核心素养视域下变化观念与平衡思想的构建策略

周卫华

摘要：“变化观念与平衡思想”的建构作为高中化学核心素养之一，迫切要求教师在日常教学实践中探索出培养策略。本文从如何引导学生理解变化观念、强化变化观念与平衡思想、完成知识的迁移与应用等方面出发，就联系生活实例、观察实验现象、分析曲线图示、借助信息技术、绘制思维导图、开展专题探究等具体的教学策略展开探究，以帮助学生逐步形成学科意识，建构变化观念与平衡思想，进而为化学学科核心素养的培养奠定基础。

关键词：高中化学;核心素养;变化观念;平衡思想

在高中化学教学过程中，教师要帮助学生认识化学反应中物质的变化与运动，明确在反应过程中所历经的知识原理，以及物质变化的实质反应;运用多维度抽象思维理解反应变化过程中反应速率的变化可以通过改变反应条件而改变;认知化学反应的客观规律，并且能够运用到实际问题解答过程中，促进知识的迁移应用。这些是构建学生“变化观念与平衡思想”、培养核心素养所历经的全部过程，也是教师在高中化学教学过程中要抓好、抓实的教学思路。

1   联系生活实例，理解概念内涵

概念内涵要基于辩证角度思考，其本就是抽象的，结果是已经发生的改变，而其中微观的变化是学生用肉眼观察不到的，要求学生从宏观角度考虑这些概念实质，则过于抽象。因此，笔者认为，可以通过联系生活实际的方式，将微观的“化学”嵌入类似原理的现实载体中，从而理解内涵与实质，达到发展学生核心素养的根本目的。

例如，在“勒夏特列原理”的讲解过程中，在笔者叙述到“勒夏特列原理”主要是指在可逆反应中，如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度等）时，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。其实学生在分析该原理时，也能够明白其所指的意思是当可逆反应中的平衡被外界条件破坏后，需要再次达到新的平衡。而笔者发现，让学生理解平衡移动方向时，基于学生的抽象能力薄弱，无法辩证地分析变化量，“朝着减弱这种改变的方向移动”是学生的思维瓶颈，因为从哲学角度来讲，改变已经是必然结果，但是否能够突破思维瓶颈，成为学生是否能够建立变化观念与平衡思想的关键。笔者便采用联系生活实际的方式，让学生想象人在跑步机上跑步的情景，当人突然加速，跑步机不加速时，会出现什么情况？随后将跑步机也加速，又会如何？学生联系实际，认识到当人突然加速时，会在跑步机上匀减速前进，当跑步机也加速时，人会匀减速后退，最后当人与跑步机速度相同时，便会相对静止。再回归到“勒夏特列原理”的探究中，学生则明白，原理就是不同程度地改变速度，一旦速度发生改变，平衡就会被破坏，当速度重新相同时，则达到新的平衡，学生便理解了概念的内涵与实质。

随着化学学习的不断深入，很多学生深感化学学科的抽象性强，难度很大。但实际上，化学是一门与实际生活关联性很强的学科，教师要善于在开展化学教学时将化学知识与生产、生活联系起来，引导学生认识到生活中有许多现象都可以用化学原理进行分析与解释，体会到化学在解决实际问题中的重要价值，进而提高学生从复杂问题中提炼出化学问题并解决实际问题的能力。

2   观察实验现象，发现隐性规律

要想引导学生理解可逆反应，更好地构建变化观念与平衡思想，教师可以让学生进行实验操作，这是帮助学生快速理解可逆反应原理与寻找化学规律比较直接的教学方式。因此，教师要重视实验教学在化学教学中的重要作用，结合教学内容为学生提供实验操作与探究的机会，使学生在自主实验过程中经历知识的形成过程，深化化学思想方法。

例如，在“勒夏特列原理”章节内容的课后实验环节，笔者没有选择一笔带过，而是带领学生按照探究中的实验步骤，准备好教学器具，引导其动手操作，观察实验中的现象。该实验探究主要研究了在铬酸钾与重铬酸钾之间相互转换的可逆反应，在实验过程中进行探究。学生在分析了该反应后，认为该实验主要围绕2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O的探究展开。第一步，先在该反应实验中滴入NaOH溶液，观察溶液颜色从黄色变为橙红色，再逐渐滴入HNO3溶液，学生发现溶液颜色从橙红色变为黄色。此时，笔者便引导学生描述实验现象。学生根据已经掌握的概念理论，进行判断，首先在溶液中加入NaOH溶液，本质为向溶液中引入了OH-离子，破坏了其原有的平衡，使得CrO42-离子浓度增大，CrO72-离子浓度降低，使平衡向左移;而向溶液中滴入HNO3溶液，则是向溶液中引入H+离子，使得CrO72-离子浓度增大，CrO42-离子浓度降低，平衡向右移动。在总结出实验结论后，学生便认识了另一个规律，在其他条件不变的情况下，增大（减小）反应物浓度或减小（增大）生成物浓度，平衡朝着正（逆）反应方向移动，并通过实验方式，再次验证了这一规律的可行性。

实验教学是化学教学中重要的组成部分。在实际教学中，部分教师会感到实验教学的可操作性不强，实验效果不明显，但这并不是在化学教学中忽视实验操作的理由。作为高中化学教师，我们要不断发挥教学思考力，对传统的、可行性不強、效果不明显的实验进行改进与创新，优化实验教学策略，真正发挥实验教学的积极效用。

3   分析曲线图示，指导迁移应用

在变化观念与平衡思想的构建过程中，离不开化学平衡图像。图像往往能够反映一部分数据，但要想发挥图像教学在理解新知识、解决化学问题方面的作用，关键在于学生是否能够在已知图像中获取关键信息，能够通过数据简单直观地绘制出平衡图像。

例如，在探究反应物浓度对平衡速率的影响时，教师可以给出相应的图线引导学生进行探索。学生在分析中了解到，图示曲线其实就是控制变量法的另一种表达方式，演绎了变化因素对反应速率的影响，笔者在教学识别曲线时，要系统地为学生总结需要注意的事项，如认清图示横、纵坐标表示的物理量;看清起点及变化趋势;关注曲线中“平”“抖”情况;理解原点、拐点、极值点的意义。之后，笔者便给出一些习题，让学生进行知识迁移与应用，如I2在KI溶液中存在的平衡反应，采用I3-与温度T的图像，让其自主判断，看其是否能够从图像中获取信息。学生首先列出离子方程式，再确定变化因素，发现随温度升高I3-离子浓度下降，判断出该反应熵是否大于0，再通过曲线图示判断在不同温度下，反应平衡常数K的大小，以及某一状态时，正反应与逆反应速率的大小，成功完成知识的迁移应用。

在核心素养视域下构建学生的变化观念与平衡思想，要充分了解学生的思维水平，尽量使用符合其认知能力的教学方式，将抽象内容用联系生活、观察现象的形式剥离出其表征，学生的核心素养能力才能不断提升。因此，教师在教学较为抽象、理解难度大的化学知识内容时，要善于利用分析曲线图示的方式，将抽象的“数”与形象的“形”有意识地结合起来，引导学生掌握数形结合的思想方法，促使学习相关化学知识、解决同类化学题目的良性迁移。

4   借助信息技术，调动心理内驱

信息技术、实验探究与高中化学教学有机融合已经成为化学课堂改革与创新的重要途径。鉴于信息技术交互性、个性化及动态性强的独特优势，教师在渗透变化观念与平衡思想的过程中，要善于思考信息技术与化学学科教学的关系，巧妙利用信息技术的工具性价值，通过变静态为动态，将微观过程以宏观模拟的方式，让学生能够直观形象地认识微观世界，了解化学变化的实质，进而逐步形成與强化化学变化观念与平衡思想，增强学生学习化学知识的兴趣与积极性。

例如，在教学“电子云”这一化学内容时，由于这一化学概念的抽象性较强，很多学生学习起来难度较大。所以，笔者在开展教学时引入了信息技术手段，为学生制作了电子云的动画课件。在具体教学中，笔者在讲解概念时可以结合电子在原子核周围快速而无规则地出没的效果，按下暂停键，让学生直观地看到在原子核周围运动电子的数量。随后取消暂停，让电子重新运动起来，再多次暂停让学生进行观察，归纳得出每次停止时，电子所在的位置不完全一样，但绝大多数情况下，1个电子均停在离核较近的区域内，由此带领学生从宏观和微观两个维度认识电子云及原子轨道，总结宏观物体的运动特征，并让学生描画它们的运动轨迹，准确测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度;物体的运动特征体现在质量极小、运动空间极小、极高速运动三个方面，这样学生能更好地理解电子云就是电子在核外空间出现机会（概率）多少的形象化描述，其概念分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作“电子云”，这样借助信息技术的动态化、直观化展示，可以让学生更好地理解与消化这一抽象的化学概念，学生的学习积极性也更高，教学效果较好。

也就是说，信息技术与化学课堂的融合可以使化学教学变得生动、活泼、直观，这样学生在理解看不见、摸不着的微观粒子的变化及运动、化学反应的实质、质量守恒定律等抽象化学知识内容时，可借助信息技术手段降低理解难度，帮助学生在动态化、形象化的演示下触及化学知识的本质，实现师生深度互动，有利于提高学生学习积极性与化学课堂的教学质量，起着积极的教学作用，是教师在改进与优化教学策略时可以关注的方向。

5   绘制思维导图，明晰隐形联系

思维导图是一种图形思维工具，这一工具的引入可以帮助学生对知识进行梳理、整合与联想，通过突破思维定式，进行知识创新，将抽象的问题变得直观形象，使学生通过思维过程可视化、形象化、具体化，更加深入地剖析化学反应的实质，建立知识之间的关联。在这个过程中，学生能够对化学反应及变化进行层层分析，更有条理性地思考问题和解决问题，对于帮助学生建立与体会其中的变化观念与平衡思想起着积极的促进作用。

例如，以判断外界条件改变对化学平衡移动的影响的内容来说，由于这部分内容关联知识点较多，笔者在教学中便引导学生以此为出发点设计并绘制思维导图。首先改变条件可分为速率不变（如容积不变时充入不参与反应的气体）与速率改变，其中速率改变又可细化为改变程度相同v（正）=v（逆）及改变程度不同v（正）≠v（逆）两种情况，不同的情况又对应不同的影响因素，产生平衡移动、平衡不移动的不同结果。学生在制作思维导图的过程中也在不断梳理自己的思路，形成系统化的知识结构，这对学生学习理解复杂的化学变化及可逆反应的化学平衡、弱电解质的电离平衡，盐类水解平衡、沉淀溶解平衡中所蕴含的“平衡思想”都有很大帮助，取得了积极的教学反馈。

思维导图有利于学生对其所学知识进行全方位和系统的描述与分析，做出深刻和富有创造性的思考，从而找到解决问题的关键因素或关键环节。同时，要想保持平衡状态，就要找出影响这个平衡体系的外部因素，并使这些外部因素保持稳定，这是教师引导学生绘制思维导图的切入点。使学生借助思维导图的框架结构梳理问题关键要素，将相关知识系统化、层次化，进而拓宽对物质的认识视角，逐步培养与强化化学学科核心素养。

6   开展专题探究，提升逻辑思维

“化学平衡状态”这部分内容理论性、知识逻辑性较强，学生很容易被表面现象所蒙蔽。教师可在具体教学中采用专题探究的方式，充分利用教材，引导学生在思考、探究中建立从溶解平衡到化学平衡、从宏观到微观、宏微结合的知识结构体系，促使学生的逻辑性思维得到发展，层层推进变化观念与平衡思想的建立，提高学生的化学学科素养。

例如，以“化学平衡”相关的教学内容为例，这是与引导学生建立变化观念与平衡思想关联性很强的内容，笔者以此作为开展微专题探究的方向，让学生就这一主题展开探究、交流，加深对这一知识内容的理解与认识。如很多学生深感头疼的化学平衡移动问题，笔者先给学生准备了一些类型题，让学生先从做题中梳理自己的基本思路，逐一思考问题的切入点、解答问题的逻辑顺序等，带领学生建构该类型问题的解题模型。通过探讨及分析，学生在解答化学平衡移动问题时，首先要正确分析反应特点，可选择的切入点包括反应物、生成物的状态、气体体积变化（增大、减少、不变）、反应吸热还是放热等。其次是明确反应的外界条件，是恒温恒容、恒温恒压还是温度有变化。在此基础上再根据条件变化，结合影响规律，判断移动方向是正向移动、逆向移动还是不移动。最后则是结合题意，分析计算，确定“量”的变化，包括物质的量、物质的量浓度、质量分数、转化率、密度、平均相对分子质量等。通过这样的顺序，学生系统地建立了解决化学平衡问题的基本步骤及解题模型，教学效果较好。

7   结语

总而言之，变化观念与平衡思想的落脚点是要使学生学会多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。作为高中化学教师，我们要将这一化学素养的培养要求真正分解与融入化学课堂教学中，通过教学策略的不断改进，带领学生逐步养成用对立统一、联系发展和动态平衡的观点认识、分析化学反应的化学思维，增强学生思维的逻辑性、批判性和创造性，进而促进学生思维能力的发展与核心素养的提升。

参考文献：

[1]常攀攀.“先学后教”理念的实践阻力及其化解[J].教学与管理，2019（1）：1-3.

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