課“模課”教學設計做充分準備。

四、模型建構

在平衡移動章節(jié)中，經(jīng)常考查改變條件、改變投料比達到平衡后各種量的比較。所以，平衡移動引起量的變化復習課中，通過分析建立思考問題的模型體現(xiàn)條件變化或投料變化的本質(zhì)及內(nèi)在規(guī)律，通過比較模型間的關系，深入理解平衡移動引起量的變化這一重難點知識的分析方法。

1.a組充入1 mol N2和3 mol H2保持恒溫恒容，達到平衡后反應物轉化率α1，放出熱量Q1，產(chǎn)物NH3物質(zhì)的量的百分含量η1，氣體平均摩爾質(zhì)量M1，氣體密度ρ1；b組充入2 mol NH3并保持恒溫恒容，平衡后NH3的轉化率α2，反應吸收熱量Q2，NH3物質(zhì)的量百分含量η2。

【分析】b組投入初始量可以等效成a組投入量，a、b兩組達到化學平衡態(tài)后各組分物質(zhì)的量完全相同，模型如圖1所示，可看成兩組分別從左右兩端出發(fā)，在某點恰好相遇，正逆反應方向進行之和恰好按照計量系數(shù)完成反應，即α1+α2=1；Q1+Q2=Q；η、M、ρ均相同。

圖1

2.c組充入0.5 mol N2和1.5 mol H2保持恒溫恒容，達到平衡后反應物轉化率α3，放出熱量Q3，產(chǎn)物NH3物質(zhì)的量的百分含量η3，氣體平均摩爾質(zhì)量M3，氣體密度ρ3。

【分析】c組加入各物質(zhì)的量為a組一半，可建立圖2模型，容積共2 L，加入量共1 mol N2和3 mol H2，中間加隔膜，即等效成a組。1 L密閉容器中各組分物質(zhì)的量是a組的一半，反應物轉化率、氣體平均摩爾質(zhì)量、產(chǎn)物物質(zhì)的量百分含量均與a組相同、放出熱量是a組的一半。c組相當于從a組中移出0.5 mol N2和1.5 mol H2并撤去隔膜保持容積2 L不變。質(zhì)量為a組的一半，體積由1 L增大到2 L，相當于減小壓強，減壓平衡逆向移動，模型如圖3所示，可看成c組從左向右進行程度比a組的一半還少，即α3<α1；Q3<0.5Q1；η3<η1；M3

圖2

圖3

3.d組充入1 mol N2和3 mol H2保持恒溫恒壓，達到平衡后反應物轉化率α4，放出熱量Q4，產(chǎn)物NH3物質(zhì)的量的百分含量η4，氣體平均摩爾質(zhì)量M4，氣體密度ρ4。

【分析】如圖4建立分析模型，a組保持恒溫恒容,d組保持恒溫恒壓。已知工業(yè)合成氨正向進行氣體壓強減小，要想保持壓強不變需向里推無摩擦隔膜，相當于對恒溫恒容的a組繼續(xù)加壓，使平衡再正向移動，結果是壓強不變，體積減小，正向進行程度更大。模型如圖5，即α4>α1；Q4>Q1；η4>η1；M4>M1；ρ4>ρ1。

圖4

圖5

4.e組充入1 mol N2和3 mol H2保持恒容絕熱，達到平衡后反應物轉化率α5，放出熱量Q5，產(chǎn)物NH3物質(zhì)的量的百分含量η5。

【分析】絕熱體系不與環(huán)境發(fā)生熱量交換，正向吸熱可使體系溫度降低，正向放熱可使體系溫度升高，即為“自作自受”。合成氨正向反應為放熱反應，平衡后絕熱體系能量變大，溫度升高，相對于恒溫恒容條件下的平衡再逆向移動，模型如圖6所示，即α5<α1；Q5

圖6

綜合以上五種情況，繪制統(tǒng)一圖示如圖7：

圖7

通過以上五種情況對比分析可知，針對在條件不同、初始投料不同且存在一定數(shù)量關系的同一可逆反應中，若以恒溫恒容為參照物，通過建立分析思維模型，更便于比較不同條件下平衡移動后各種量的變化情況。所以，通過領悟命題人的命題意圖，深入思考研發(fā)解法模型，可以感知命題方向、優(yōu)化解題方式、領悟知識關聯(lián)、建立思維習慣、提高復習課實效、提升學生學科素養(yǎng)。

五、例題分析

【例1】(2019·浙江選考·17)下列說法正確的是

( )

D.1 mol N2和3 mol H2反應達到平衡時H2轉化率為10%，放出熱量Q1；在相同溫度和壓強下，當2 mol NH3分解為N2和H2的轉化率為10%時，吸收熱量Q2，Q2不等于Q1

【答案】B

【解析】縮小反應容器體積各種物質(zhì)濃度增大，正逆反應速率均增大，A錯誤；變量不變說明反應已經(jīng)達到平衡，B正確；若A、C均為氣體，反應前后氣體物質(zhì)的量不相等，壓強不變說明反應達到平衡，C錯誤；2 mol NH3可以等效成1 mol N2和3 mol H2，模型如圖8，左右兩側擋板可自由移動，兩者轉化率相等，吸放熱相同，所以Q2=Q1，D錯誤。

圖8

表1

下列說法正確的是

( )

A.v1

B.K1>K3，p2>2p3

C.v1α3(SO2)

D.c2>2c3，α2(SO3)+α3(SO2)<1

【答案】CD

【解析】如圖9，容器1中充入2 mol SO2和1 mol O2于700 K時反應，容器2中左上等同于容器1，右側分別充入2 mol SO2和1 mol O2，容器2右側等效成2份容器1，達到平衡后撤去右側中間隔板，如圖9③，各種物質(zhì)濃度不變，平衡不移動，此時v(SO2)、c(SO3)、平衡總壓強p與容器1相同，平衡轉化率α1+α2=1、K1=K2，將圖9④中平衡物質(zhì)壓縮到左下方，虛擬平衡正向移動得到如圖9⑤，所以v1c3推出2c3<2c1α3推出α2+α3<1、K1>K3，所以正確的是CD。

圖9

( )

A.加入NaOH，可增大乙醇的物質(zhì)的量

B.增大HBr濃度，有利于生成C2H5Br

C.若反應物物質(zhì)的量均增大至2 mol，則兩種反應物平衡轉化率之比不變

D.若起始溫度提高至60℃，可縮短反應達到平衡的時間

( )

表2

A.該反應的正反應放熱

B.達到平衡時，容器Ⅰ中反應物轉化率比容器Ⅱ中的大

C.達到平衡時，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍

D.達到平衡時，容器Ⅲ中的正反應速率比容器Ⅰ中的大

【答案】1：D 2：AD