基于任務(wù)分析的化學(xué)方程式整體化教學(xué)

甘成秋

（尤溪縣教師進(jìn)修學(xué)校，福建 尤溪 365100）

化學(xué)方程式是用于表征物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)及其變化的符號(hào)系統(tǒng)，是認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象及其本質(zhì)的思維工具，具有簡(jiǎn)約表達(dá)、內(nèi)涵豐富的特點(diǎn)。［1］因此，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)變化內(nèi)涵進(jìn)行全面認(rèn)知，并用簡(jiǎn)潔的符號(hào)表達(dá)之。然而，很多教師常以水通電分解為例，先寫反應(yīng)文字（符號(hào)）表達(dá)式，后從微觀角度點(diǎn)撥，接著講解最小公倍數(shù)、奇偶法等配平方法，并且總結(jié)化學(xué)方程式的書寫規(guī)則“寫、配、標(biāo)”，最后大量練習(xí)化學(xué)方程式書寫技能。將化學(xué)方程式教學(xué)重點(diǎn)放在書寫技能訓(xùn)練層面，其結(jié)果是學(xué)生在運(yùn)用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)隨意捏造不存在的反應(yīng)或物質(zhì)；將化學(xué)計(jì)量數(shù)寫在化學(xué)式中間；漏寫“↑”“↓”；不能從新情境中獲取已熟悉的化學(xué)方程式等現(xiàn)象。究其原因是教師無(wú)法呈現(xiàn)化學(xué)方程式意義，使學(xué)生失去自覺(jué)學(xué)習(xí)心理傾向；學(xué)生未對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程深入思考與探究，以至于不能準(zhǔn)確把握其內(nèi)涵實(shí)質(zhì)，忽視了背后所隱含的認(rèn)識(shí)思維。

一、整體化教材邏輯分析

教材將化學(xué)方程式安排在氧氣性質(zhì)及其制取，水的組成，分子、原子，元素、化學(xué)式等相關(guān)章節(jié)之后，其目的是通過(guò)氧氣相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得化學(xué)變化的感性素材；水通電分解微觀分析過(guò)程讓學(xué)生初步體驗(yàn)物質(zhì)發(fā)生變化的微觀本質(zhì)；元素、化學(xué)式的學(xué)習(xí)讓學(xué)生感悟到國(guó)際性的化學(xué)語(yǔ)言具有表達(dá)簡(jiǎn)潔、內(nèi)涵豐富、交流方便的特點(diǎn)，突顯化學(xué)符號(hào)簡(jiǎn)約之美。后續(xù)課程“根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算”是建立在對(duì)化學(xué)變化過(guò)程中原子總是按照一定比例進(jìn)行重組的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上的。因此，應(yīng)將化學(xué)方程式概念內(nèi)涵意義與書寫步驟當(dāng)作一個(gè)整體看待，辯證地認(rèn)識(shí)到前者是后者的基礎(chǔ)，后者又是前者的外在表現(xiàn)形式。［2］促進(jìn)學(xué)生在意義理解的基礎(chǔ)上，掌握化學(xué)方程式的書寫規(guī)則，同時(shí)發(fā)展對(duì)化學(xué)變化的思維認(rèn)識(shí)。

二、整體化教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

基于以上思考，教學(xué)過(guò)程分為四個(gè)階段：一是感知與認(rèn)同。感知文字（符號(hào)）表達(dá)式存在缺陷，引發(fā)對(duì)化學(xué)方程式的價(jià)值認(rèn)同，同時(shí)觸發(fā)如何正確書寫化學(xué)方程式的認(rèn)識(shí)沖動(dòng)。二是分析與建構(gòu)。從物質(zhì)種類、組成物質(zhì)的微粒及其化學(xué)式等方面分析，讓學(xué)生充分體驗(yàn)他們之間的聯(lián)系，厘清反應(yīng)前后各種原子重組過(guò)程，并用化學(xué)方程式表征其過(guò)程。三是模仿與內(nèi)化。通過(guò)模仿練習(xí)進(jìn)一步完善對(duì)化學(xué)方程式內(nèi)涵認(rèn)識(shí)及內(nèi)化書寫規(guī)則。四是應(yīng)用與提升。在應(yīng)用過(guò)程中，逐步提升化學(xué)方程式整體認(rèn)知水平，促進(jìn)書寫達(dá)到自動(dòng)化。

階段1：感知與認(rèn)同，產(chǎn)生心理傾向

任務(wù)1：（1）回憶并說(shuō)出碳在氧氣中燃燒現(xiàn)象；（2）說(shuō)出反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物分別是什么？哪些事實(shí)證明你的判斷是正確的；（3）請(qǐng)用不同方式將該反應(yīng)表示出來(lái)；（4）找出不同種表示方式之間的差異，并談?wù)動(dòng)媚姆N方式表示化學(xué)反應(yīng)更加簡(jiǎn)便、可靠。

設(shè)計(jì)意圖：表征化學(xué)反應(yīng)的準(zhǔn)確程度依賴于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的清晰再現(xiàn)與準(zhǔn)確復(fù)述。為此，突出碳與氧氣反應(yīng)現(xiàn)象再現(xiàn)，從中推斷出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件。為進(jìn)一步證實(shí)推斷的正確性，學(xué)生必須提供更加可信的“往反應(yīng)后的集氣瓶中加入澄清石灰水，觀察到石灰水變渾濁”獲得生成物為二氧化碳實(shí)驗(yàn)證據(jù)，從而樹(shù)立證據(jù)意識(shí)。在此基礎(chǔ)上，要將自己對(duì)反應(yīng)的理解用合適的文字、化學(xué)符號(hào)、圖示等方式表達(dá)出來(lái)，通過(guò)對(duì)比，意識(shí)到任何表達(dá)方式都是建立在客觀事實(shí)的基礎(chǔ)上，不隨意捏造不存在的反應(yīng)；體會(huì)到用化學(xué)式表征物質(zhì)具有簡(jiǎn)約性和便于交流的特點(diǎn)。

階段2：分析與建構(gòu)，促進(jìn)整體認(rèn)識(shí)

表1 碳與氧氣反應(yīng)過(guò)程分析

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)表達(dá)式中箭號(hào)與等號(hào)，觸發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，形成要探究等號(hào)意義的學(xué)習(xí)傾向。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用原子分子觀點(diǎn)演繹碳與氧氣生成二氧化碳過(guò)程，加深對(duì)組成物質(zhì)的微觀粒子相互作用認(rèn)識(shí)；加深對(duì)反應(yīng)前后的原子種類、個(gè)數(shù)不變的感知，加深對(duì)反應(yīng)需要遵循質(zhì)量守恒定律的理解。同時(shí)，在運(yùn)用元素符號(hào)、化學(xué)式等化學(xué)符號(hào)表示物質(zhì)與微粒時(shí)，充分體驗(yàn)“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征相互轉(zhuǎn)換過(guò)程。［3］

任務(wù)3：（1）查閱資料獲知：碳在氧氣不足時(shí)燃燒會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，對(duì)照表1分析過(guò)程，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；（2）談?wù)剬?duì)書寫化學(xué)方程式的認(rèn)識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生已經(jīng)初步建立化學(xué)反應(yīng)需遵守質(zhì)量守恒定律，但在這個(gè)反應(yīng)中，反應(yīng)前后氧原子個(gè)數(shù)無(wú)法相等，與之前的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了矛盾。該如何解決？根據(jù)任務(wù)的提示，學(xué)生就會(huì)從微粒間相互作用的角度思考：1個(gè)碳原子其實(shí)是與1個(gè)氧原子結(jié)合形成1個(gè)一氧化碳分子，而1個(gè)氧分子中含有2個(gè)氧原子就需要2個(gè)碳原子與之結(jié)合形成2個(gè)一氧化碳分子。此過(guò)程滲透了化學(xué)計(jì)量數(shù)的概念［43］，能避免配平時(shí)將化學(xué)計(jì)量數(shù)寫在化學(xué)式中間的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

階段3：模仿與內(nèi)化，形成書寫規(guī)則

任務(wù)4：（1）按照你的認(rèn)識(shí)，書寫水在通電條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）從微觀角度分析反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量比。

任務(wù)5：（1）觀察下列實(shí)驗(yàn)并描述現(xiàn)象：往裝有1～2 mL氯化銅溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液；（2）查閱資料獲悉：氯化銅溶液存在Cu2+和Cl-；氫氧化鈉溶液中存在Na+和OH-；Cu(OH)2為藍(lán)色固體。模仿表1中的思路及物質(zhì)組成的角度，寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）討論在書寫化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)考慮哪些內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)對(duì)化學(xué)方程式表征了實(shí)際參加反應(yīng)物質(zhì)微粒的認(rèn)識(shí)和提煉出書寫化學(xué)方程式的思路指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已架構(gòu)的書寫思路，模仿練習(xí)水的電解、氯化銅與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式書寫，進(jìn)一步檢驗(yàn)書寫思路的正確性，完善其書寫規(guī)則。

階段4：應(yīng)用與提升，完善認(rèn)識(shí)思路

任務(wù)6：寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：（1）實(shí)驗(yàn)室用過(guò)氧化氫與二氧化錳制氧氣；（2）紅磷在空氣中燃燒；（3）往澄清石灰水〔Ca(OH)2〕中通入二氧化碳生成白色沉淀（CaCO3）。

設(shè)計(jì)意圖：本階段主要目的是讓學(xué)生利用已建立起來(lái)的化學(xué)方程式書寫規(guī)則，審視化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)知識(shí)的應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步反思書寫時(shí)是否關(guān)注反應(yīng)現(xiàn)象；是否關(guān)注反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件以及相關(guān)的微粒種類、數(shù)量；是否正確書寫出各物質(zhì)的化學(xué)式；是否正確配平；是否關(guān)注有氣體（或沉淀）生成物的狀態(tài)。在對(duì)以上問(wèn)題做出準(zhǔn)確回應(yīng)后，對(duì)有關(guān)化學(xué)方程式本體知識(shí)就構(gòu)建起清晰認(rèn)識(shí)思路與完整的書寫規(guī)則。

任務(wù)7：從物質(zhì)種類、反應(yīng)條件和質(zhì)量方面考慮，化學(xué)方程式“2HgO====△2Hg+O2↑”能提供給你哪些信息？

設(shè)計(jì)意圖：利用具體的化學(xué)方程式，反向考查學(xué)生在物質(zhì)組成、微粒間的個(gè)數(shù)比、反應(yīng)條件、生成物狀態(tài)的認(rèn)知，有利于學(xué)生系統(tǒng)認(rèn)識(shí)化學(xué)方程式意義，將定性認(rèn)識(shí)與定量認(rèn)識(shí)建立起有效聯(lián)系，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，發(fā)展思維品質(zhì)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生充分感知引入此類概念的價(jià)值，在此基礎(chǔ)上通過(guò)觀察和分析情境中的物質(zhì)組成以及性質(zhì)，將觀察和分析結(jié)果用恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)符號(hào)進(jìn)行表征，并在新情境中檢驗(yàn)用化學(xué)符號(hào)表征認(rèn)識(shí)思路的合理性，從而深化對(duì)“宏觀—微觀—符號(hào)”三者之間的理解。