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基于数形结合思想的高中化学平衡问题可视化教学探索

摘要：化学平衡是高中化学课程的重要内容，学习难度较大，对此，教师可基于数形结合思想开展可视化教学，以此提高课堂教学效果。分析了高中化学平衡问题教学中存在的问题，如学生难以理解抽象概念、难以想象变化过程、解题思路不清晰等，并从借助图形呈现化学平衡状态、通过图像分析化学平衡移动、结合数据表格深入理解知识、运用多媒体工具实现知识可视化几方面探讨了基于数形结合思想的高中化学平衡问题可视化教学策略，旨在为高中化学教学提供新的思路和方法。

关键词：数形结合；高中化学；化学平衡；可视化教学

化学平衡问题是高中化学课程中的重要内容，具有较强的抽象性和复杂性，涉及动态平衡、正逆反应速率相等以及各物质浓度保持不变等内容。对于这部分内容，学生往往难以在脑海中构建出清晰的认知图像［1］。传统的教学方法难以有效呈现化学平衡的动态变化过程，因此无法让学生形成直观的认识，这影响了学生学习效果的提升［2］。随着教育理念的不断更新和信息技术的飞速发展，可视化教学逐渐成为一种新的教学趋势。数形结合思想是一种重要的思想方法，教师将其应用于高中化学平衡问题的可视化教学中，能有效提高教学效果。通过图形、图像、数据表格以及多媒体工具等，教师可以将抽象的化学平衡问题转化为直观、形象的内容，从而让学生更好地理解化学平衡的概念、变化过程以及分析思路。本文主要探索基于数形结合思想的高中化学平衡问题可视化教学方法，旨在解决当前高中化学平衡问题教学中存在的问题，提高化学教学质量，有效培养学生的思维能力和创新精神。

一、高中化学平衡问题教学中存在的问题

（一）难以理解抽象概念

化学平衡的概念较为抽象，涵盖了动态平衡、正逆反应速率相等以及各物质浓度保持不变等内容。在学习过程中，学生常常难以深入理解化学平衡的本质［3］。比如，在学习化学平衡的建立过程的知识时，学生可能只是生硬地记住了定义，没有真正领会动态平衡的状态。此外，化学平衡常数这一概念也较为复杂，学习起来有一定难度。部分学生在学习化学平衡常数知识时往往会感到困惑，难以快速准确地理解其内涵。这会导致他们在解决相关问题时出现错误。

（二）难以想象变化过程

化学平衡受温度、压强、浓度等多种因素影响，这些因素的改变会导致平衡出现变化。然而，学生很难想象这些变化的具体过程［4］。在学习化学平衡知识时，部分学生虽然能记住勒夏特列原理，但却无法深入理解该原理的内涵，也无法直观感知平衡移动过程中各物质浓度、反应速率等的变化情况。这种抽象的变化过程容易使学生在分析问题时陷入迷茫状态，无法准确判断平衡移动的方向和结果。

（三）解题思路不清晰

在解决化学平衡问题时，部分学生常常感到无从下手，解题思路不清晰［5］。一方面，化学平衡问题的题型丰富多样，包括图像分析、计算、平衡状态判断等，而每种题型都有其独特的解题方法和技巧，学生难以全面掌握。例如，在图像分析题中，学生需要准确理解图像的内涵，分析曲线的变化趋势，从而得出正确的结论；而在计算问题中，学生则需要熟练运用相关的计算公式进行复杂的数学运算。另一方面，学生在面对复杂的平衡问题情境时，不能有效地提取关键信息，并运用所学知识进行分析和推理。这会导致他们在解题过程中出现错误，无法快速、准确地解决问题。

二、数形结合思想在高中化学平衡问题可视化教学中的具体应用策略

（一）图形绘平衡，组成清晰现状态

教师将抽象的化学平衡体系以图形的方式展示出来，可以让学生直观地了解各物质在平衡体系中的存在形式和相互关系，快速理解化学平衡状态。学生通过图形可以清晰地了解不同因素对化学平衡状态的影响，深入理解化学平衡的本质。

例如，在教学“化学平衡”一课时，首先教师可通过展示日常生活中的平衡现象，如天平的平衡、生态系统的平衡等，引出化学平衡的概念，并向学生提出“化学平衡与这些平衡现象有哪些相似之处和不同之处？”等问题，以此引发学生的思考。然后，教师可绘制化学平衡体系的组成图，并结合图形介绍化学平衡的定义和特征，强调动态平衡、正逆反应速率相等、各物质浓度保持不变等要点。比如，教师可以合成氨反应为例，绘制化学平衡体系组成图。在图中，教师可用不同颜色的实心圆分别表示N?、H?和NH?分子，展示平衡状态下各物质的分子数量，并标注反应容器的体积、温度、压强等数据。在绘制图形的基础上，教师可引导学生观察图形，分析在平衡状态下正逆反应速率的关系、各物质浓度的变化趋势以及影响平衡的因素。在练习环节，教师可以给出一些化学平衡反应体系，让学生绘制相应的组成图，并分析平衡状态下各物质浓度与压强、温度的关系。最后，教师可总结通过绘制图形分析化学平衡问题的方法和优势，强调数形结合思想在化学平衡问题可视化教学中的重要性，并鼓励学生在今后的学习中积极运用图形来分析化学平衡问题，以此提高学生解决化学平衡问题的能