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视频课题：高中化学人教版选修4第二章第三节基于证据的《影响化学平衡移动因素》的探究_北京市 - 通州区
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高中化学人教版选修4第二章第三节基于证据的《影响化学平衡移动因素》的探究_北京市 - 通州区
基于证据的《影响化学平衡移动因素》的探究
一、指导思想与理论依据
以建构主义为核心的新学习观和教学观越来越成为新学习范式的重要理念。理查德·E·梅耶曾指出：“建构性学习的目标是通过直接教学促进知识建构和理解，当学习者通过理解学习材料来主动建构自己的知识时，建构性学习便产生了。”
认同物质世界的客观性和可认知性，是探索物质世界的前提；基于证据的判断、推理和探究能力，是学习、研究化学学科的必备品格和关键能力；从宏观现象入手，在原子、分子水平上分析研究，是化学学科的基本认知方式；掌握物质变化的基本规律，能运用逻辑思维对物质及其变化现象进行分析推理，是认识、创造新物质的基础和途径。本节教学设计以“化学平衡”体系为线索，以探究实验、手持技术和信息处理等为手段，充分利用证据建立化学平衡相关概念，从感受动态平衡、建立平衡意识、多角度深化理解平衡到应用平衡思想解决实际问题，形成基于微粒观的完整的认知体系。促进学生形成“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”和“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养。
二、教学背景分析
教材分析：
本节教学内容以人教版化学选修4《化学反应原理》第二章“化学反应速率和化学平衡” 第三节“化学平衡”为载体，教学的核心目标是通过实验探究，讨论浓度、温度、压强对化学平衡的影响，建立对化学平衡移动规律的认识，并能应用于生产、生活实践中。
化学平衡理论是中学教材的重要内容。化学平衡的知识是理解可逆反应、水解、弱电解质的电离、难溶物质的相互转化的重要基础，也为学习物质在水溶液中的行为提供了理论依据。“平衡问题”模型的建构对学生后续学习电离平衡、水解平衡、沉淀溶平衡解具有极其重要的指导作用。因此化学平衡在《化学反应原理》模块中起到了连通前后内容的桥梁作用，同时也是了解某些重要工业生产的理论依据。
本节教学利用传统化学实验和数字化实验相结合，从定性和定量角度揭示了影响化学平衡状态的外部因素。强调通过证据的获取学习、理解化学知识。 学生分析：
通过必修2阶段的学习，学生已初步建立了化学平衡概念，知道如何从宏观角度判断某反应是否达到平衡，并知道达到平衡时的特点。通过选修4《化学反应原理》第三章第三节“化学平衡”第一课时的学习，从定性、定量以及微观角度更深入地了解化学平衡的建立过程，并知道化学平衡是建立在一定条件下的，改变条件可以在一定程度上可以改变反应的限度。但学生不知道改变条件后对平衡有什么影响。学生待发展的认知是能够对浓度、温度、压强等反应条件对化学平衡影响进行定性分析，通过实验获得感性认识，学会运用手持技术所提供的精准数据为实验探究提供有力证据支持，建构平衡问题认知模型。能应用平衡移动规律解释相关问
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题，体会化学平衡移动原理的功能与价值，认识到化学平衡思想广泛应用于各个领域。
三、教学目标设计
知识与技能：
1．了解温度、浓度和压强对化学平衡的影响，会判断当外界条件改变时平衡的移动方向； 2．归纳总结化学平衡移动原理，并能运用该原理解释有关化学现象，揭示化学反应规律； 3．能依据化学平衡移动原理设计实验，控制平衡移动的方向。 过程与方法：
1．通过设计实验以及使用传感器采集、分析数据等手段，初步学会基于证据进行科学研究的一般方法；
2．通过解释证据与结论之间的关系，概括化学反应的特征与一般规律，建立模型认知。 情感态度与价值观：
1．认识到整个自然界实际就是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系， 感悟“平衡”魅力，学习辩证思想；
2．认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用，感受化学的学科价值和应用价值。
教学重点：浓度、温度、压强等外界条件对化学平衡影响的规律 教学难点：分析平衡移动的一般思路和方法 教学方法：实验探究法、类比迁移法、归纳总结法等
四、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动 设计意图 环节1： 引入 新课
【问题引入】 描述你所知道的化学平衡。
【畅所欲言】我所了解的化学平衡 了解学生已
有知识，诊断问题与困惑。 环节2： 生活 中的 化学 平衡 的移 动
【演示实验1】将适量常温啤酒倒入烧杯中，观察现象。
【引导学生讨论】维持平衡的条件以及破坏平衡的因素
【演示实验2】将实验1的烧杯放入热水中，再次观察现象。 进一步探究啤酒中的化学平衡： CO2+H2OH2CO3 H2CO3
H++HCO3-
引导学生依据实验事实猜测，哪【思考】通过产生泡沫的事实，能说明什么？ 重点讨论温度、压强对平衡：
CO2(aq) CO2 (g) 的影响
【思考】对比演示实验1，分析原
因。
【任务1：实验】在啤酒中分别加
NaHCO3固体，稀H2SO4溶液，NaOH溶液等。从定性和定量两个
角度观察、分析实验现象。
通过实验感知维持原平衡的条件以及改变条件后，平衡移动的方向。
通过定性和定量的实验事实，认识
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些因素会影响平衡的移动？如何影响？
【拓展】所有的碳酸饮料 【视频】当可乐遇上曼妥思 【注意】安全问题
注意啤酒瓶标志：B；出厂日期； 啤酒不能冷冻、暴晒等。
定性：观察气泡
定量：用溶解二氧化碳传感器测量啤酒中CO2含量变化，记录数据。 【分析、讨论】什么外界因素会引起平衡的移动？怎么移动？
到改变维持平衡的条件，平衡就
会发生移动。并了解平衡如何移动。
环节3： 基于 证据 建构 模型
【拓展】其它反应是否也满足这个规律呢？ 反应1：
【问题】 1．如何设计实验方案进行探究？
2．设计实验方案的原则是什么？
运用屏幕交互系统演示学生实验结果 反应2：2NO2(g)
N2O4(g)
分析哪些外界因素可能会引起
【头脑风暴】设计尽可能多的实验方案，使平衡发生移动。 【讨论】哪些外界条件会改变该平衡？如何设计实验验证？预测现象是什么？
【总结】设计实验方案的原则 【任务2：验证】分组实验，从定性和定量两个角度用可行的实验验证自己的假设。 记录实验结果。
【汇报、分析、得出结论】 方法1：增加Cr2O72-的浓度 方法2：加NaOH 方法3：加H2SO4 方法4：增加CrO42-的浓度 方法5：加H2O 方法6：改变溶液的温度 ……
定性：观察溶液颜色的变化 定量：用pH传感器测量溶液的pH，记录数据。
【预测】依据已有化学平衡知识进行预测。
进一步探究其他化学反应，寻找外界因素对化学平衡移动影响的共性。
通过多组实验的分析，概括出平衡移动的规律。建立基于证据推理的解决化学平衡问题的模型认知。
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平衡移动？怎么移动？
1．探究温度对化学平衡的影响： 【演示实验】将NO2平衡球分别放在热水和冷水中，观察现象。
2．探究压强对化学平衡的影响： 【视频】改变针管内NO2气体的体积，用压强传感器测量压强的变化图像。
【对比实验】针管内收集Br2蒸汽，重复以上操作。
【归纳】化学平衡移动原理 勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
引导学生感悟自然界和生活中的化学平衡。
如：困难像弹簧，你强它就弱。
【解释原因】
【观察现象、分析图像、解释原因】
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【观察现象、分析图像、寻找差别、解释原因】
【总结】平衡移动的规律
体会化学原理中的哲学思想
通过使用传感器等数字化实验和屏幕交互系
统，学生能从精准的定量数据和及
时的反馈交流中获取证据，进一步深入理解相
关概念。
鼓励学生有乐观、积极向上的学习态度。
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环节4： 学以 致用
【探讨】平衡原理在生活、生产中的应用。 如：
1．人体血液中的酸碱平衡
2．酒精测定仪中的化学平衡
3．含有六价铬的工业废水的处理等。
【演示实验】在前面学生实验的含Cr2O72-、CrO42-的废液中加入适量FeSO4固体，观察实验现象。
【小结】从以上分析我们可以体会到：整个自然界实际就是各类物质相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系。
运用已建立的化学平衡模型解决实际生产、生活中的问题。
解释蚊虫叮咬后的现象，提出处理方法。
解释为什么酒精测定仪中还要加入硫酸？
体会化学原理中的哲学思想
能运用模型解释新情景中的化学问
题，体会化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。感受化学的学科价值和应用价值。
树立环保意
识，知道常见废弃物的处理方法。
环节5： 反思 提升
【问题】 室温下，在K2Cr2O7的溶液平衡体系中加水，平衡将怎样？
认识到经验性规律—“化学平衡移动原理”的局限性，激发深入学习
的热情。
发现模型的局限性，依据新的事实证据探寻改进、优化模型的设想或方法。为学习化学平衡常数做准备。
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板书设计：
影响化学平衡移动的因素
学习效果评价设计
评价方式：课前调查统计：通过采访了解学生的疑惑；前测。 课后：访谈；纸笔测试。
本教学设计与以往未使用信息技术教学设计相比的特点
1．教学中运用传统化学实验与数字化手持技术实验相结合的方法，从定性和定量两个角度通过实验探究外界条件对平衡的影响。使用了溶解二氧化碳传感器测量啤酒CO2含量变化，pH传感器测量溶液的pH在受外界因素影响时的变化曲线，压强传感器测量压强的变化图像等。运用手持技术，能够提供大量的实验数据支持，优势是将化学平衡相关内容化宏观为微观，化抽象为具体，化静态为动态，化定性为定量，弥补了传统教学手段的不足，解决了学生的许多迷思概念和疑难点、障碍点，使学生对化学平衡的移动有了更直观、更生动、更深刻的理解。
2．屏幕交互的使用使师生之间、生生之间可以及时交流反馈。
教学反思
1．本教学设计突出“建立认知模型、提供证据支持，培养核心素养”的主线，采用模型建构法探究外界条件对平衡的影响。建构性学习的目标是通过直接教学促进知识建构和理解， 在教师引领学生探究生活中化学平衡存在的规律的基础上，鼓励学生通过多组实验的分析，理解学习内容、主动建构自己的知识，概括出平衡移动的规律。建立基于证据推理的解决化学平衡问题的模型认知。 2．学生是如何学习的？
寻找事实，归纳总结，建立模型，理解应用。 3．学生学到了什么？
• 学会从实验中发现问题，学会利用实验获取证据。 •
学会从不同角度分析化学平衡，建构平衡问题认知模型。
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• 认识到化学平衡思想广泛应用于各个领域。
4．教学实践表明，符合学生认知规律的概念教学可以让学生更容易理解化学概念。通过手持技术与探究式学习有机整合，传统实验与数字化信息技术齐头并进，学生的证据意识加强，在感受高新科技气息的同时也从动态角度对化学变化有了更本质的认识。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
