基于學科思想方法的高中化學教學實踐

嚴志芳 林水嘯

（1.福州格致中學，福建 福州 350001；2.福州屏東中學，福建 福州 350003）

基于學科思想方法的高中化學教學實踐

嚴志芳1林水嘯2

（1.福州格致中學，福建 福州 350001；2.福州屏東中學，福建 福州 350003）

以數據分析推理法和動態平衡轉化思想在高中《化學反應原理》教學中的運用為例，闡述學科思想方法在高中化學教學中的滲透以及在學科思想方法引領下的實踐教學，并通過學生的問卷調查和課后訪談反饋教學實踐的效果。

高中化學教學；學科思想方法；數據分析推理法；動態平衡轉化思想

學科思想方法是一個學科的靈魂與核心，只有掌握了化學學科思想方法，才能真正領會到學習化學的真諦。［1］學生在課堂中所學的化學學科知識，隨著時間的推移，可能會被逐漸遺忘。但是，學生在學習過程中領悟的化學學科思想方法將陪伴他們終身，幫助他們解決學習、工作、生活中的實際問題。因此，運用學科思想方法引領教師開展教學實踐，將助推教學質量的提高，提升學生的學科素養，這正是研究化學學科思想方法指導高中化學教學實踐的價值所在。

一、學科思想方法的內涵及價值

“學科思想”是指結合學科本質和特點，對學科發展和學科學習最具影響力的觀念、見解和思想。［2］如化學學科中的一般與特殊、量變與質變、強弱轉化、結構決定性質、物質守恒、動態平衡、綠色化學、數形結合思想。［3］“學科方法”是根據學科內在的特點和規律，歸納總結出來的思維方法、學習方法和研究方法。［2］如實驗觀察法、分類比較法、定性定量分析法、控制變量法、推理驗證法、守恒法。學科思想和學科方法常常沒有明確的界限，可統稱為學科思想方法，它對學科發展、學科學習、理解學科本質、培養學生學科素養起決定性作用。［2］高中化學課程標準指出使學生形成化學學科思想，培養學生良好的化學素養，是化學教育教學的目標之一。在高中化學教學中滲透學科思想方法，能讓學生理解化學學科的本質，學會運用已學的知識和方法去獲取新的知識，從而培養終身學習的能力。

二、例談學科思想方法在《化學反應原理》教學中的運用

高中化學選修模塊《化學反應原理》（蘇教版）中涉及到許多化學學科思想方法，教師如何以學科思想方法為指導設計符合學生實際的教學？如何引導學生學會與運用學科思想方法來分析解決實際問題？下面就以數據分析推理法、動態平衡轉化思想［4］為例，談談學科思想方法在《化學反應原理》教學實踐中的運用。

1.數據分析推理法在“化學平衡常數”教學中的運用

《化學反應原理》（蘇教版）專題2第二單元“化學平衡常數”是一節純理論課，學生在上一節剛剛從定性的角度建立“化學平衡狀態”概念，該節將從定量角度研究一個可逆反應達到化學平衡狀態時反應物和生成物的濃度之間存在怎樣的定量關系，從而建立“化學平衡常數”概念，通過分析教材提供的四張實驗數據表，研討化學平衡常數的表達式、書寫方法、表示意義以及影響因素，滲透定性與定量分析、數據分析推理等學科思想方法，培養學生從數據中獲取信息、分析處理實驗數據、總結規律的能力。根據高中化學課程標準和班級學生實際設計如下教學過程。

環節1——建立化學平衡常數概念和表達式

【教師活動1】引導學生計算分析教材中“表2-6 NO2（g）?N2O4（g）體系中在不同起始濃度時，各物質的平衡濃度（25℃）”的關系，從中尋找存在的規律。

【學生活動1】通過計算分析實驗數據發現：不管NO2、N2O4的初始濃度是多大，只要保持反應體系的溫度不變，達到平衡狀態后，C（N2O4）/C2（NO2）就為一常數。濃度的指數即為反應的化學計量數。

【設計意圖】通過計算一定條件下，不同起始濃度的NO2和N2O4進行反應達平衡后各物質平衡濃度之間的關系，分析數據建立化學平衡常數概念及表達式。

環節2——認識化學平衡常數表示意義

【教師活動2】提問：化學平衡常數有什么意義？對我們研究化學反應進行的程度有什么幫助呢？分析教材中“表2-7鹵化氫生成反應的平衡常數（25℃）”，你能找出規律嗎？

【學生活動2】認真研讀分析表中數據得出：平衡常數K與反應物自身的性質有關。對于同類型反應，平衡常數的大小反映了化學反應可能進行的程度，K值越大，說明反應進行得越完全。

【設計意圖】從實驗數據的分析理解平衡常數的意義，再用數據說明：若一個反應的平衡常數K＞105，一般認為該反應進行得較完全；相反，若一個反應的平衡常數K＜10-5，認為該反應很難進行。

環節3——理解平衡常數的影響因素

【教師活動3】引導學生分析教材“表2-8 N2（g）+ 3H2（g）?2NH3（g）的平衡常數與溫度的關系”，再重新審視表2-6數據，你能得出什么結論？

【學生活動3】分析表中數據，推出平衡常數K只隨反應溫度的變化而變化，而且K與濃度無關。因此，在使用平衡常數時應注明溫度。對于合成氨的反應，K隨反應溫度的升高而減小。

【設計意圖3】培養學生學會從數據中提取有效信息，理解影響平衡常數的因素。讓學生更加明確數據分析推理法在化學學習研究中的重要作用。

環節4——掌握平衡常數表達式的書寫方法

【學生活動4】觀察教材“表2-9”部分可逆反應的平衡常數表達式，討論平衡常數表達式的書寫方法。

【教師活動4】歸納總結書寫平衡常數表達式的注意點。

【設計意圖4】培養學生觀察、分析、歸納、推導能力。

由此可見，在該節“化學平衡常數”教學中運用的主要學科學習研究方法就是數據分析推理法，讓學生學會根據實驗數據分析推理，從中尋找變化的規律、揭示現象的本質。在《化學反應原理》許多單元學習中都可以不斷滲透、運用數據分析推理法來解決問題。例如，化學反應速率的表示方法、弱電解質的電離平衡中的電離常數和電離度、難溶電解質沉淀溶解平衡中的溶度積常數，等等。

2.動態平衡轉化思想在“化學平衡的移動”教學中的運用

化學平衡問題是高中階段化學教學中的難點和重點。在《化學反應原理》（蘇教版）專題2第三單元《化學平衡的移動》教學中，討論外界條件的改變對平衡移動的影響，幫助學生建立起動態平衡轉化的學科思想。在分析濃度、溫度對化學平衡的影響中，都運用控制單一變量法和實驗觀察法進行分析推導。而討論壓強對平衡的影響，是根據教材“圖2-19不同溫度和壓強下合成氨平衡體系中NH3的物質的量分數”的數據進行分析。但不管是用實驗分析法還是數據分析法，都是在動態平衡轉化的學科思想指導下進行分析，歸納出了化學平衡移動原理。

為了幫助學生更深入領會化學平衡移動原理，可讓學生思考解析：恒溫恒容的條件下，在1L密閉容器中充入1mol SO3發生了如下反應：2SO3（g）?2SO2（g）+ O2（g），達到平衡后，若再向容器中充入1mol SO3。問：此時平衡往什么方向移動？

【學生分析討論】

學生甲：由化學平衡移動原理得知，增大SO3反應物濃度，V（正）＞V（逆），平衡向正方向移動。

學生乙：由化學平衡移動原理可知，增大體系的壓強，平衡往氣體體積縮小的方向即逆反應方向移動。

學生丙：再加入1mol SO3時，反應物的濃度、體系的壓強都發生了變化。而化學平衡移動原理指明的是“改變影響平衡的一個因素”，這種情況下使用化學平衡移動原理解釋不合適。

從學生的觀點可以看出，不同學生對知識的接受領悟能力是不同的，他們在判斷化學平衡移動的時候，主要運用化學平衡移動原理進行定性分析。此時，教師可以借鑒魯科版教材引入反應濃度商Q的概念，引導學生從比較平衡常數K與濃度商Q的大小關系來分析推斷。

學生丁：在恒溫、恒容的密閉容器中，當加入1mol SO3時，SO3的濃度增大，反應濃度商Q＜K，所以反應向生成生成物方向進行，化學平衡向正反應方向移動。（學生鼓掌！）

這是學生在教師的引導下，以化學動態平衡思想為指導，用定性定量分析法，討論化學平衡移動問題的教與學過程，讓學生領會化學學科思想方法，可實現從量變（多學習、多實踐，多討論）到質變（獨立思考，學以致用）的一個飛躍。

三、運用學科思想方法指導高中化學教學的成效

近兩年，課題組開展基于學科思想方法的高中化學教學實踐探索，為了解學生對化學學科思想方法的認知與運用情況以及課堂教學效果，便于教師今后教學研究與改進，課題組對本全校2016屆高二理科兩個實驗教學班學生進行“開展高中化學學科思想方法的認知與運用水平”的問卷調查與學生課后訪談。

1.問卷調查——學生收獲頗多

對實驗教學班共發出問卷108份，回收問卷108份，有效問卷108份，調查問卷結果（部分節選）見表1。

表1“高中化學學科思想方法的認知與運用水平”調查問卷結果（部分節選）

從調查數據反饋，實驗教學班的學生對常見的化學學科思想方法有了較深入的了解，并能在平時學習中加以運用。他們更易把握化學學習的關鍵，找到解決問題的方法、思路。例如，大多數學生學會了運用“分類、轉化、守恒、平衡的思想、數形結合思想及綠色化學思想”去解決問題。69.44%的學生認為“理解和運用化學學科思想方法對指導高中化學學習很有幫助”，30.56%的學生認為“有一些幫助”，沒有一個學生認為“沒有幫助”。由此可見，教師們運用化學學科思想方法引領高中化學教學效果顯著，學生收獲頗多。

2.課后訪談——學生底氣足了

傾聽學生的想法和感觸是教學實踐成效最直接、最真實的反饋。這既是學生對自己的肯定，也是學生對教學實踐的肯定。

學生A：以前，一遇到有關數據定量計算的題，我都是直接跳過去，放棄不做了。現在，我能克服心里上的畏懼，嘗試著分析題干所給信息，依據解題常用的思維方法，至少能解決一半的問題，有時全部解決，真的很有成就感！

學生B：以前總把自己當作一個記憶存儲工具，將學過的知識點全部背下來。但在解題運用時經常力不從心，感覺記了很多知識點，卻不知道怎么運用。現在，對很多新知識我都會用分類或類比聯想的方法來學習，遇到新問題也能嘗試去解決。

學生C：在我的印象里，化學就是理科中的文科，識記的知識很多。但總覺得這些知識是老師、教材“空降”硬塞給我的，我不知道它們之間有什么聯系，也不知道這些知識背后的“故事”。現在，我慢慢地了解這些知識結構是如何推導出來的，自己也參與其中，樂在其中。

可見，大多數學生學習的“底氣”足了，學生逐漸學會并運用常見的化學學科思想方法，學會站在更高層次來看待問題、分析問題、進而理解和解決問題，在學習過程中自覺運用學科思想方法來指導學科知識的學習、提高自身的學習能力。

［1］李靖軒.化學學科思想在元素化合物教學過程中的滲透——以“鐵的轉化”教學為例［J］.化學教育，2017（1）.

［2］呂朝陽.學科教學呼喚品質回歸［J］.遼寧教育，2014（3）.

［3］朱立峰.論中學化學的學科思想［J］.中小學教師培訓，2012（4）.

［4］胡嘉謀.滲透學科思想教育 提高課堂教學實效性［J］.福建基礎教育研究，2012（5）.

（責任編輯：張賢金）

福建省教育科學“十二五”規劃2015年度課題“高中化學學科思想方法的研究與實踐”（項目編號：FJJK15-534）。