基于學生思維發展的化學一輪復習策略

周國香 江曉棟

摘要：當碳排放與碳吸收平衡時，即達到碳中和。以二氧化碳的排放和吸收為例，復習初中化學方程式的書寫和分類，并借此培養變化和平衡觀念、有序和守恒思想以及環境保護的意識。

關鍵詞：碳中和；變化；性質；平衡

文章編號：1008-0546（2021）12-0078-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.019

一、教學主題內容及教學現狀分析

本課題選自人教版九年級《化學》上冊第一單元“走進化學世界”的課題1“物質的變化與性質”。在《義務教育化學課程標準（2011年版）》[1]中，“物質的變化和性質”分屬兩個一級主題“身邊的化學物質”和“物質的化學變化”。雖然教材中沒有以物質的化學變化命名的章節，但是與物質的化學變化有關的內容卻貫穿教材的始終，幾乎每個章節都涉及了化學變化。正確看待這些零散知識間的關系，緊密聯系生產、生活實際，使學生真切地感受到身邊發生的化學變化，引導學生認識化學變化的規律，引導學生在學習過程中不斷發展對物質化學變化的認識，最終形成化學的變化觀、平衡觀[2]是這部分內容的主要教學目標。

對于“物質的變化和性質”的復習課的研究文獻，從網上查閱到的不是很多。通過對一些教學設計分析[3-6]，發現多是對變化的知識點的羅列、歸納、總結，對性質的判斷等，缺少對學生思維能力深層次的培養。性質和變化的概念、區分，物理性質和化學性質的區分，物理變化和化學變化的區分，化學變化的類型及判斷等，這些都屬于思維的基礎階段。復習，即是在基礎上實現提高，學會分析、推理、運用，使思維得以發展，形成深層次的能力，養成思考的習慣，形成有效解決問題的方法，才是復習的目的。

二、教學思想與創新點

化學研究的對象是物質，而身邊的物質分布在每一個單元，知識點零散。物質是變化的，這些零散的知識卻又是相互聯系的。復習課就是要把這些零散的知識點復習到，而且聯系起來。用一個點或一條線把知識點巧妙地串在一起，再延伸拓展開。二氧化碳就是一個中心點，把各個單元的知識點和生活扭在一起的中心點。水是另一個點，教學中可用二氧化碳作為范例，展開知識的鋪陳和歸納，用水作為思維的發展和提高。

三、教學目標

（1）知道碳中和即是二氧化碳的排放和吸收相平衡，實現零排放。

（2）能推理出物質的變化、性質和用途三者的關系。

（3）能歸納出初中有關二氧化碳的排放和吸收的所有反應，并正確寫出化學方程式。

（4）形成正確的書寫化學方程式的方法，能正確書寫出不熟悉的化學方程式。

（5）能根據基本反應類型的特征，判斷反應的類型，分析反應的實質。

四、教學流程

本節課設計與實施的教學流程見圖1。

五、教學實錄

1.活動一：書寫化學方程式

【情景導入】碳達峰、碳中和工作被列為2021年的重點工作之一。那么，什么是碳達峰、碳中和呢？

【播放視頻】碳達峰碳中和

生活中所說的碳減排、碳交易、碳足跡、低碳、零碳，指的是人類生活中排出的各類溫室氣體，為了便于統計計算，人類把這些溫室氣體按照影響程度的不同，折算成二氧化碳當量。所以，人類常常用二氧化碳指代溫室氣體。碳達峰是指某個地區或行業年度溫室氣體排放量達到歷史最高值，使溫室氣體的排放量由增轉降的歷史拐點，標志著經濟發展由高耗能、高排放，向清潔低能耗模式的轉變。碳中和是指某個地區在一定時間內（一般指一年），人類活動直接或間接排放的碳總量與通過植樹造林和工業固碳等吸收的碳總量相互抵消，實現碳“凈零排放”。我國承諾2030年前達到碳達峰，2060年前達到碳中和。

【講述】當碳排放和碳吸收總量相互抵消時，即達到了碳平衡。

【引導思考】作為祖國的一分子，我們應該支持祖國的工作，并為之奮斗。請回憶并寫出初中階段，我們學過的所有的有關碳排放和碳吸收的反應的化學方程式，今日課上的碳排放和碳吸收僅指二氧化碳。

【投影】多媒體展示書寫的化學方程式。

】提問】大家看看黑板上兩位同學的書寫，寫出的反應全面嗎？

【學生回答】不全面。

【追問】如何能寫全面而沒有遺漏呢？

【師生一起歸納】①可以從性質方面著手，因為性質決定了變化，變化體現了性質。

②可以從質量守恒定律著手。反應后生成二氧化碳，反應前有碳元素參與反應。

【構建】性質與變化的關系（如圖2）。

【小組思考并討論】用上述方法，如何有效地寫出所有的反應？

小組1：關于碳排放的反應，我們小組是從元素守恒的角度去思考的，從碳元素組成的單質、化合物出發，再逐一去分析各種物質的性質。我們小組分析如表1。

小組2：關于碳吸收的反應，我們小組從二氧化碳的性質出發，分析如下：

①CO2能溶于水（物理性質），但在溶于水的過程中同時發生化學變化，CO2與水反應（條件不同，產物不同）

②CO2使澄清的石灰水變渾濁

③CO2可以與氫氧化鈉反應

④CO2具有弱氧化性，CO2可以與C、H2等具有還原性的物質反應。

【講述】生活中，也可以利用物質的性質來達到某種目的。例如：利用水來吸收二氧化碳，可制成汽水，既能增加口感，又能吸收二氧化碳。還可以利用光合作用，在大棚中施用二氧化碳增加農作物產量。可利用氫氧化鈣和氫氧化鈉與二氧化碳反應的現象不同，利用氫氧化鈣檢驗二氧化碳，利用氫氧化鈉吸收二氧化碳。

【構建】性質與用途的關系（如圖3）

【展示】補全學生1、2的化學方程式。

【提問】上述化學方程式的書寫都正確嗎？

【學生回答】有錯誤。

【追問】正確書寫化學方程式有哪些注意點？

【歸納】1.遵守質量守恒定律：①元素種類守恒②原子個數守恒（即要配平）。

2.尊重客觀事實：①反應物、生成物的化學式正確；②條件正確；③生成氣體或固體需要說明（即標注氣體或固體生成符號）。

【投影】糾正前幾位學生的書寫錯誤。

【講述】從同學們寫的碳排放和碳吸收的反應，可以看出，目前碳的排放量大于碳的吸收量，為了達到碳中和，我們還需要掌握更多的碳吸收的反應。

【拓展】（1）氫氧化鈣、氫氧化鈉吸收二氧化碳生成碳酸鹽后，還可以繼續吸收二氧化碳生成碳酸氫鹽，寫出碳酸鈣、碳酸鈉吸收過量的二氧化碳的反應。

（2）宇航員使用的呼吸裝置，利用過氧化鈉（Na2O2）使二氧化碳轉化為氧氣，同時生成碳酸鈉。

（3）二氧化碳與氫氣在催化劑的作用下，可以生成甲烷或甲醇（CH4O）和水。

（4）在440℃、800 MPa的條件下，二氧化碳和金屬鈉可以轉化成金剛石和氧化鈉。

正確寫出上述反應的化學方程式。

2.反應類型及實質分析

【提問】上述反應可以分為哪些基本類型？

【學生回答】分解反應、化合反應、置換反應、復分解反應、非基本反應類型。

【布置任務】對活動一的反應類型分類，并標注在化學方程式的前面（正確的寫在后面）。

【構建】變化的知識框圖（如圖4）

【師生一起歸納】（1）有分子參與的反應，其反應實質是：分子分成原子，原子重新結合成新的分子。（2）有離子參與的反應，其反應實質是：離子濃度的減小，也就是離子相互結合成水或氣體或沉淀等。

3.知識及思維的拓展

【提問】二氧化碳是涉及空氣污染的物質之一，治理環境，除了需要治理空氣污染，還需治理什么污染？

【學生回答】水體污染、土壤污染。

【拓展】一條河流，一部法律。3月1日起，我國首部流域立法《長江保護法》實施了。核心目標是堅持生態優先，綠色發展，修復長江。你知道初中階段關于水的消耗和產生的反應有哪些嗎？以小組為單位，根據活動一的方法，寫出所有水消耗和水產生的化學方程式。

【投影】學生關于水消耗的和水產生的化學方程式的書寫。

六、教學效果與反思

本課旨在發展學生的思維和養成變化觀念與平衡思想，通過以下幾個方面來促進思維的發展。

1.方法的形成

①從碳排放與碳吸收達到碳中和的平衡出發，引發學生回憶初中階段所接觸到的排放二氧化碳與吸收二氧化碳的反應，引導學生總結、歸納得出寫全所有反應的兩種方法：利用物質的性質歸納變化或根據組成物質的元素守恒羅列反應，很明顯守恒的方法更有利；②從客觀事實和書寫規范角度出發，歸納正確書寫化學方程式的方法；③從化學方程式構成的幾大要素出發，判斷反應的反應物、生成物、條件、反應物和生成物的狀態，歸納正確書寫出不熟悉的化學方程式的方法。

2.模型的建立

物質的性質是多樣的，物質的變化是復雜的，物質的用途是全方位的。性質、變化、用途三者之間有怎樣的關系？根據授課的進程，逐步構建三者的關系，首先構建性質與變化的關系，然后在同一模型上構建性質與用途的關系，最后完善性質與變化的細化。構建三者的關系模型除了能夠直觀地表達三者的關系外，還能促使思維的生成。

3.思想和方法的遷移

化學中有很多的平衡：碳平衡、氧平衡、水平衡……由碳平衡遷移到水平衡，是思維的躍遷。如何正確全面寫出水產生和水消耗的所有的反應，這需要方法的遷移。

由方法的形成促進思維的發展到方法的遷移促進思維的躍遷，再到新的方法的形成和更高思維的發展，由此便構成了一條思維的閉合環。依據此環書寫水的反應時，全班38人，除卻7人一點都不會之外，其余學生基本都能寫出反應，且書寫方法得當。

本課始于平衡，終于平衡，在平衡中形成方法，發展思維，形成平衡觀。執教的過程中，有收獲的同時，也存在很多問題：（1）學生書寫二氧化碳的排放反應時，速度很慢，詢問得知，該學生書寫的原則是腦袋里蹦出哪條就寫哪條，毫無方法可言。（2）有些學生在扳手指，詢問得知，是根據反應的類型去腦袋中搜索，方法不得法。（3）化學式的書寫存在很大的問題。（4）無法判斷反應的類型，即使重新復習了反應類型的判斷方法后，依然很多學生無法準確判斷。（5）不熟悉反應的化學方程式的書寫正確率偏低。如果說，思維、變化觀、平衡觀是深層次的能力的話，化學式、化學方程式規范的書寫則是基礎能力，綜上可知兩者都需要發展。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012

[2]任寶華.新版課程標準解析與教學指導·初中化學[M].北京：北京師范大學出版社，2012

[3]張蓉暉.淺談信息技術支持下的初中化學專題復習——以“物質的變化和性質復習”為例[J].新智慧，2018，（32）：19，51

[4]陳瑾祥.巧分變化與性質[J].初中生學習指導，2020（27）：55

[5]武衍杰，江合佩，楊伏勇.基于化學教學內容“結構化”的項目式教學——以“人工固碳”為例[J].化學教學，2021（408）：44-50

[6]葉婉，李婉冰，姜建文.發展學生“證據推理與模型認知”素養的教學實踐——以“燃燒與滅火”為例[J].化學教學，2021（408）：57-62

[7]新華社.MG動畫：“碳達峰”和“碳中和”到底是啥？[DB/ OL].https：//haokan.baidu.com/v？vid=136731193304952124 66&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video，2021-03-29/2021-07-20