核心概念建構視域下單元復習教學研究

徐婉　陳夢麟

摘要：以乙醇的組成、結構、性質、變化、用途、制法的探究為主線，促進學生建構“化學變化”核心概念體系，并通過各項探究性任務的開展，引導學生應用“化學變化”核心概念解決實際問題，以實現知識體系的重構，促進“化學變化”核心概念的形成。

關鍵詞：乙醇；化學變化；核心概念

文章編號：1008-0546（2023）08-0061-05?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.013

一、問題的提出

“認識化學變化”是滬科版九年級化學第四章內容，主要包括常見的化學反應——燃燒、化學反應中的質量關系、化學方程式相關內容。燃燒與滅火的內容能讓學生體悟化學變化在生活中的價值；化學反應中的質量關系的探究以及化學方程式的書寫，能讓學生形成定量研究化學變化的意識，掌握表征化學變化的方法。

《義務教育化學課程標準（2022年版）》在教學建議部分明確指出，“教師應注重基于大概念來組織單元教學內容，發揮大概念的統攝作用”。因此，初中化學“認識化學變化”單元復習階段，需要重點突破對具體化學變化的再認識，觸發學生對化學變化特征、本質、表征、應用等的系統認識和深層思考，以促進學生思維水平的提高和“化學變化”核心概念的建構。

然而，在教學實踐中，復習課常以“學生練習、教師講評”的模式為主，易讓學生失去興趣，又達不到知識結構化、促進素養提高的目的。資料顯示，“認識化學變化”的單元復習教學文獻有限，且主要從觀念培養、素養發展的角度對章節內容進行系統復習，[1～3]尚未有文獻基于核心概念建構的層面對本節課內容進切入口，對核心概念視域下的單元復習教學的相關問題進行探討。

二、教學思想與教學目標

核心概念的學習需要學生圍繞具有挑戰性的學習主題，以多種形式的探究活動為載體，在解決綜合復雜問題的過程中逐步建構形成。[4～6]為此，本節課選取了學生生活中熟悉但課程中未系統深入學習的乙醇為載體，充分調用了學生的先前經驗，以乙醇的性質及用途的探究貫穿始終，引導學生從宏觀角度描述乙醇的性質與變化，在微觀層面認識乙醇的組成與結構，用符號表達乙醇燃燒的方程式，在這個過程中，通過對乙醇燃燒情況以及燃燒產物的定性、定量分析，鞏固燃燒條件、滅火原理、質量守恒、化學方程式等相關知識，并引導他們多角度認識化學變化，建立“化學變化的本質是生成新的物質，化學反應前后元素和質量守恒”“化學變化伴有能量轉化和各種現象”“化學變化需要一定的條件”“通過化學變化可以研究物質的組成、結構、性質、制備和用途”“人們可以利用化學變化為人類服務，同時也有一定的風險”等的認識。

為此，筆者確定了如下的教學目標：

（1）通過數字化實驗感受“乙醇燃燒”這一化學變行闡述，為此，本文以“認識化學變化”的單元復習為化，認識化學變化伴隨物質和能量的變化，建立宏觀、微觀、符號、曲線四重表征化學方程式的模型。

（2）通過李比希法測定乙醇中元素組成，認識化學反應中的各物質間存在定量關系，化學反應遵守質量守恒定律。

（3）通過研究乙醇的組成、結構、用途、制法，認識化學研究的基本內容與基本方法，學會研究物質的一般思路和方法。

（4）通過對乙醇汽油的討論，初步樹立資源綠色環保的發展理念，體悟化學變化與生活、生產、社會的密切聯系。

三、教學思路及設計意圖

本節課的教學流程見表1，以乙醇為主線探索“乙醇的變化和性質”和“乙醇的組成和結構”，最后再到“乙醇的用途與制法”，以各種探究活動為載體，指向學生對化學變化的系統認識，促進學生深度學習和大概念建構。

四、教學實踐

1.探究乙醇的“性質與變化”

【教師】點燃“紅色固體”。

【教師】問題1.剛才點燃的物質是什么？在哪里見過？

【學生】固體酒精，在餐廳吃飯的時候見過，家里燒火鍋也用過。

【教師】問題2.固體酒精是固態酒精嗎？你知道固體酒精如何制作嗎？

【教師】固體酒精并不是固體狀態的酒精，而是在工業酒精（主要成分：乙醇）中加入凝固劑使之成為固體形態。

【學生】利用乙酸鈣飽和溶液和工業酒精自制固體酒精，點燃“固體酒精”并熄滅。

【學生】分享實驗現象、熄滅方法及原理。【教師】燃燒的條件和滅火原理。

【教師】問題3.乙醇在空氣中反應需要怎樣的條件？生成什么？

【學生】需要點燃，可能生成水和二氧化碳。

【教師】數字化實驗探究乙醇燃燒，實驗裝置如圖1。分別將氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器固定在一個容積為500mL 的四頸燒瓶內，將燃燒匙內的乙醇點燃后迅速伸入四頸燒瓶中。二氧化碳濃度曲線及溫度曲線見圖2。

【教師】問題4.你觀察到燒瓶內有哪些實驗現象？圖像有什么變化？如何解釋？

【學生】乙醇燃燒產生淡藍色火焰，燒杯內壁有水霧。氧氣曲線下降，二氧化碳和溫度曲線都上升，隨著時間的增加，氧氣濃度和二氧化碳濃度不再改變，溫度曲線下降。這是由于乙醇燃燒，放熱，消耗氧氣，產生了水和二氧化碳。

【教師】總結化學變化的本質和伴隨的現象。

2.理解乙醇的“組成與結構”

【教師】問題5.通過乙醇燃燒的實驗，你認為乙醇中一定含有哪些元素？

【學生】碳元素和氫元素，可能有氧元素。

【教師】問題6.乙醇中是否還含有氧元素？如何確定？【學生】需要計算得出。

【教師】展示燃燒法（李比希法）測定有機物的組成，改進后的實驗裝置如圖3。

【教師】問題7.4.6 g 乙醇完全燃燒，產生5.4 g水和8.8 g二氧化碳，如何通過計算得到乙醇的具體組成？

【學生】計算得到乙醇中碳元素質量為2.4 g，氫元素質量為0.6 g，氧元素質量為1.6 g。

【教師】如何確定元素質量比？由元素質量比如何確定碳、氫、氧元素的原子個數比呢？

【學生】m（C）∶m（H）∶m（O）=12∶3∶8，

n（C）∶n（H）∶n（O）=2∶6∶1。

【教師】乙醇的相對分子質量是46，試確定乙醇的化學式。

【學生】計算得乙醇化學式為C2H6O。

【教師】問題8.化學式可以從宏觀角度描述物質的元素組成，也可以從微觀角度描述物質的微觀構成，從化學式中，你能描述酒精的微觀結構嗎？

【教師】乙醇分子微觀模型見圖4。

【教師】問題9.寫出乙醇燃燒的化學方程式。該化學方程式表示什么含義？

【學生】乙醇和氧氣在點燃的條件下生成二氧化碳和水；在點燃的條件下，每46份質量的乙醇和96份質量的氧氣完全反應，生成88份質量的二氧化碳和54份質量的水；在點燃的條件下，每1個乙醇分子和3個氧氣分子反應，生成2個二氧化碳分子和3個水分子。

【教師】質量守恒定律為定量研究化學變化提供了依據。定性和定量結合的方法可以更科學地研究物質的組成。

3.感悟乙醇的“用途與制法”

【教師】問題10.為什么餐桌燃料使用固體酒精而不直接使用乙醇？

【學生】固體酒精便于攜帶，比較安全。

【教師】餐桌燃料有很多，你還知道哪些？汽油可以做餐桌燃料嗎？

【教師】演示汽油燃燒實驗。

【教師】問題11.汽油燃燒產生什么現象？產生黑煙，說明什么？什么原因引起不完全燃燒？促進完全燃燒有哪些方法？

【學生】討論交流。

【教師】4.6 g汽油（以 C8H18計）完全燃燒究竟需要消耗多少克氧氣？

【學生】計算分析。

【教師】問題12.選擇燃料需要考慮哪些因素呢？【教師】見表2。

【學生】交流討論，從安全、環境、經濟、熱值等角度綜合考慮燃料的選擇。

【教師】問題13.乙醇汽油與傳統汽油對比，有哪些優勢？乙醇還有哪些用途？

【教師】乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，可節省石油資源，減少汽車尾氣對空氣的污染，還可促進農業的生產。

【學生】乙醇除了做燃料，還可以消毒、用于飲料、化工業原料等。

【教師】問題14.今天我們對“乙醇”這一常見的物質進行了學習，從哪幾個方面開展的呢？

【學生】小組合作，畫出乙醇的思維導圖，見圖5。

【教師】問題15.對“化學變化”大家有怎樣的系統認識？

【學生】畫出化學變化的知識架構圖，見圖6。

【教師】從“乙醇”思維導圖，建構“化學變化”知識框架。

五、教學反思

通過教學實踐，筆者認為聚焦核心概念建構的單元復習的教學應該關注如下問題。

1.聚焦核心概念建構，實現知識體系重構

聚焦核心概念建構的單元復習教學，強調從碎片化的知識教學轉變為核心知識的結構化教學。[6]這節課以“乙醇”為主線，將“認識化學變化”單元涉及的“燃燒的條件”“完全燃燒與不完全燃燒”“滅火的原理”“化學式的確定”“方程式的書寫及計算”等重點內容整合后解決新情境問題，引導學生在問題解決中完成對原有知識的整合和結構化，并進行遷移應用。從學生構建的思維導圖可以看出，學生對知識有了一個系統建構，不僅對乙醇這種物質有了全面的認識，也能深刻認識到化學變化是研究物質的組成、結構、性質和用途的手段，認識到化學變化伴隨物質和能量的變化，學會用化學方程式準確表達化學變化。

2.促進學生深度思考，逐步感悟核心概念內涵

聚焦核心概念建構的單元復習教學，可通過環環相扣的問題鏈，自始至終引導學生不斷思考、深度學習。深度學習的化學教學實踐，強調從具體化學知識的教學轉變為化學學科思想方法的教學，[7，8]利于核心概念的建構。本節課通過對固體酒精制作的體驗、固體酒精燃燒的現象觀察、固體酒精燃燒后的產物分析，學生調動了分析判斷、創造性思維以及反省認知等復雜的思維；用燃燒法測定乙醇的元素組成，從計算元素的質量過渡到計算原子的個數比，然后進入乙醇分子結構的微觀探討，加深了學生對化學變化中“變”與“恒”的理解，滲透了計量觀、微粒觀、變化觀和守恒觀。再如，討論餐桌燃料選擇需考慮的因素、燃料燃燒不充分帶來的危害以及如何調控使其充分燃燒等問題，學生樹立了綠色化學的學科思想，了解了化學對環境保護的貢獻，體悟了化學變化的獨特魅力及價值。

3.探究深入化，引領學生學會建構和應用核心概念

聚焦核心概念建構的單元復習教學，強調從對核心知識的淺顯認識轉向理解化學學科本質。[6]本節課設計了“探究乙醇的性質和變化”“理解乙醇的組成和結構”“感悟乙醇的用途和制法”三個學習環節，在物質的構成與組成、物質的變化與性質、物質的用途與制取等知識間進行整體性聯通，促進學生系統認識化學變化，建構化學變化的核心概念內涵，學會利用這些觀念性認識解決新問題，建立研究一類物質的基本方法，體現了復習課的價值與功能，更好地服務于學生核心素養的培養。

參考文獻

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[3]何春霞.學科觀念為本的復習課教學設計策略——以滬教版“認識化學變化”的復習為例[J].化學教與學，2020（10）：46-49.

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[8]黃清輝，張賢金，吳新建.化學課堂促進學生深度學習的實踐與探索[J].教學與管理，2018（10）：66-68.