例谈随机通达教学法在高中化学习题教学中的应用

陈景娟

摘要：将随机通达教学法应用于高中化学教学中，以期对课程中的重点、难点从不同侧面、层次及不同情景进行剖析，使学生对内容获得深入的理解，从初级学习发展到高级学习，促进学生思维能力的培养。

关键词：随机通达教学；化学反应速率；化学平衡；高中化学教学

文章编号：1005–6629（2014）2–0055–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

随机通达教学方法（Random Access Instruction）是由美国学者斯皮罗（Spirco）于20世纪90年代初提出的。该方法基于认知灵活性理论，认为学生在学习过程中概念或知识的构建要在不同时间、不同情境下多次进行，每次的目的不同，分别着眼于问题的不同侧面，从而获得对事物不同侧面的新的理解，使学习者对概念、知识的理解更加完整、全面。随机通达教学方法适用于概念的分层建构，特别是复杂概念分层建构及高级学习，它提倡让学生主动参与、介入，自然生成，强调学习情境的重要性，反对机械式、“填鸭式”地分层构建所学的复杂概念[1]。高中化学有部分知识较为复杂，学生难以一次性地理解到位、全面，比如《化学反应速率和化学平衡》这一章节。寻求一种对复杂概念解析、建构的有效方法是广大教师梦寐以求的，合理、科学地运用随机通达教学方法将使这一梦想成为可能。

本文以高中化学《化学反应速率和化学平衡》的随机通达教学案例简要阐述随机通达教学在高中化学教学中的应用，以期为高中化学复杂概念及知识的教学起到抛砖引玉的作用。

1 随机通达教学法在化学反应速率内容教学中的应用

化学反应速率教学主要包含反应速率的表示和测定，反应速率的各种影响因素，反应速率图像以及应用等，而外界因素对化学反应速率影响的ν-t图尤其使诸多学生感到困惑。下面就如何使用随机通达教学法深入浅出地阐述反应速率的ν-t图知识点进行举例说明。

针对该知识点，教师可以在传授相关基本理论知识后，依据实际的教学因素（如教学进度、时间及情景等）分三个层次进行习题教学设计，三个层次难度逐步加深，所需的背景知识越来越多。

第一层次：给定具体的化学方程式及其相应的速率与时间关系图（ν-t图），即确定反应物、反应物状态（气、液、固）、化学计量比。

第二层次：给予不确定的化学方程式及其相应的速率与时间关系图（ν-t图），即反应物的组成、状态、计量比，其中一种或多种参数未知。

第三层次：给予具体的化学方程式，同时提供不完整的ν-t图，甚至纵坐标代表的可能是ν逆或ν正等多种非常规情形。

这三个层次的实例分别见例1、2、3。

例2 对于可逆反应X+Y W+Z，在t1时刻增大压强，正逆反应速率随时间变化如图1（ν代表速率，t代表时间），则有关X、Y、W、Z的状态说法正确的是（ ）

A.X、Y、W为气体，Z不是气体

B.X、Y为气体，W、Z中有一种是气体

C.W、Z为气体，X、Y中有一种是气体

D.W、Z中有一种为气体，X、Y中有一种是气体

例3 一定温度下，在1 L的密闭容器中发生如下反应：A（s）+2B（g） 2C（g），ΔH

A.t1时改变的条件是降低温度，平衡向逆方向移动

B.t2时改变的条件可能是增大物质C的浓度，t2时ν正减小，平衡向正方向移动

C.t3时可能是减压，平衡不移动

例3是一道比较综合、灵活的题目，解决这类图像题时要注意几点：一是注意题给反应物A是固体；二是图像中给出的纵坐标是用ν逆来表示的；三是在对化学反应速率的影响因素讨论时需把整张图补齐后再分析。四是浓度改变时，反应速率图像的变化中，ν正或ν逆是连续的，无跳跃性；温度、压强改变时其图像中ν正或ν逆是不连续的，有跳跃性。解答该题时，先将整张图补齐（如图3），学生就容易分析该题的解题思路。以t1时刻为例，ν逆逐渐增大，说明平衡向正方向移动，那么ν正随着反应的进行是逐渐减小的。ν正的变化有两种情况，一种是瞬间减小，另一种是瞬间速率不变，即从起点减小。而化学反应速率的减小可能由于降温、减压、减小浓度。因为该反应为气体体积不变的反应，反应前后气体的物质的量不变，所以改变压强不能引起平衡发生移动，因此t1时可能是降低温度，也可能是减小反应物B的浓度。同理可以分析t2是增大C的浓度或是升温，平衡逆向移动；t3是减小压强，平衡不移动；t4是使用催化剂，只能加快化学反应速率，但不能使平衡发生移动，故B、C的物质的量不变。因此选C。

以上三题是关于化学反应速率与化学平衡图像题，设计的出发点是要求学生理解、掌握外界因素对化学反应速率的影响，从而导致平衡如何移动。例1源于基础知识，学生只要知道外因对化学反应速率的影响及化学平衡移动图像中的时间速率图，重在基础知识的掌握。例2是在例1的基础上，能力要求提高了，学生不仅要掌握外因对化学平衡移动的影响，同时要掌握外界条件对化学反应速率影响的应用范围（温度适用于任何状态的物质，压强只适用于气态物质，浓度适用于液态及气态）和注意事项（即外界因素能影响化学反应速率但不一定能导致已达到平衡的化学反应发生移动，例如改变压强使平衡发生移动只针对有气体物质参加的化学反应，并且化学反应前后气体的体积要发生变化）。例3是在例1和例2的基础上的发展与延伸，题型较新颖，与众不同的是，图中只画出了逆反应速率，要求学生要懂得画正逆反应速率的变化，能力要求高。经过这样多且不简单重复的层次训练，由易到难，让学生不断思考、思维碰撞，深刻体会到化学反应速率有关图像的解题思路。

2 随机通达教学法在化学平衡内容教学中的应用

化学平衡知识点方面，本文重点以化学平衡中物质的转化率与反应体系的温度、时间、压强关系图为例说明随机通达教学法的应用。该知识点涉及的知识理论性、抽象性强，是教学的一个重点，也是一个难点。为了让学生能更透彻地理解，教师在教学设计时可以从以下几个层次进行教学设计，逐渐提高题目的难度。

第一层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，比较压强大小。

第二层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，求化学计量数。

第三层次：根据已知的可逆反应，及相应的物质的转化率、压强、时间图，比较温度、压强大小，确定化学计量数关系，判断是否放热、吸热反应。

第四层次：根据恒压线，比较压强大小，明确纵坐标表示的意义。

这四个层次的例题分别见例4、5、6、7。

例4 对于可逆反应M（g）+2N（g） 2P（g），在压强

习题解析：例4根据外界因素对化学反应速率的影响，增大压强，升高温度，化学反应速率加快，达到平衡所需时间越短，由图4可知在P2下达到平衡所需的时间短，故压强较大。例5反应体系压强增加越大，反应速率就会变得越快，反应体系就越快达到平衡，可知P2>P1，再根据图像，压强越大，物质A的转化率反而越小得出，正反应为气体体积增大的方向，所以n>3。选B。例6此类题型可以从两个方面入手，即相同压强和相同温度情况。先将图中三条曲线从上到下依次标为1、2、3。由曲线1和2可得，在相同的压强（P2）下，曲线2的N%在更短的时间内到达稳定状态，即先达平衡状态，可以推出T1>T2；由曲线1、2的相互位置还可以看出，N%在T2时比T1大，根据勒夏特列原理，即降低温度平衡向逆方向移动，得出逆反应为放热，正反应为吸热。从曲线2和3可得，在相同的温度（T1）下，曲线2的N%也是在更短的时间内先达平衡状态，可以推知P1T2，a+b

上述四题都是有关化学平衡的图像题，笔者设计这些题目旨在让学生经过分层次的训练，由简单到复杂，学会化学平衡移动的解题思路：第一是分析坐标系，明白纵坐标和横坐标所表示的物理量及含义；第二是根据可逆反应的特性，分析反应是吸热还是放热反应，反应前后气体体积如何变化，同时分析各物质的聚集状态，关注反应体系中是否有纯液体或纯固体物质；第三是分析化学反应速率的变化趋势同时与外界条件联系起来；第四是看清曲线的走势，特别留意曲线的拐点、起点和终点；第五是知道先出现拐点先达到平衡。比如，在物质的转化率与时间关系图上，先出现拐点的反应体系先达到化学平衡，由此可推知该曲线所代表的是较高的温度和较大的压强；第六是讨论三个或多个变量关系时，先假定某一变量固定的情况再分析另外两个的关系。

四个例题中，例4属于简单题，是较为常见的化学平衡图像。例5对学生的能力要求有所提高，学生不仅要掌握外因对化学平衡移动的影响，同时要掌握外界条件对化学平衡移动的应用范围以及注意事项。例6较例4和例5复杂，能力要求更高。例7则考察学生综合应用能力，对知识的要求更全面，需要融会贯通。这样，借助多种不同层次的转化率（百分含量）与时间、压强、温度关系图，从不同侧面完成了化学平衡图像知识点的教学，学生对此知识点可形成了较为全面、系统的认识。

随机通达教学法在强调分层次教学的同时，也提倡教师创设必要的情境。创设情境让学生主动发现问题，自由思考，进而产生更深层次问题，最后教师在与学生的互动中解决问题。在本文的化学平衡案例中，教师在创设学生主动发现问题情境时，可以先借助多媒体展示某一反应在不同压强或不同温度下的实验现象、实验结果，诱导学生进行主动思考，可以采取头脑风暴法使学生产生诸多的解释或疑问。教师对这些解释或疑问进行分类整理，并在与学生的互动中完成概念解析及疑问解答，最终完成对复杂知识的理解与建构。

3 运用随机通达教学时的注意事项

（1）随机通达教学首先是一种教学方法，教学应该是以学生为主体的，因此随机通达教学也必须以学生为主体，让学习过程成为学生、教师、情景相互对话的过程，使学生主动构建对学习内容的理解。

（2）随机通达教学是根据不同的情景引导学生从不同侧面进行研究与讨论，这就要求教师日常多注意课本内容和社会生活、实践等之间的关联，并能多层次地开展教学设计，帮助学生构建新知识体系。

随机通达教学法因其具备情景式、多层次、灵活性教学以及符合人类认知特点等多方面优势，因此它迎合了化学教学的需要。本文通过一些案例说明该教学法的实际应用，以期拓展随机通达教学法在化学教学中的应用，同时也为化学教学实践提供借鉴。

参考文献：

[1]邓湘文.随机通达教学策略在大学商务英语教学中的运用[J].当代教育科学，2008，（13）：60-61.

第一层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，比较压强大小。

第二层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，求化学计量数。

第三层次：根据已知的可逆反应，及相应的物质的转化率、压强、时间图，比较温度、压强大小，确定化学计量数关系，判断是否放热、吸热反应。

第四层次：根据恒压线，比较压强大小，明确纵坐标表示的意义。

这四个层次的例题分别见例4、5、6、7。

例4 对于可逆反应M（g）+2N（g） 2P（g），在压强

习题解析：例4根据外界因素对化学反应速率的影响，增大压强，升高温度，化学反应速率加快，达到平衡所需时间越短，由图4可知在P2下达到平衡所需的时间短，故压强较大。例5反应体系压强增加越大，反应速率就会变得越快，反应体系就越快达到平衡，可知P2>P1，再根据图像，压强越大，物质A的转化率反而越小得出，正反应为气体体积增大的方向，所以n>3。选B。例6此类题型可以从两个方面入手，即相同压强和相同温度情况。先将图中三条曲线从上到下依次标为1、2、3。由曲线1和2可得，在相同的压强（P2）下，曲线2的N%在更短的时间内到达稳定状态，即先达平衡状态，可以推出T1>T2；由曲线1、2的相互位置还可以看出，N%在T2时比T1大，根据勒夏特列原理，即降低温度平衡向逆方向移动，得出逆反应为放热，正反应为吸热。从曲线2和3可得，在相同的温度（T1）下，曲线2的N%也是在更短的时间内先达平衡状态，可以推知P1T2，a+b

上述四题都是有关化学平衡的图像题，笔者设计这些题目旨在让学生经过分层次的训练，由简单到复杂，学会化学平衡移动的解题思路：第一是分析坐标系，明白纵坐标和横坐标所表示的物理量及含义；第二是根据可逆反应的特性，分析反应是吸热还是放热反应，反应前后气体体积如何变化，同时分析各物质的聚集状态，关注反应体系中是否有纯液体或纯固体物质；第三是分析化学反应速率的变化趋势同时与外界条件联系起来；第四是看清曲线的走势，特别留意曲线的拐点、起点和终点；第五是知道先出现拐点先达到平衡。比如，在物质的转化率与时间关系图上，先出现拐点的反应体系先达到化学平衡，由此可推知该曲线所代表的是较高的温度和较大的压强；第六是讨论三个或多个变量关系时，先假定某一变量固定的情况再分析另外两个的关系。

四个例题中，例4属于简单题，是较为常见的化学平衡图像。例5对学生的能力要求有所提高，学生不仅要掌握外因对化学平衡移动的影响，同时要掌握外界条件对化学平衡移动的应用范围以及注意事项。例6较例4和例5复杂，能力要求更高。例7则考察学生综合应用能力，对知识的要求更全面，需要融会贯通。这样，借助多种不同层次的转化率（百分含量）与时间、压强、温度关系图，从不同侧面完成了化学平衡图像知识点的教学，学生对此知识点可形成了较为全面、系统的认识。

随机通达教学法在强调分层次教学的同时，也提倡教师创设必要的情境。创设情境让学生主动发现问题，自由思考，进而产生更深层次问题，最后教师在与学生的互动中解决问题。在本文的化学平衡案例中，教师在创设学生主动发现问题情境时，可以先借助多媒体展示某一反应在不同压强或不同温度下的实验现象、实验结果，诱导学生进行主动思考，可以采取头脑风暴法使学生产生诸多的解释或疑问。教师对这些解释或疑问进行分类整理，并在与学生的互动中完成概念解析及疑问解答，最终完成对复杂知识的理解与建构。

3 运用随机通达教学时的注意事项

（1）随机通达教学首先是一种教学方法，教学应该是以学生为主体的，因此随机通达教学也必须以学生为主体，让学习过程成为学生、教师、情景相互对话的过程，使学生主动构建对学习内容的理解。

（2）随机通达教学是根据不同的情景引导学生从不同侧面进行研究与讨论，这就要求教师日常多注意课本内容和社会生活、实践等之间的关联，并能多层次地开展教学设计，帮助学生构建新知识体系。

随机通达教学法因其具备情景式、多层次、灵活性教学以及符合人类认知特点等多方面优势，因此它迎合了化学教学的需要。本文通过一些案例说明该教学法的实际应用，以期拓展随机通达教学法在化学教学中的应用，同时也为化学教学实践提供借鉴。

参考文献：

[1]邓湘文.随机通达教学策略在大学商务英语教学中的运用[J].当代教育科学，2008，（13）：60-61.

第一层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，比较压强大小。

第二层次：根据给定的可逆反应，及相应物质的转化率、压强、时间图，求化学计量数。

第三层次：根据已知的可逆反应，及相应的物质的转化率、压强、时间图，比较温度、压强大小，确定化学计量数关系，判断是否放热、吸热反应。

第四层次：根据恒压线，比较压强大小，明确纵坐标表示的意义。

这四个层次的例题分别见例4、5、6、7。

例4 对于可逆反应M（g）+2N（g） 2P（g），在压强

习题解析：例4根据外界因素对化学反应速率的影响，增大压强，升高温度，化学反应速率加快，达到平衡所需时间越短，由图4可知在P2下达到平衡所需的时间短，故压强较大。例5反应体系压强增加越大，反应速率就会变得越快，反应体系就越快达到平衡，可知P2>P1，再根据图像，压强越大，物质A的转化率反而越小得出，正反应为气体体积增大的方向，所以n>3。选B。例6此类题型可以从两个方面入手，即相同压强和相同温度情况。先将图中三条曲线从上到下依次标为1、2、3。由曲线1和2可得，在相同的压强（P2）下，曲线2的N%在更短的时间内到达稳定状态，即先达平衡状态，可以推出T1>T2；由曲线1、2的相互位置还可以看出，N%在T2时比T1大，根据勒夏特列原理，即降低温度平衡向逆方向移动，得出逆反应为放热，正反应为吸热。从曲线2和3可得，在相同的温度（T1）下，曲线2的N%也是在更短的时间内先达平衡状态，可以推知P1T2，a+b

上述四题都是有关化学平衡的图像题，笔者设计这些题目旨在让学生经过分层次的训练，由简单到复杂，学会化学平衡移动的解题思路：第一是分析坐标系，明白纵坐标和横坐标所表示的物理量及含义；第二是根据可逆反应的特性，分析反应是吸热还是放热反应，反应前后气体体积如何变化，同时分析各物质的聚集状态，关注反应体系中是否有纯液体或纯固体物质；第三是分析化学反应速率的变化趋势同时与外界条件联系起来；第四是看清曲线的走势，特别留意曲线的拐点、起点和终点；第五是知道先出现拐点先达到平衡。比如，在物质的转化率与时间关系图上，先出现拐点的反应体系先达到化学平衡，由此可推知该曲线所代表的是较高的温度和较大的压强；第六是讨论三个或多个变量关系时，先假定某一变量固定的情况再分析另外两个的关系。

四个例题中，例4属于简单题，是较为常见的化学平衡图像。例5对学生的能力要求有所提高，学生不仅要掌握外因对化学平衡移动的影响，同时要掌握外界条件对化学平衡移动的应用范围以及注意事项。例6较例4和例5复杂，能力要求更高。例7则考察学生综合应用能力，对知识的要求更全面，需要融会贯通。这样，借助多种不同层次的转化率（百分含量）与时间、压强、温度关系图，从不同侧面完成了化学平衡图像知识点的教学，学生对此知识点可形成了较为全面、系统的认识。

随机通达教学法在强调分层次教学的同时，也提倡教师创设必要的情境。创设情境让学生主动发现问题，自由思考，进而产生更深层次问题，最后教师在与学生的互动中解决问题。在本文的化学平衡案例中，教师在创设学生主动发现问题情境时，可以先借助多媒体展示某一反应在不同压强或不同温度下的实验现象、实验结果，诱导学生进行主动思考，可以采取头脑风暴法使学生产生诸多的解释或疑问。教师对这些解释或疑问进行分类整理，并在与学生的互动中完成概念解析及疑问解答，最终完成对复杂知识的理解与建构。

3 运用随机通达教学时的注意事项

（1）随机通达教学首先是一种教学方法，教学应该是以学生为主体的，因此随机通达教学也必须以学生为主体，让学习过程成为学生、教师、情景相互对话的过程，使学生主动构建对学习内容的理解。

（2）随机通达教学是根据不同的情景引导学生从不同侧面进行研究与讨论，这就要求教师日常多注意课本内容和社会生活、实践等之间的关联，并能多层次地开展教学设计，帮助学生构建新知识体系。

随机通达教学法因其具备情景式、多层次、灵活性教学以及符合人类认知特点等多方面优势，因此它迎合了化学教学的需要。本文通过一些案例说明该教学法的实际应用，以期拓展随机通达教学法在化学教学中的应用，同时也为化学教学实践提供借鉴。

参考文献：

[1]邓湘文.随机通达教学策略在大学商务英语教学中的运用[J].当代教育科学，2008，（13）：60-61.