基于深度学习的项目式概念教学[]——以“化学反应的限度”为例

发表时间:2020/12/16   来源:《教学与研究》2020年9月第25期   作者:肖丽华
[导读] 本文以“化学反应的限度”为例,以实验探究、多媒体技术辅助教学,就项目式概念教学、深度学习进行一些初步的探讨。
        肖丽华
        福建省石狮市石光中学  362700
        摘  要  本文以“化学反应的限度”为例,以实验探究、多媒体技术辅助教学,就项目式概念教学、深度学习进行一些初步的探讨。
        关键词  深度学习;项目式教学;化学学科核心素养
        概念教学是高中化学教与学中一个非常重要的环节,学生对概念的理解正确与否将直接影响到其它知识的学习与应用,本文以“化学反应的限度”概念教学为载体,对“化学平衡的建立”进行深度学习,以培养学生的核心素养,训练学生的高阶思维,建立学习化学概念的一般模型。
        1  教材和学情分析
        1.1 教材分析  本节课是苏教版《化学2》专题2第一单元第二节的教学内容,主要研究可逆反应存在反应限度,以及可逆反应达到反应限度时建立的化学平衡状态。高中化学中的弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡、沉淀溶解平衡等都属于化学平衡中的一种,化学平衡的学习将对这些知识起着引领和指向的作用,是高中化学中又一个核心概念的教学。通过前面的学习,学生已经知道了有些反应为可逆反应,但并不明确什么是可逆反应,可逆反应又具有什么样的特征,更不知道反应限度和化学平衡状态,本节课就是要对这些概念进行深度学习,让学生逐步建立化学平衡及平衡移动的知识体系,为今后各种平衡的学习奠定坚实的基础。
        1.2 学情分析  经过初三及高一年上学期的化学学习,学生已经储备了一定的化学知识,也能在学习中提出自己的疑惑并进行分析、讨论、解决,已经具备了对某一概念进行深度学习的知识基础和学习能力。但是,化学反应的限度、化学平衡状态这些概念都比较抽象,学生理解起来较为困难,直接讲述效果不好,要让学生通过实验探究、小组讨论、证据推理来体验一次深度学习的过程,让学生从体验中获得对知识理解与感悟,这对学生核心素养的培养也是非常有好处的。
        2  教学设计思路
        化学反应的限度、化学平衡状态这些概念都比较抽象,本教学设计将其分解为三个子项目,逐个突破,深度学习。首先,通过工业事实“即使CO与铁矿石长时间接触,炼铁排出的尾气中还是含有一定量的CO”提出反应限度的概念,再通过教材的【活动与探究】让学生从FeCl3溶液与KI溶液反应的实验中真切的感受到反应限度的存在,引导学生正确认识可逆反应的限度问题,利用实验数据分析帮助学生理解化学平衡是如何建立的。为了激发学生学习兴趣,帮助学生理解抽象的概念,还适当地增加了多媒体教学技术和生活实例等。
        3  教学过程
        本节课以“化学反应的限度”为总项目,经过教师的引导、学生的讨论逐级分解为3个子项目,通过学生的实验探究、合作交流等进行深度学习。
        3.1  子项目1:感受反应限度的存在  以工业生产中“即使CO与铁矿石长时间接触,炼铁排出的尾气中还是含有一定量的CO”为探究起点,提出许多反应都存在一定的可逆性,反应“2Fe3+ + 2I—  2Fe2+ + I2”也为可逆反应。

请同学们思考:要如何证明“2Fe3+ + 2I—  2Fe2+ + I2”为可逆反应?参照教材的【活动与探究】讨论并设计出自己的实验方案加以验证。经过讨论,同学们体会到了教材的设计意图:“取5ml 0.1mol/L KI溶液,滴入5~6滴0.1mol/L FeCl3溶液”是为了控制KI过量,探究在KI过量时FeCl3是否完全反应。大多数学生按照教材的实验设计认真进行实验,少数学生对教材实验稍加改动。
        3.1.1  检验生成物  Fe2+和 I2同时生成,只要检验其中的一种即可。将上述溶液分成两份,往其中一份溶液中滴加淀粉溶液,可以看到溶液变蓝色,说明反应有I2单质生成,即反应体系中存在生成物。
        3.1.2  检验反应物  因为KI过量,只要证明有Fe3+存在就可以说明反应物不能完全转化为生成物。教材采用先加入CCl4萃取I2后取上层清液,滴加KSCN溶液检验Fe3+,可以看到溶液呈浅红色。少数学生经查阅资料发现:在本实验中用K4Fe(CN)6溶液检验Fe3+现象更明显、操作更简单,于是往上述另一份溶液中滴加K4Fe(CN)6溶液,看到蓝色沉淀,说明反应体系中存在Fe3+即存在反应物。
        反应体系中反应物与生成物共存,证明“2Fe3+ + 2I—  2Fe2+ + I2”反应物不能完全转化为生成物,该反应为可逆反应,并且存在反应限度。
        3.2  子项目2:化学平衡状态的建立  为什么可逆反应会存在反应限度?以“2Fe3+ + 2I—  2Fe2+ + I2”的一组实验数据为例,引导学生分析:反应初始时,反应物浓度1.00 mol/L而生成物浓度为0,此时大于,因此反应物浓度逐渐减小生成物浓度不断增大;当反应进行到10s时反应物、生成物浓度都保持不变,此时反应物、生成物的消耗速率与生成速率相等,等于;由于等于,又使从反应物、生成物的浓度一直保持不变,该状态为化学平衡状态。学生画出图,从而突破“为什么反应物不能完全转化为生成物”这一难点,理解了可逆反应为什么会存在反应限度、化学平衡状态是如何建立等。
                 
        3.3  子项目3:化学平衡状态的特征  从图中可以看到,当反应到达反应限度建立化学平衡状态时正逆反应速率相等但不为0,反应仍然在进行没有停止,化学平衡是一种动态平衡,类比于生活中的蓄水池,当进水速度和出水速度相等时,蓄水池的水量不变,表面静止但实际是动态的平衡。达到化学平衡状态时各物质的浓度保持不变,但若外界条件改变使正逆反应速率不相等,则化学平衡状态会被破坏,所以化学平衡状态的特征可归纳为“等、动、定、变”。
        4  教学反思
        基于深度学习理念,本节课以“即使CO与铁矿石长时间接触,炼铁排出的尾气中还是含有一定量的CO”为问题情境,对化学平衡的建立进行项目式教学,学生在真实的实验探究中感受到化学反应限度的存在,在对化工实验数据的分析和画图中理解了化学平衡的建立过程,在与同学的交流与讨论中总结出了化学平衡状态的特征,学生深度参与整个学习过程,主动参与每个子项目的研究与学习,在深度参与中深度理解化学反应的限度,逐渐建构化学平衡知识体系。在这个过程中,知识得到落实和应用,能力得到锻炼和培养,素养得以形成和提升。
福建省中小学名师名校长培养工程专项课题“深度学习视域下化学核心素养培养的案例研究”(课题立项编号 SGC18—31)阶段研究成果之一
        
       
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