《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提到,各學(xué)科基于學(xué)科本質(zhì)凝練了學(xué)科核心素養(yǎng),明確了學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)學(xué)科課程后應(yīng)達(dá)成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力?;瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”五個方面的內(nèi)容。因此,在化學(xué)課堂教學(xué)中,學(xué)科核心素養(yǎng)必須以具體的化學(xué)知識為依托,讓學(xué)生在獲得知識的過程中形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。下面,筆者以示例的形式,談一談化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的“變化觀念與平衡思想”在教學(xué)中的具體應(yīng)用。

一、變化觀念

示例1:在人教版化學(xué)必修2《原電池》的教學(xué)中,筆者引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究原電池的反應(yīng)原理,使其了解化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的變化觀念。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

1.對比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②

實(shí)驗(yàn)①中,學(xué)生將銅片、鋅片同時插入稀硫酸中,但它們之間不接觸,銅片沒有變化,鋅片表面有氣泡產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)②中,學(xué)生把銅片、鋅片用導(dǎo)線連接后(或接觸),銅片表面就有了氣泡,這說明用導(dǎo)線連接(或接觸)后,電極間構(gòu)成了閉合回路,形成了原電池裝置,發(fā)生了原電池反應(yīng),并且鋅片在實(shí)驗(yàn)②中腐蝕的速度更快。學(xué)生通過對比就會發(fā)現(xiàn):物質(zhì)是在不斷運(yùn)動和變化的,發(fā)生化學(xué)變化是有一定條件的。

2.對比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)③

實(shí)驗(yàn)①中沒有發(fā)生原電池反應(yīng),而實(shí)驗(yàn)③中電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明發(fā)生了原電池反應(yīng),在反應(yīng)過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能。學(xué)生通過對比發(fā)現(xiàn):物質(zhì)在化學(xué)變化時能量通常會出現(xiàn)變化,有的是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能,有的是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能,有的則發(fā)生了其他形式的能量變化。

二、平衡思想

示例2:在人教版化學(xué)選修4《化學(xué)平衡》一課中,筆者引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究外界條件對化學(xué)平衡的影響,幫助學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的平衡思想。學(xué)生通過探究教材相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出:如果參加反應(yīng)物的濃度、壓強(qiáng)、溫度等其中一個條件發(fā)生改變時,化學(xué)反應(yīng)的速率就會改變,原化學(xué)平衡就會受到破壞,新的化學(xué)平衡就會產(chǎn)生。此外,如果影響平衡的任何一種條件發(fā)生了變化,平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動,即“勒夏特列平衡移動原理”。該平衡思想除了適用于化學(xué)平衡外,還適用于弱電解質(zhì)的電離平衡、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、水解平衡等,是理論性很強(qiáng)的化學(xué)學(xué)科思想,貫穿整個高中化學(xué)教學(xué)的始終。在實(shí)際生活中,我們常常通過適當(dāng)增加廉價反應(yīng)物的濃度,使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,從而提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率,以降低生產(chǎn)成本。

三、變化觀念與平衡思想在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

示例3:在《工業(yè)合成氨》一課中,筆者引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)際結(jié)合起來,了解變化觀念與平衡思想在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

氨是化肥和有機(jī)化工的主要原料,氮?dú)馀c氫氣生成氨氣是一個典型的可逆反應(yīng)。在生產(chǎn)中,如何控制這個動態(tài)平衡,使氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生反應(yīng),盡可能多地、盡可能快地轉(zhuǎn)化成氨氣?就涉及以下化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的問題。第一,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。從理論上來看,氨的合成在較高壓強(qiáng)下進(jìn)行比較有利,但在實(shí)際生產(chǎn)中,壓強(qiáng)越大需要的動力就越大,對材料的要求也越高,這就會在無形中增加很多生產(chǎn)成本。受動力、材料、設(shè)備的影響,我國合成氨廠的壓強(qiáng)一般是20MPa~50MPa。第二,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。從理論上來看,氨的合成在較低溫度下進(jìn)行比較有利,但溫度過低,反應(yīng)速率就會變慢,且在500℃時催化劑鐵觸媒的活性最大。在實(shí)際生產(chǎn)中,合成氨廠一般會將溫度控制在500℃。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中,我們要多角度、動態(tài)地分析問題,既要考慮化學(xué)反應(yīng)中平衡思想的理論知識,又要結(jié)合其他方面的實(shí)際情況,統(tǒng)籌兼顧,更好地解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。

化學(xué)來源于生活,又回歸于生活。在高中化學(xué)教學(xué)過程中,教師要兼顧多個方面,將理論與實(shí)際充分結(jié)合起來,還要充分體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個方面,以此培育學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng),提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,提高化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。

作者單位 西安市閻良區(qū)教學(xué)研究室

責(zé)任編輯:張 言