郭津含 王秀紅 楊海艷 武衍杰

摘要： 教學(xué)設(shè)計(jì)需兼顧學(xué)生認(rèn)知心理發(fā)展特征及知識(shí)的整體性?；诨瘜W(xué)史，縱向厘清概念形成與發(fā)展的思維路徑，提取符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律的認(rèn)知邏輯；基于學(xué)科邏輯，橫向厘清現(xiàn)代化學(xué)理論視域下的概念結(jié)構(gòu)體系，提取凸顯知識(shí)系統(tǒng)與完整的客觀邏輯。通過十個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)完成有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)限度”的存在、表征與調(diào)控，突破或解決以往教學(xué)中學(xué)生的迷思問題，發(fā)展學(xué)生的定量認(rèn)識(shí)，取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)反應(yīng)限度； 化學(xué)史； 學(xué)科邏輯； 定量認(rèn)識(shí)； 單元教學(xué)

文章編號(hào)： 1005-6629（2024）02-0041-07

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問題的提出

化學(xué)反應(yīng)限度描繪了化學(xué)反應(yīng)中的一種重要狀態(tài)，是中學(xué)化學(xué)課程中重要的核心概念。課標(biāo)要求：認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義；了解濃度商和化學(xué)平衡常數(shù)的相對(duì)大小與反應(yīng)方向間的聯(lián)系［1］。人教版教材選擇性必修1將這部分內(nèi)容劃分為三個(gè)板塊：化學(xué)反應(yīng)限度的存在、表征與調(diào)控。

由于教學(xué)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，在以往的教學(xué)中，學(xué)生常因這部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生迷思，主要表現(xiàn)為：（1）不能理解為什么“ΔG＜0或ΔG＞0說明的是方向，而ΔG=0說明的卻是限度”（反應(yīng)限度的存在方面）；（2）不能理解科學(xué)家最初是如何想到生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值是定值，對(duì)于教材中碘化氫教學(xué)素材的數(shù)據(jù)處理方式感到很突兀（反應(yīng)限度的表征方面）；（3）認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)方向改變時(shí)限度也會(huì)有一致性的改變（反應(yīng)限度的調(diào)控方面）。這些問題的產(chǎn)生與教材的編寫邏輯和學(xué)生的認(rèn)知邏輯之間的矛盾有一定關(guān)系，教材編寫邏輯偏重于學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性與完整性，即“學(xué)科邏輯”，而學(xué)生認(rèn)知邏輯偏重于思維的成長(zhǎng)，理解事情發(fā)展的來龍去脈［2］。也就是說，教材更多地呈現(xiàn)“是什么”，而學(xué)生需要理解“為什么是”。已有研究大多基于某一方面對(duì)內(nèi)容進(jìn)行剖析理解，且集中于“化學(xué)平衡常數(shù)”的教學(xué)內(nèi)容［3］。基于已有研究，本研究以橫向與縱向二維視角構(gòu)建“化學(xué)反應(yīng)限度”單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)：立足學(xué)科邏輯橫向梳理多個(gè)版本的高中教材及大學(xué)教材，以解決“是什么”的問題；立足化學(xué)史縱向梳理“化學(xué)反應(yīng)限度”相關(guān)理論建立的發(fā)展歷程，以解決“為什么是”這一問題，繼而將二者有機(jī)融合，構(gòu)建順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)邏輯。

2 教學(xué)主題內(nèi)容及相關(guān)研究

2.1 基于化學(xué)史的縱向梳理

以化學(xué)史為時(shí)間線索，明晰各時(shí)期歷史貢獻(xiàn)與化學(xué)反應(yīng)限度的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，整理如表1所示。

鑒于對(duì)化學(xué)史的梳理，獲得以下啟示：

（1） 利用化學(xué)史厘清概念的形成與發(fā)展的思維路徑。人們認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)限度，先后經(jīng)歷了幾個(gè)階段：①定性地認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)存在“可逆性”；②通過動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找到定量表征反應(yīng)限度的規(guī)律；③基于熱力學(xué)理論定量地證明并表征反應(yīng)限度的存在；④基于熱力學(xué)理論定量地計(jì)算化學(xué)反應(yīng)限度的數(shù)值?？梢?，“化學(xué)反應(yīng)限度”是典型的定量類核心概念，應(yīng)著力凸顯其定量的認(rèn)識(shí)功能。

（2） 利用化學(xué)史提取符合學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律的認(rèn)知邏輯。動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域最早印證了化學(xué)反應(yīng)限度的存在，并明確指出反應(yīng)限度與“有效質(zhì)量”的關(guān)系，借助質(zhì)量作用定律可以幫助學(xué)生很好地建立反應(yīng)限度與物質(zhì)濃度的關(guān)系，解決學(xué)生的迷思問題?？紤]到質(zhì)量作用定律僅適用于基元反應(yīng)，可以利用教材中非基元反應(yīng)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，如此既能尊重化學(xué)史的客觀發(fā)展時(shí)序，順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也能提高教學(xué)素材使用的科學(xué)性?？梢?，在突破學(xué)生迷思問題方面，化學(xué)史能夠給予有效的指引。

2.2 基于學(xué)科邏輯的橫向梳理

以現(xiàn)代化學(xué)理論為研究線索，將高中各版本教材及化學(xué)經(jīng)典著作［7，8］中對(duì)于化學(xué)反應(yīng)限度的存在、表征和調(diào)控等相關(guān)內(nèi)容整理如下。

2.2.1 化學(xué)反應(yīng)限度的存在依據(jù)

（1） 基于質(zhì)量作用定律的動(dòng)力學(xué)依據(jù)。質(zhì)量作用定律是根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得的經(jīng)驗(yàn)依據(jù)，僅適用于基元反應(yīng)。即反應(yīng)

aA+bBcC+dD，若正逆反應(yīng)均為基元反應(yīng)，便有v正=k正ca（A）cb（B）， v逆=k逆cc（C）cd（D），當(dāng)正逆反應(yīng)速率相等時(shí)，基元反應(yīng)平衡常數(shù)K基元=k正/k逆［9］。

（2） 基于吉布斯函數(shù)的熱力學(xué)依據(jù)。封閉系統(tǒng)中，反應(yīng)向狀態(tài)函數(shù)G減小的方向進(jìn)行，達(dá)到最小值時(shí)即為平衡態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)的自發(fā)方向決定于系統(tǒng)相對(duì)于平衡態(tài)所處位置，若處于平衡態(tài)左側(cè)，發(fā)生正反應(yīng)；在平衡態(tài)右側(cè)發(fā)生逆反應(yīng)（圖1）［10］。因此，ΔG＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；ΔG＜0時(shí)，反應(yīng)以不可逆的方式自發(fā)進(jìn)行；ΔG=0時(shí)，反應(yīng)以可逆的方式自發(fā)進(jìn)行，達(dá)到平衡［11］。

2.2.2 化學(xué)反應(yīng)限度的表征方式

（1） 基于熱力學(xué)原理的表征——化學(xué)平衡常數(shù)。根據(jù)范特霍夫動(dòng)態(tài)平衡原理ΔGθ=-RTlnKθ可以看出，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（298K， 100kPa）時(shí)，只要有熱力學(xué)函數(shù)ΔGθ數(shù)據(jù)，便可獲得Kθ，利用Kθ可以對(duì)反應(yīng)發(fā)生的傾向進(jìn)行理論層面的定量預(yù)判，以此指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

（2） 基于工業(yè)生產(chǎn)直觀需求的表征——平衡轉(zhuǎn)化率（或平衡產(chǎn)率）。工業(yè)上，常用平衡轉(zhuǎn)化率α（或平衡產(chǎn)率）來表示一定條件下的反應(yīng)限度，與熱力學(xué)平衡常數(shù)相比，平衡轉(zhuǎn)化率更為直接。

2.2.3 化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控方式

（1） 基于化學(xué)平衡常數(shù)K的改變調(diào)控反應(yīng)限度。根據(jù)ΔGθ=-RTlnKθ的推導(dǎo)式Kθ=e-ΔGθRT可知，影響Kθ的因素包括ΔGθ與T，改變這兩個(gè)條件即可調(diào)控反應(yīng)限度。改變?chǔ)θ可利用反應(yīng)之間的耦合；改變溫度T需要結(jié)合反應(yīng)的熱效應(yīng)，根據(jù)范特霍夫等溫方程推導(dǎo)式lnK2K1=ΔHR1T1-1T2可知，當(dāng)ΔH＞0時(shí)升溫提高反應(yīng)限度，ΔH＜0時(shí)降溫提高反應(yīng)限度，|ΔH|越大，即熱效應(yīng)越明顯，溫度對(duì)反應(yīng)限度的影響就越大。

（2） 基于濃度熵Q的改變調(diào)控反應(yīng)限度。根據(jù)K-Q關(guān)系可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)限度的調(diào)控，需要注意的是，當(dāng)Q改變，令Q＜K時(shí)反應(yīng)正向移動(dòng)，但反應(yīng)限度α是否增大仍需進(jìn)一步討論，Q的改變首先調(diào)控的是方向，至于反應(yīng)限度α是否為最佳，需要控制反應(yīng)物的投料關(guān)系。

鑒于對(duì)學(xué)科邏輯的梳理，獲得以下啟示：

（1） 利用學(xué)科邏輯厘清現(xiàn)代化學(xué)理論視域下的內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系。以吉布斯函數(shù)G證明存在反應(yīng)限度是最符合科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)方式，將教材中“化學(xué)反應(yīng)方向”內(nèi)容前置于“化學(xué)反應(yīng)限度”，結(jié)合圖1既能證明反應(yīng)限度是普遍存在的，也能解決前文提及的迷思問題，為了不給學(xué)生增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，借鑒人教版教材呈現(xiàn)ΔG的方式，教學(xué)中以資料的形式讓學(xué)生認(rèn)識(shí)。

（2） 利用學(xué)科邏輯厘清概念建構(gòu)過程中的教材處理方式。定量類概念是定性概念的延伸與發(fā)展，這類概念的形成是以學(xué)生大量的感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)的［12］。教材在必修階段以正逆反應(yīng)速率相等、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等方式讓學(xué)生從定性的角度認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)存在限度；進(jìn)入選擇性必修階段，教材引入化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率定量表征反應(yīng)限度，利用K-Q關(guān)系定量調(diào)控反應(yīng)限度，因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要側(cè)重于建構(gòu)“定量認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)限度”的進(jìn)階性視角。

經(jīng)過以上對(duì)化學(xué)史與學(xué)科邏輯的梳理可以發(fā)現(xiàn)，化學(xué)反應(yīng)限度的存在、表征與調(diào)控的背后均有定量理論作為支撐，見表2。

為建構(gòu)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的定量認(rèn)識(shí)，應(yīng)著力于探究“量的關(guān)系”，讓學(xué)生有意識(shí)地辨析數(shù)據(jù)的作用，以數(shù)據(jù)作為證據(jù)進(jìn)行分析與解釋、推理與論證，從培養(yǎng)“量”的意識(shí)到發(fā)展“量”的思維，最后達(dá)成“量”的認(rèn)識(shí)［13］。

3 “化學(xué)反應(yīng)限度”單元教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 單元教學(xué)目標(biāo)

（1） 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)存在限度，并對(duì)反應(yīng)限度進(jìn)行定量表征，且表征的方式不唯一。

（2） 建立基于濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)調(diào)控反應(yīng)方向與限度的定量分析模型；能夠掌握在K不改變而Q改變時(shí)調(diào)控反應(yīng)限度的方式。

（3） 認(rèn)識(shí)影響化學(xué)平衡常數(shù)K的因素，能夠利用K的影響因素調(diào)控化學(xué)反應(yīng)限度。

3.2 單元課時(shí)設(shè)計(jì)

結(jié)合單元教學(xué)目標(biāo)及課時(shí)凸顯的定量類學(xué)習(xí)任務(wù)，本單元教學(xué)設(shè)計(jì)包含如下3個(gè)課時(shí)（圖2）。

3.3 單元學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

3.3.1 課時(shí)1

［任務(wù)1］信息資料：已知熱力學(xué)理論（1）“恒溫恒壓條件下，反應(yīng)總是向著吉布斯自由能G減小的方向進(jìn)行，達(dá)到最小值時(shí)是體系的穩(wěn)定狀態(tài)”；（2）“反應(yīng)過程中由于混亂度增加，混合體系的G值小于反應(yīng)物（或生成物）的G值之和”。結(jié)合反應(yīng)物與生成物G值的相對(duì)大小關(guān)系，完成下圖，證明化學(xué)反應(yīng)限度的存在。（圖中A點(diǎn)為反應(yīng)物的G值，B點(diǎn)為生成物的G值）

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過作圖發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)限度是普遍存在的，反應(yīng)的自發(fā)方向決定于系統(tǒng)相對(duì)于平衡態(tài)所處的位置，讓學(xué)生在理論層面證明并認(rèn)同化學(xué)反應(yīng)限度的存在，構(gòu)建“方向與限度”的整體性認(rèn)識(shí)，突破或解決學(xué)生的迷思問題。

［任務(wù)2］信息資料：1864～1879年，挪威數(shù)學(xué)家古德貝格和化學(xué)家瓦格確立了“質(zhì)量作用定律”，對(duì)于基元反應(yīng)：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），v正=k正ca（A）cb（B）， v逆=k逆cc（C）cd（D），k是關(guān)于溫度的常數(shù)，在不改變溫度的情況下，請(qǐng)分析反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)：

（1） 正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系；

（2） 根據(jù)正、逆反應(yīng)速率關(guān)系，推導(dǎo)各組分濃度之間的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生不理解K表達(dá)式的緣起，任務(wù)2依據(jù)質(zhì)量作用定律推導(dǎo)出平衡常數(shù)K的表達(dá)式及K取定值的原因，再由任務(wù)3非基元反應(yīng)驗(yàn)證的處理方式，既解決了學(xué)生的困惑，又提高了質(zhì)量作用定律使用的科學(xué)性。

［任務(wù)3］

（1） 探究非基元反應(yīng)H2（g）+I2（g）2HI（g）在457.6℃達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度關(guān)系與任務(wù)2所得結(jié)論是否一致；

（2） 計(jì)算序號(hào)1～3對(duì)應(yīng)條件下的平衡轉(zhuǎn)化率（α）（見下表），對(duì)比使用K與α表征反應(yīng)限度的異同。

設(shè)計(jì)意圖：其一，利用非基元反應(yīng)論證K表征反應(yīng)限度的普適性；其二，感受化學(xué)反應(yīng)限度的表征方式不唯一。一個(gè)平衡常數(shù)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)平衡轉(zhuǎn)化率，K的規(guī)律性更強(qiáng)，α的直觀程度更高，因限度的表征方式不同為后續(xù)的調(diào)控作出指引。

3.3.2 課時(shí)2

［任務(wù)4］化學(xué)平衡常數(shù)K用于表征平衡時(shí)各組分濃度的關(guān)系，濃度商Q用于表征任意時(shí)刻各組分濃度的關(guān)系，請(qǐng)分析：

（1） K與Q之間具有怎樣的關(guān)系？

（2） K與Q滿足什么關(guān)系時(shí)，有利于化學(xué)反應(yīng)正向進(jìn)行？

（3） 根據(jù)Q的表達(dá)式，討論減小Q的方式有哪些？

（4） 已知K是關(guān)于溫度的函數(shù)，根據(jù)2NO2（g）N2O4（g）的溫度實(shí)驗(yàn)，討論通過改變溫度增大K的規(guī)律是什么？

設(shè)計(jì)意圖：建立利用Q≠K的關(guān)系調(diào)控反應(yīng)方向與限度的視角，形成“調(diào)控濃度改變Q和調(diào)控溫度改變K”的初級(jí)的整體性認(rèn)識(shí)思路。

［任務(wù)5］以工業(yè)合成氨反應(yīng)為例，定性分析通過改變Q實(shí)現(xiàn)Q＜K平衡正向移動(dòng)的方案。提示：從改變單一組分濃度和等比例改變各組分濃度的角度進(jìn)行分析。

設(shè)計(jì)意圖：任務(wù)5是任務(wù)4的具體應(yīng)用，在開放性任務(wù)中，學(xué)生基于現(xiàn)實(shí)需求主動(dòng)探索方案，并在任務(wù)6中加以驗(yàn)證，使其從傳統(tǒng)任務(wù)的分析解釋水平走向更高層次的評(píng)價(jià)創(chuàng)造水平。

［任務(wù)6］上述實(shí)現(xiàn)Q＜K的方案中，達(dá)到新平衡時(shí)，定量計(jì)算并分析反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率的變化情況，判斷平衡正向移動(dòng)是否意味著反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率增大，見下表。

各組分的濃度設(shè)V=1L 充入2mol N2、 6mol H2設(shè)α=50%將體積減小為0.5L

設(shè)計(jì)意圖：錯(cuò)把“方向等同于限度”是學(xué)生易產(chǎn)生的迷思概念，學(xué)生經(jīng)過數(shù)據(jù)探究發(fā)現(xiàn)平衡正移后，α可能增大、減小或不變，有益于自主建構(gòu)“方向不同于限度，平衡正移不代表反應(yīng)限度會(huì)增加”這一核心認(rèn)識(shí)，從而引出工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)最佳投料關(guān)系的探討。

［任務(wù)7］繪制合成氨工業(yè)中，調(diào)整氮?dú)馀c氫氣的投料比時(shí)二者的平衡轉(zhuǎn)化率變化趨勢(shì)如下圖，請(qǐng)結(jié)合下圖分析氮?dú)馀c氫氣的最佳投料比。

設(shè)計(jì)意圖：方向與限度雖有矛盾，二者的平衡點(diǎn)在于現(xiàn)實(shí)意義的需求，也就是生產(chǎn)效益的最大化。任務(wù)7意在讓學(xué)生感受到理論層面的矛盾會(huì)基于實(shí)際效益達(dá)成統(tǒng)一。

3.3.3 課時(shí)3

［任務(wù)8］信息資料：化學(xué)反應(yīng)限度的熱力學(xué)依據(jù)為范特霍夫平衡原理ΔGθ=-RTlnKθ。請(qǐng)根據(jù)該表達(dá)式分析影響化學(xué)反應(yīng)限度的因素。

設(shè)計(jì)意圖：范特霍夫平衡原理是化學(xué)平衡極為重要的熱力學(xué)依據(jù)，在中學(xué)階段以信息形式引入將有助于學(xué)生從本質(zhì)上理解影響反應(yīng)限度的因素問題。從ΔGθ=-RTlnKθ的關(guān)系式中可以看出影響反應(yīng)限度K的因素是狀態(tài)函數(shù)ΔG與溫度T，從而建立基于K的改變調(diào)控反應(yīng)限度的分析思路。

［任務(wù)9］金屬鈦的生產(chǎn)原料TiCl4通常由TiO2制取，若由TiO2直接氯化，反應(yīng)為：TiO2（s）+2Cl2（g）TiCl4（l）+O2（g），記為反應(yīng)①。

（1） 根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的ΔGθ以及Kθ，基于熱力學(xué)視角說明該反應(yīng)能否發(fā)生；

（2） 分析可能驅(qū)動(dòng)反應(yīng)①的方法；

（3） 計(jì)算2C（s）+O2（g）2CO（g）的ΔGθ以及Kθ，思考用該反應(yīng)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)①的方法。

設(shè)計(jì)意圖：建立“基于影響K的因素——吉布斯函數(shù)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)限度”的思路，形成“可以用一個(gè)反應(yīng)來驅(qū)動(dòng)另一個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)間的耦合可以改變反應(yīng)限度”的認(rèn)識(shí)。

［任務(wù)10］工業(yè)上以煤炭為原料，通入一定量的空氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣，具體反應(yīng)如下：

反應(yīng)1：C（s）+O2（g）CO2（g）

ΔH1=-394kJ·mol-1

反應(yīng)2：2CO（g）+O2（g）2CO2（g）

ΔH2=-566kJ·mol-1

反應(yīng)3：2C（s）+O2（g）2CO（g）

ΔH3=-222kJ·mol-1

（1） 已知：利用ΔGθ=-RTlnKθ=ΔHθ-T·ΔSθ可以推導(dǎo)出lnK2K1=ΔHR1T1-1T2，根據(jù)該關(guān)系式分析：改變溫度對(duì)反應(yīng)限度的影響（已知：K1為T1溫度下的反應(yīng)限度，K2為T2溫度下的反應(yīng)限度）；

（2） 結(jié)合制取原料氣的三個(gè)反應(yīng)，分析為獲得以CO為主的原料氣，應(yīng)如何調(diào)控反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)；

（3） 當(dāng)利用控溫調(diào)控反應(yīng)限度出現(xiàn)矛盾時(shí)，如何抓住主要矛盾？請(qǐng)結(jié)合（1）中關(guān)系式分析。

設(shè)計(jì)意圖：建立“基于影響K的因素——溫度調(diào)控化學(xué)反應(yīng)限度”的思路。分析lnK2K1=ΔHR1T1-1T2可知，“針對(duì)一個(gè)反應(yīng)，改變溫度可以調(diào)控反應(yīng)限度”，“針對(duì)不同反應(yīng)，改變溫度對(duì)反應(yīng)限度的影響程度不同”，|ΔH|越大，溫度對(duì)反應(yīng)限度的影響越大，要根據(jù)需要抓住主要矛盾。培養(yǎng)學(xué)生既能調(diào)控單一平衡，也能調(diào)控真實(shí)生產(chǎn)中的多重平衡，使學(xué)生由定性走向定量的高階認(rèn)識(shí)水平。

4 教學(xué)效果與反思

4.1 教學(xué)效果

為測(cè)查學(xué)習(xí)效果，筆者對(duì)學(xué)生進(jìn)行后測(cè)檢驗(yàn)。以工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)條件的選擇和調(diào)控類陌生情境試題為例，測(cè)查學(xué)生能否基于K-Q關(guān)系在定量水平上解決真實(shí)問題；以陌生耦合反應(yīng)的熱效應(yīng)判斷為例，測(cè)查學(xué)生的定量推理能力。測(cè)試結(jié)果表明，82.2%學(xué)生能夠想到以濃度商與平衡常數(shù)為分析工具并準(zhǔn)確判斷反應(yīng)方向，66.7%學(xué)生能利用K判斷單一反應(yīng)和耦合反應(yīng)的熱效應(yīng)；13.3%學(xué)生在具體定量關(guān)系中運(yùn)算出現(xiàn)失誤，20%學(xué)生解讀圖像和曲線時(shí)遇到障礙?？梢?，學(xué)生已經(jīng)初步具備了定量思考意識(shí)與定量分析能力，不過對(duì)于復(fù)雜程度更高的定量問題解決能力仍需長(zhǎng)期培養(yǎng)。

4.2 教學(xué)反思

以學(xué)科邏輯與化學(xué)史作為教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)，一個(gè)呈現(xiàn)“是什么”，一個(gè)破解“為什么”，將二者有機(jī)融合能更好地構(gòu)建出順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)邏輯。從必修到選擇性必修，要求學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的認(rèn)識(shí)完成定性到定量的跨越。學(xué)生最初對(duì)計(jì)算存在一定的畏難情緒或思維障礙，通過三課時(shí)的學(xué)習(xí)，發(fā)展了定量思維，在后期學(xué)習(xí)等效平衡問題時(shí)，學(xué)生能自發(fā)地利用K證明等效平衡模型。然而，定量思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，后續(xù)的教學(xué)中仍需適宜地創(chuàng)造定量認(rèn)知情境，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的定量思維。

參考文獻(xiàn)：

［1］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2022年修訂）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2020： 30～31.

［2］杜尚榮， 李森. 中小學(xué)教材編寫邏輯體系的反思與重構(gòu)——兼論教材編寫的教學(xué)邏輯體系［J］. 課程·教材·教法， 2014， 34（10）： 34～39.

［3］［6］彭小平， 徐宇峰. 基于化學(xué)史和數(shù)據(jù)探究的“化學(xué)平衡常數(shù)”教學(xué)研究［J］. 化學(xué)教育（中英文）， 2018， 39（15）： 20～24.

［4］《化學(xué)思想史》編寫組. 化學(xué)思想史［M］. 長(zhǎng)沙： 湖南教育出版社， 1986： 213～225.

［5］趙匡華. 化學(xué)通史［M］. 北京： 高等教育出版社， 1990： 260～269.

［7］［11］宋天佑. 無機(jī)化學(xué)［M］. 北京： 高等教育出版社， 2019： 80.

［8］［9］［10］彭笑剛. 物理化學(xué)講義［M］. 北京： 高等教育出版社， 2012： 193～195， 472～475.

［12］薛青峰. 核心素養(yǎng)視域下中學(xué)化學(xué)計(jì)算教學(xué)的再思考——以“定量類化學(xué)概念”的教學(xué)為例［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2020， （2）： 42～45.

［13］薛青峰. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生定量觀建構(gòu)的實(shí)踐與思考［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2020， （9）： 59～62.