化學學科觀念統攝化學知識的教學設計——以“認識化學變化”單元復習教學為例*

◎福建省長汀縣第二中學 張聰偉 ◎ 福建省漳平第三中學 陳美釵

初中化學復習課教學從目標達成的效果來看有三個層次：一是使復習課涉及到的知識讓學生得以掌握；二是讓學生能夠構建所學知識的網絡；三是促使學生能夠遷移應用所學知識。傳統的復習教學是知識內容（考點內容）的簡單重復，也就是說傳統的復習教學經常停留在第一層次。這種復習方式也是學生不喜歡復習課的重要原因之一。

學科觀念統攝化學知識的教學設計是通過化學學科觀念來統攝和梳理相關知識與思維。利用復習課的診斷——補漏——整合——提升的功能，讓學生在清晰掌握所學知識的基礎上，通過各種方式促進知識網絡的建構，通過引導學生主動將新舊知識進行聯系整合。最后將知識應用于新情景中解決問題并提升學生的遷移、應用能力。

2014年4月16-19日，第九屆“全國基礎教育化學新課程（含初高中）實施成果交流大會”在山東棗莊舉行，筆者有幸參加現場說課比賽，獲得了特等獎。課題是“認識化學變化單元復習”，該說課稿的設計正是基于化學學科觀念統攝化學知識的視角?，F將該課的教學設計整理成文。

一、基于化學學科觀念統攝化學知識的教學分析

1.課程標準的要求

利用學科觀念（即變化觀、微粒觀、守恒觀等）來統攝和梳理相關知識與思維，同時以復習課的診斷——補漏——整合——提升功能進行教學流程設計，通過精編教學素材力求將教學目標問題化、情景化、活動化，同時關注暴露學生思維及時進行反饋與評價是課程標準的要求。

2.學情分析

通過新課學習，學生對質量守恒定律的內容、條件、本質及相關計算等有初步的認識，但尚未初步建立起“宏觀——微觀——符號”化學學科思維，以及守恒觀、變化觀等化學學科基本觀念，影響著對化學反應的深刻理解。

3.教學內容分析

本章涉及燃燒、質量守恒定律、化學方程式三部分。復習教學時，以質量守恒定律為主線，將燃燒、化學反應表示方法與化學方程式計算統整，實現對化學反應條件、本質、規律、應用及定量處理的多角度認識。

二、基于化學學科觀念統攝化學知識的學習過程

1.學習目標

（1）通過創設STSE的問題情景，對燃燒條件、化學方程式計算進行復習，讓學生感受物質變化是有條件的，變化是有價值的。

（2）通過對質量守恒定律的內容、條件、本質及相關計算的復習，引導學生多角度認識化學變化，幫助學生體會世界是物質的，物質是變化的，變化是有規律的。

（3）初步幫助學生建立“宏觀——微觀——符號”三重表征的化學學科思維。

2.教學過程

（1）診斷

將診斷出的學生知識障礙點設計成核心問題串并創設問題情景，引領學生對本章知識進行復習。

［投影］2013年12月26號凌晨5時40分，熱哈提八巷3輛公交車著火，公交車均采用天然氣驅動模式，如果不迅速冷卻隨時可能發生爆炸。危急關頭消防大隊果斷采取了“邊冷卻，邊滅火”的戰術，火勢被順利地撲滅。

①消防大隊果斷采取了“邊冷卻，邊滅火”的戰術。從滅火的角度看冷卻的目的是什么？

②起火的公交車采用天然氣驅動模式，天然氣的主要成分是甲烷，甲烷燃燒的化學方程式為CH4+2O2=CO2+2X，請確定X的化學式。

③相比較于天然氣驅動模式，從綠色能源的角度看氫能汽車具有很大的開發利用價值。近年來，國際上以氫為燃料的“燃料電池發動機”技術取得重大突破。有人說5g氫氣和32g氧氣混合點燃，生成水的質量一定是37g嗎?

［課堂交流］（討論后達成共識）：要解決上述三個問題我們應該掌握三方面的知識（投影）

設計意圖：《義務教育化學課程標準（2011年版）》的教學建議中要求“創設真實而有意義的情景”。此環節幫助學生在真實問題解決過程中暴露問題，在思維碰撞中體會STSE。

（2）補漏

（活動一）

【查閱資料】白磷的著火點是40℃，紅磷的著火點是240℃；P2O5能溶于水，且有毒性。

【交流討論】

①圖一銅片上的白磷燃燒而燒杯中的白磷不燃燒這一現象，得到燃燒條件需要_______________。

②圖二裝置與圖一裝置相比，其優點是________。

③將裝有某氣體的大試管管口朝下垂直插入水中，使管口罩住白磷（如圖三所示），結果觀察到“水火相容”的奇觀，則大試管中所裝的氣體可能是___________。

【課堂交流】

教師：燃燒一般情況下需要三個條件，水下的白磷自身是可燃物，溫度達到著火點缺少的是氧氣。今天老師就模擬這一環境向水下的白磷通氧氣。

（演示實驗）

（活動二）

下圖是某反應微觀示意圖（反應后的微粒未填全）。

（1）反應后方框內應填入的微粒及數目是_____。

（2）若“ ”和“ ”分別表示氧原子和氫原子，請用化學方程式來表示該化學反應________________。

（3）根據該圖，從微觀的角度可提煉出的一條信息是_____________________。

【課堂交流】（片段）

教師巡視發現學生中出現的錯誤。

（投影）學生的錯誤答案：3H2+O2＝2H2O+H2

教師：請分析這樣書寫的化學方程式對嗎？

學生：不正確。

教師：那你是怎么想的呢？和大家一同分享一下。

學生：化學變化最本質的特征是有新物質產生。他把未參加反應的原子寫進去了。

（活動三）

把A、B、C、D四種純凈物放在一密閉容器中，在一定條件下充分反應，反應前后各物質的質量如下表：

回答下列問題：

（1）反應后D的質量是_________g。

（2）容器中發生反應的反應類型是__________（填寫基本反應類型）。

【課堂交流】（片段）

教師：請一位同學來分享一下解題思路。

學生：根據質量守恒定律來計算的。

教師：能具體談一談嗎？

學生：就是化學反應前后的質量相等。

教師：哪些是反應物，哪些又是生成物呢？

學生：反應物是B，生成物A和D。

教師追問:那C是？

學生：C是催化劑。

另一學生：還有可能沒參加反應。

教師：依據什么判斷反應物、生成物和催化劑的呢？

學生：通過反應前后的質量對比，質量增加的是生成物，減少的是反應物，不變的是催化劑。

教師：很高興能聽到同學自己的分析過程，分析得很棒！

教師追問:那同學們能寫出一個符合該類型的化學方程式嗎？

學生：思考作答

教師：巡查收集學生的典型錯誤

教師：這個化學方程式對嗎？為什么？

學生討論：不對，因為我們在實驗室做過這個實驗，它應該是產生水和氧氣。

教師：回答得非常好，能通過化學方程式聯想宏觀的實驗現象！

教師總結：燃燒是化學變化，化學變化是可變的，變化是有條件和規律的。宏觀上的物質我們可以從微觀上切入進行分析，最后用符號進行表征。

設計意圖：通過針對性訓練進行補缺補漏，在教學實施過程中，通過“問題組”的形式來貫穿基本觀念，利用問題驅動推進課堂教學，“問題組”層次分明，設計的三個問題組層層遞進，首先讓學生回顧、整合本章的基礎知識體系，在此基礎上提煉學科基本觀念。

整合宏觀、微觀、符號三重表征，最后完善與提升。

（3）整合

（投影）化學學科觀念

變化觀 守恒觀 微粒觀

設計意圖：以質量守恒定律為主線，將燃燒、化學反應的計算、化學反應的表示方法串在一起，實現對化學反應條件、本質、規律及應用等本章核心知識的復習。同時幫助學生初步構建微粒觀和守恒觀，建立“宏觀——微觀——符號”學科思維方式。幫助學生完善知識結構。學會多角度認識化學變化，建立起化學知識三重表征間的聯系。

（4）提升

教師：下面我們就帶著這些學科知識和學科觀念來解決生活和生產中的問題。

（投影）

航天飛船上常安裝盛有Na2O2（過氧化鈉）的裝置來作為氧氣再生劑備用。

①其反應原理的化學方程式為：2Na2O2+2X═2Na2CO3+O2。請確定X的化學式____________。

②請觀察化學方程式，思考在宇宙飛船上過氧化鈉為什么可以作為氧氣再生劑？

教師引導：一個化學方程式可以告訴我們什么信息？

學生：反應物、生成物、反應條件

學生：各物質之間的質量關系

教師：那我們先從反應物、生成物和反應條件入手分析在宇宙飛船上過氧化鈉為什么可以作為氧氣再生劑?

學生：過氧化鈉可以吸收二氧化碳轉化成宇航員需要的氧氣，而且是在常溫下。

③神舟九號載人飛船中有3人，在太空停留13天。如果每人每天消耗的O2約為1.6kg，則需要準備Na2O2多少千克？

學生：一生上臺板演

教師：巡查并強調解題的格式規范性

（投影）另一學生的解題過程

④通過剛才的計算，請你從數據的層面解釋載人飛船上（過氧化鈉）的裝置為什么只作為氧氣再生劑備用，而不作為唯一的供氧來源？

教師引導：從計算數據量的角度進行分析（過氧化鈉）的裝置為什么只作為氧氣再生劑備用，而不作為唯一的供氧來源。

學生：通過剛才的計算我發現Na2O2接近半噸，這也太重了！飛船攜帶不了那么多。

教師總結：通過剛才的計算我們體會到研究化學是非常有價值的。過氧化鈉有吸收二氧化碳轉化成氧氣的性質但在實際的飛船上由于質量的問題我們并不能不作為唯一的供氧來源。這就是我們化學上所說的定性到定量的分析。

設計意圖：緊密聯系實際，通過具體生動的化學變化現象，采用問題情景，落實三維目標，引導學生認識化學計算并非是“按照一套既定規則和操作程序去完成特定任務”的技能，而是“有意識、有意義、有目的、有方法的認識和操作的共同體”。即化學計算是依據化學基礎知識，應用數學方法解決物質組成、結構、變化中“量”的問題的能力。同時讓學生體會“從生活走進化學、從化學走向社會”的新課程理念。

教師學生一同總結學習的學科知識和學科觀念。