基于真實情境，提高單元復習效率

張凱

單元復習課在高中化學教學中占據著重要地位，是一種很常見的課型，能夠幫助學生查漏補缺。本文以人教版必修二高二化學第六章“化學反應與能量”單元為例，從學生的需要出發，從本單元內在知識邏輯出發創設真實的問題情境，引導學生建構知識框架，從而使其更好地理解和運用本單元知識。

一、設計思路

（一）厘清本單元的知識結構，對知識進行整合

本單元的知識點比較煩瑣，為了讓學生在整體上把握單元知識脈絡，在進行單元復習課時，教師應該對教材知識進行整合，厘清本單元所有的知識點，為學生架構知識框架，使其從整體上把握知識點，并對這些知識點進行整合，為后續的教學設計奠定堅實的基礎。

“化學反應與能量”是人教版高中化學必修二高二第六章的內容，本章內容涵蓋“化學反應與能量變化”“化學反應的速率與限度”，知識點涉及化學熱力、化學動力、電化學等的內容，是學生今后學習化學的基礎。

（二）挖掘素材創設真實情境，建立二者的聯系

整合本單元的知識，引導學生知道本單元知識主要包括兩個方面：化學反應的能量變化和反應速率與限度，因此，本文以“汽車”為研究對象，主要圍繞汽車的能源、設計原電池、汽車的尾氣處理為學生創設真實的情境，將情境與化學知識建立聯系，幫助學生更好地理解本單元知識，其中涉及電能知識的為車用能源、設計原電池，而反應速率、限度的知識主要為汽車尾氣的處理。

（三）確定本單元復習課的核心素養目標

1.在探討車用燃料的基礎上，理解化學反應能量改變的實質，并從多個方面對其應用進行評估。

2.引導學生動手設計原電池，在設計的過程中探索電池的原理，進一步感受化學知識在生活中的無限魅力。

3.通過引導學生探究汽車尾氣的處理方法，強化學生的綠色化學知識，讓學生理解化學知識在生活中的價值，能夠充分運用所學知識解決生活中的問題。

二、教學過程

（一）課前學習任務

學習目標：整理該單元所學習的內容，構建該單元的知識體系，并能夠運用所學知識解決生活中的問題。

學習內容：根據學生的實際情況，安排課堂教學任務。

1.調查汽車在發展過程中所使用的能源發展過程和種類，填寫以下學習任務單。（見表1）

2.結合所學知識，試著寫出汽車能源轉換過程中涉及的一些重要的化學反應。

3.在車用能源選擇的過程中應該考慮哪些因素，并結合所學知識和生活實際，分析目前常用車用能源的優勢和不足，填寫任務單。（見表2）

4.根據對生活的觀察和所學知識，同學們都知道車用能源會產生一定的污染物，思考這些污染物的種類，根據所學化學知識，應該如何處理這些污染物才能減少對環境的污染。

5.結合所學知識，綜合考慮汽車行駛的因素，選取常見的材料設計原電池。

（二）課堂學習過程

●教學環節一：車用能源及其選擇

情境創設：汽車是大家非常熟悉的交通工具，便利了人們的出行，而汽車運行需要能源嗎？

學生：需要。

教師：隨著汽車行業的發展，汽車能源也跟隨汽車的發展經歷了不同的發展階段。大家已經在課前查閱了相關的資料，能不能跟大家說一說車用能源的發展歷程？并且說一說車用能源包括哪些種類。

學生在總結的基礎上回答：汽車最初叫蒸汽汽車，它利用燃燒產生的蒸汽工作。隨著經濟的發展，汽車行業也飛速發展，于是就有了柴油發動機，動力也從蒸汽改為汽油、柴油等。但是由于石油是一種不可再生能源，并且它所排放的廢氣會給環境帶來污染，因此最近幾年才有了以氫氣、甲烷等為主要能源的燃料電池汽車。由于環保意識的增強，汽車開始以電力為主。

教師運用生活中最常見的車用能源為案例，幫助學生分析車用能量轉換時所發生的化學反應以及能量在過程中變化的本質。

學生經過課前學習，思考得出：汽油在工作過程中是將化學能轉變為熱能，熱能再轉變為機械能，其中庚烷（C7H16）是其中的一種重要成分，化學反應方程式可以表現為：

C7H16+11O27CO2+8H2O

分析：在庚烷（C7H16）燃燒的過程中，C—H、C—C、C—H、C—C、O=O都會發生斷裂，并吸收能量，生成C=O，O-H，因為這些化學鍵的生成，釋放的能量比化學鍵煅燒要大，因此，在化學反應中，會有大量熱能；而燃燒電池時，則將化學能轉化成電能，再將其轉化為機械能，其實質就是通過氧化還原反應將其轉化為電能，從而實現車輛的平穩行駛。

教師緊跟上述情境再次提出問題：既然我們已經知道了能量轉化的本質，現在市場上可供選擇的車用能源種類很多，那么我們在選擇車用能源的過程中應該考慮哪些因素呢？

學生根據自己課前整理的學習資料，結合教師講的內容，在討論的基礎上分小組派代表回答：

組1：老師，我們認為應該深入分析這些車用能源的轉化方式存在哪些優勢和不足。

組2：我們認為還應該對這些車用能源轉化是否會產生污染物進行深入的分析和對比，從而考慮使用哪種能源。

組3：還應該考慮單位體積能源釋放的能量。

組4：還要考慮車用能源的價格。

組5：還要考慮車用能源是否再生。

組6：還應該考慮能源是否豐富。

師：看來同學們都對相關的知識點進行了深入的學習，現在請同學們根據表3再次深入探討，并通過對各種燃油在應用過程中的優缺點進行比較，以便為車輛合理地選用燃油提供依據。

學生思考后回答：

組1：根據表3我們可以發現，氫氣的熱值是最高的，而且氫氣是可再生資源，其反應物是水，從環境保護的角度來分析，也可以發現氫氣的反應物對環境沒有污染，從這個角度來說，它是車用能源的理想選擇，但是氫氣不容易保存，易燃易爆，使用時存在安全隱患，而且費用比較高。

組2：乙醇與氫氣一樣也存在一定的安全隱患，且它的熱值比較低，雖然成本也比較低，但是它容易揮發，燃點也很低，可能和氫氣一樣易燃易爆。

組3：甲烷與石油均為非再生能源，若過度利用，將導致能源消耗殆盡等問題出現。此外，甲烷對貯存條件要求很高，雖然其反應物無毒，但會引起全球變暖，因此使用汽油會對環境造成比較嚴重的污染。

師：看來同學們對每一種車用能源都有所了解，而且分析得都比較到位。我們從表3中得知每一種車用資源都有自己獨特的優勢，也有不足，似乎都不是最理想的車用資源，因此，我們應該繼續創新，發掘理想的車用能源，一來可以解決現在車用能源中存在的問題，二來可以最大限度地發揮現有車用能源的優勢。

●教學環節二：汽車尾氣的危害和解決措施

教師播放尾氣排放的視頻，引導學生思考：目前生活中人們還會選擇汽油等傳統車用能源，但我們不得不面對環境污染和資源的不可再生問題，大家認真思考一下：汽車排放物對環境的污染有哪些？

學生思考后回答：這些污染物主要是對空氣產生危害的有害氣體，主要包括烴、CO以及汽油中的硫氧化生成的SO2等，這些都是汽車在行駛過程中生成的。

師：那么，我們有什么辦法可以將這些污染物對空氣的污染降到最低呢？

學生根據自己查閱的資料提出了以下解決辦法：可以在排放汽車尾氣的地方安裝一個有害氣體吸收裝置；可以在尾氣排放處放置一些物質與這些有害氣體發生反應，將有害物質轉變為無害物質后排出；許多機動車都裝有三元催化器，它可以把氮氧化合物和CO轉化為N2和CO2，這些氣體對環境無污染。

教師利用多媒體展示三元催化器，并解釋：三元催化器可以高效減少這些廢棄污染物，三元是指裝置能同時將碳氫化合物（CXHY）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx）這三種轉化為無害物質，減少對空氣的污染，反應方程式可以表示為：

CxHy+NO2+COO2+H2O+N2

師：催化劑是三元催化器的核心，汽車在運行過程中溫度升高，在經過該凈化設備時，該催化劑使三種氣體（一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物）的活力得到了提高，從而發生氧化還原反應。基于上述，教師再次提出問題：三元催化器是運用哪些因素促進反應進行的？在此過程中物質轉化的原理是什么？化學反應的速率受到了哪些因素的影響？

學生經過老師的講解和自主思考，開始回答：在過程中發生了氧化還原反應，化學反應的速率主要受到了濃度、溫度、催化劑等的影響，三元催化器的反應工作需要溫度和催化劑。

師：大家再認真思考，三元催化反應是不是一個可逆反應？如果是，在反應時，應該注意哪些問題？

學生開始思考并回答：如果三元催化反應是一個可逆反應，如果反應不完全，汽車尾氣的污染物就不能完全轉變為無污染物，但是在過程中我們可以想一些辦法，如調控溫度，為反應過程創造條件，以此促進反應。

●教學環節三：設計原電池讓小車運行

小組對自己設計的方案進行展示：

選取貼片成為電池的負極，而銅片作為正極，稀硫酸溶液做電解質溶液。反應方程式如下：

負極：Fe-2e-=Fe2

正極：2H++2e-=H2↑

教師對本單元知識進行重點總結，提出一些生活中還未解決的問題，鼓勵學生運用所學知識解決生活中的問題。

三、教學反思

本文重創設生活情境，讓學生在情境中能夠將具體的知識聯系起來。學生在新授課階段對本單元知識都有了一定的了解，因此，復習課的設計重在設計相應的問題，讓學生在情境中運用化學知識解決問題，從而加深對本單元化學知識的理解和運用，幫助學生建構單元知識體系。這也啟示我們在今后的課程設計中要為學生創設真實的情境，讓情境成為單元知識和問題之間的橋梁，讓學生在解決問題的過程中發揮主體性作用，從而提高復習課的教學效率。

（作者單位：甘肅省西和縣第一中學）

編輯：曾彥慧