基于化學(xué)學(xué)科育人的教學(xué)實踐與思考*
——以九年級“燃料及其利用”復(fù)習(xí)課為例

□楊林全

（如東縣豐利中學(xué)，江蘇如東 226408）

一、背景分析

中華民族偉大復(fù)興需要提高國民素質(zhì)，需要大量的優(yōu)秀人才。黨的十九大提出的教育方針是“落實立德樹人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人”。教育部在《關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中具體要求研究制定“各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系”，并在“修訂課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)”時“依據(jù)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，進(jìn)一步明確各學(xué)段、各學(xué)科具體的育人目標(biāo)和任務(wù)”，自此，“學(xué)科育人”便成為學(xué)科教學(xué)重要和緊迫的任務(wù)。

2018年12月，筆者應(yīng)江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室的邀請，參加在江蘇省鹽城中學(xué)舉辦的江蘇省第五屆中學(xué)化學(xué)名師高級研修活動，活動的主題是“做四有好老師，當(dāng)樹人大先生”?；顒悠陂g筆者執(zhí)教了人教版九年級化學(xué)上冊第七單元《燃料及其利用（復(fù)習(xí)）》的觀摩課，本節(jié)課以秸稈在人類發(fā)展不同時期的利用為情境展開教學(xué)，緊扣能源和環(huán)境兩大問題，通過環(huán)境保護(hù)和合理開發(fā)，利用資源知識的教學(xué)，使學(xué)生加強環(huán)保意識，樹立綠色化學(xué)觀和科學(xué)發(fā)展觀，認(rèn)識化學(xué)對社會發(fā)展的重要作用，增強對自然和社會責(zé)任感[1]，激發(fā)學(xué)好化學(xué)建設(shè)美好家園的使命感，以落實學(xué)科育人的根本目標(biāo)。

二、教學(xué)設(shè)計思路與流程

《燃料及其利用（復(fù)習(xí)）》的內(nèi)容對學(xué)生來說，知識本身并不難，但是需要記憶，比較枯燥。在復(fù)習(xí)中，如何避免只是對已學(xué)知識簡單的重復(fù)再現(xiàn)，避免學(xué)生機械式的記憶；如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)行更高層次的再學(xué)習(xí)，是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵[2]。根據(jù)以上分析，確定本節(jié)課以秸稈綜合利用作為核心線索，融入燃燒的條件、滅火原理以及燃料使用對環(huán)境的影響和新能源開發(fā)等。讓學(xué)生充分調(diào)動已有知識，在真實的情境中解決實際問題。以這樣“串燒”的形式，既有知識內(nèi)容的落實和認(rèn)知角度的拓展，又有思維方法的提升和觀念的形成，可以提高復(fù)習(xí)教學(xué)的實效[3]。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計（如圖1）試圖打破復(fù)習(xí)課的常規(guī)模式，充分挖掘身邊的教學(xué)資源，精心設(shè)計情境。圍繞秸稈在過去、現(xiàn)在和將來的利用，將教師的主導(dǎo)意識（問題線）和學(xué)生的認(rèn)知途徑（活動線）巧妙串聯(lián)起來。一方面，聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗，將課堂由課內(nèi)向課外延伸，把學(xué)生由課本知識引向生活實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，創(chuàng)設(shè)系列“秸稈”的問題情境，組織學(xué)生進(jìn)行實驗探究活動，在活動中培養(yǎng)探究能力和合理使用能源的可持續(xù)發(fā)展觀，感受化學(xué)對改善生存環(huán)境和促進(jìn)社會發(fā)展的積極作用，激發(fā)學(xué)生為我國科學(xué)和社會進(jìn)步奮發(fā)學(xué)習(xí)。

圖1 教學(xué)流程

三、教學(xué)過程

（一）新課引入

【講述】過去人們是如何利用秸稈的歷史。

【提問】秸稈能做燃料，體現(xiàn)秸稈具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？

【學(xué)生活動】傾聽、思考、回答。

設(shè)計意圖：回顧歷史，讓學(xué)生重新認(rèn)識秸稈，了解秸稈曾經(jīng)是老百姓生產(chǎn)生活離不開的“寶”，是一種重要的資源。

（二）歷史悠久的薪柴燃料

【提出問題1】秸稈要點火，需要滿足哪些條件？

【提出問題2】要使燃著的秸稈熄滅，有哪些方法？運用了怎樣的滅火原理？

【學(xué)生活動】思考、回答。

【小組活動】學(xué)生完成一段秸稈的燃燒實驗，描述實驗現(xiàn)象。

【演示實驗】聚集學(xué)生實驗中剪剩下的秸稈，在醫(yī)用托盤上方點燃，燃燒的過程中將秸稈調(diào)整方向，分別向下傾斜、向上傾斜、橫放，然后將草把分散開燃燒。

【提出問題3】秸稈在空氣中燃燒的劇烈程度跟哪些因素有關(guān)？

【學(xué)生活動】實驗、思考、回答。

設(shè)計意圖：復(fù)習(xí)鞏固燃燒條件和滅火的原理，拓展影響燃燒劇烈程度的因素。

【提出問題4】為什么一根秸稈燃燒時很容易熄滅，而一把秸稈卻能旺盛地燃燒？

【學(xué)生活動】思考、回答。

【引導(dǎo)學(xué)生感悟】為什么你們的一段秸稈燃燒很容易熄滅，而老師將你們實驗剪剩下的秸稈聚集在一起卻能旺盛地燃燒呢？這是因為聚集在一起可以減少熱量的損失，可以確保秸稈的溫度高于它的著火點。由此可見，無論是現(xiàn)在的學(xué)習(xí)和生活，還是將來干一番事業(yè)時，大家只有團(tuán)結(jié)互助齊心協(xié)力，我們的希望之火才會越燒越旺。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生融群與合作的習(xí)慣，提高品德素養(yǎng)[4]。

【提出問題5】結(jié)合剛才的實驗，思考秸稈能否直接作為城市居民的生活燃料？

【學(xué)生活動】觀察、思考、回答。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生體會到秸稈燃燒時會產(chǎn)生大量的煙塵和灰燼。秸稈不能適應(yīng)當(dāng)下百姓生活的要求，由此導(dǎo)致農(nóng)民經(jīng)常在田間焚燒秸稈，使其成為環(huán)境污染的一個源頭。

（三）使用方便的化石燃料

【提供資料】

（1）圖2、圖3分別是2016年世界和中國能源消耗結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 世界能源消耗結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 中國能源消耗結(jié)構(gòu)示意圖

（2）2017年，我國能源消費總量達(dá)44.9億噸標(biāo)煤，同比增長2.9%，占全球能源消費比例23%，二氧化硫排放量1014.64萬噸，溫室氣體排放量達(dá)到105億噸，占到全球排放總量的近26%（摘自《中國能源發(fā)展報告2017》）。

（3）人類使用的三大化石燃料：石油、天然氣和煤炭，據(jù)統(tǒng)計這三種能源還能供開采的年限分別只有50.6年、52.5年和153年（摘自《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》2017版）。

【提出問題1】面對材料中的數(shù)據(jù)你所擔(dān)心的問題是什么？我們該怎么辦？

【學(xué)生討論】分別從能源危機和環(huán)境污染兩個方面進(jìn)行分析，并提出解決的設(shè)想。

【講述】我國在新能源利用方面已取得的成就以及和國外的差距。

【提供資料】朱清時教授提出，目前我國能源戰(zhàn)略迫切需要研究用非糧食類生物質(zhì)作原料生產(chǎn)液體類、氣體類燃料。開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和具有推廣價值的實用技術(shù)，保障我國植物生物質(zhì)能源的安全開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)昌盛繁榮。

設(shè)計意圖：一方面引導(dǎo)學(xué)生要成為自然界的友好保護(hù)者和綠色化學(xué)理念的踐行者，從而實現(xiàn)人類與自然的和諧相處以及人與自然、社會的可持續(xù)發(fā)展[5]；另一方面拓展學(xué)生的國際視野，了解我國生物質(zhì)能利用的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生為科學(xué)和社會進(jìn)步奮發(fā)學(xué)習(xí)，樹立為解決生態(tài)環(huán)境問題和建設(shè)美麗富強的國家而努力的志向。

【提出問題2】秸稈能否轉(zhuǎn)化為城市居民的生活燃料？

【提供資料】秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱。主要含有碳、氫、氧元素，還含有少量氮、磷、鉀等元素及有機物等。

【學(xué)生活動】閱讀教材第138頁一、二兩段，設(shè)計秸稈干餾的方案。

【提供實驗器材和用品】酒精燈、坩堝鉗、石棉網(wǎng)、鑷子、火柴、鋁箔、剪刀、秸稈等。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生再一次了解煤的綜合利用的知識，熟悉煤的干餾原理，并運用所學(xué)的化學(xué)觀念和思想解決秸稈綜合利用的問題，讓學(xué)生形成“尊重事實和證據(jù)并基于證據(jù)推理形成結(jié)論”的思維方式。

（四）清潔的新能源

【演示實驗】秸稈的干餾（如圖4）。

圖4 秸稈的干餾

【提出問題1】秸稈干餾后得到的氣體燃燒比秸稈直接燃燒有何優(yōu)點？

【學(xué)生活動】觀察、思考、回答。

【提出問題2】秸稈干餾得到的可燃性氣體可能是什么？

【學(xué)生活動】猜想、回答。

【引導(dǎo)學(xué)生思考】你覺得剛才同學(xué)們的猜想正確嗎？請說出你的理由。

【學(xué)生互評】經(jīng)過分析后得出兩種不一樣的答案：

（1）猜想正確。因為秸稈中含有碳、氫和氧元素符合元素守恒，而且氫氣、甲烷和一氧化碳都具有可燃性。

（2）猜想不正確，因為秸稈干餾得到的氣體燃燒時火焰呈黃色，而氫氣、甲烷和一氧化碳燃燒時火焰應(yīng)該呈藍(lán)色。

【播放視頻】秸稈的干餾。

【講述】由視頻可知，秸稈干餾得到的可燃性氣體最主要的是氫氣、甲烷和一氧化碳，還含有少量揮發(fā)的焦油，焦油燃燒時產(chǎn)生了黃色的火焰。剛才這位同學(xué)觀察得很仔細(xì)，值得大家學(xué)習(xí)。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生形成并發(fā)展勇于探索、勤于思考、敢于質(zhì)疑的思維品質(zhì)。

【學(xué)生活動】學(xué)生分別書寫氫氣、甲烷和一氧化碳在空氣中燃燒的化學(xué)方程式。

【提出問題3】目前，老師家用的是石油液化氣（主要成分為C3H8），如改用這種生物質(zhì)氣，請同學(xué)們幫老師想一想，老師家灶具的進(jìn)風(fēng)口應(yīng)如何調(diào)整，為什么？改氣后，老師家燃?xì)鈭缶鞯陌惭b位置應(yīng)做如何調(diào)整，為什么？如果發(fā)現(xiàn)氣體泄漏該怎么辦？

【提供資料】

（1）相同條件下，相同體積的不同氣體含有相同的分子數(shù)。

（2）C3H8燃燒的化學(xué)方程式C3H8+5O2

【學(xué)生活動】通過對比氫氣、甲烷、一氧化碳和丙烷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式，聯(lián)系所學(xué)知識經(jīng)思考得出解決方案。

設(shè)計意圖：一方面引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識分析并解決實際問題，另一方面讓學(xué)生感知利用化學(xué)知識可以幫助人們更科學(xué)地使用化學(xué)物質(zhì)，提高生活質(zhì)量，增強安全意識。

【提出問題4】你還可以設(shè)計怎樣的實驗驗證秸稈中含有碳和氫兩種元素？

【學(xué)生活動】設(shè)計方案。

【評價方案的可行性】師生討論完成。

設(shè)計意圖：設(shè)計評價環(huán)節(jié)是讓學(xué)生初步感受到實驗方案應(yīng)該原理科學(xué)，操作簡單易行。若用定性的方法獲取的證據(jù)不充分，可以考慮設(shè)計一些定量的方法，使我們獲取的證據(jù)更嚴(yán)密、更充分[6]。

【提出問題5】秸稈的綜合利用還有哪些方法？

【講述】我國在利用化學(xué)方法綜合利用秸稈方面已取得的成果和存在的困難等。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生感受化學(xué)對改善人類生活和促進(jìn)社會發(fā)展的積極作用，教育學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題，增強安全意識，逐步樹立珍惜資源、愛護(hù)環(huán)境、合理使用能源的可持續(xù)發(fā)展觀。培養(yǎng)學(xué)生熱愛祖國的情感，樹立為中華民族復(fù)興和社會進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的志向。

四、反思與啟示

（一）設(shè)計創(chuàng)新實驗，激發(fā)學(xué)習(xí)動機

實驗是檢驗化學(xué)真理的最高法庭，在化學(xué)教學(xué)中實驗又能呈現(xiàn)真實情境，成為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要中介。本節(jié)課設(shè)計了秸稈的燃燒和干餾兩個創(chuàng)新實驗。在秸稈的燃燒實驗中，先讓學(xué)生點燃一段秸稈，然后教師再將學(xué)生剪剩下的秸稈聚集在一起點燃，通過實驗的分析復(fù)習(xí)鞏固燃燒的條件和滅火的原理，通過實驗現(xiàn)象的對比讓學(xué)生體會團(tuán)結(jié)互助的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和互助精神。秸稈的干餾實驗，巧妙地利用鋁箔包裹秸稈，簡化了實驗裝置，操作也很方便。這樣的創(chuàng)新實驗極大地吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，從而激發(fā)起他們學(xué)習(xí)的動機。

（二）創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計，為學(xué)生構(gòu)建“有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷”

吳俊明教授認(rèn)為，從歷史的角度看，人類的進(jìn)步和發(fā)展跟人類自身對化學(xué)的認(rèn)識發(fā)展一直是結(jié)伴而行的。這個總體規(guī)律意味著化學(xué)具有育人價值。本節(jié)課沒有沿用傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)模式，而是依據(jù)人類使用秸稈的發(fā)展史，圍繞三個問題展開教學(xué)：（1）人類剛開始為什么要使用秸稈？（2）現(xiàn)在為什么不用秸稈了？（3）將來利用化學(xué)知識可以怎樣利用秸稈？過去秸稈使用的歷史，幫助學(xué)生審視化學(xué)在其中的存在?，F(xiàn)在秸稈露天焚燒、到處亂拋產(chǎn)生了危害，引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)知識解決實際問題。將來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，秸稈必將在解決環(huán)境問題以及能源危機中大顯身手，引領(lǐng)學(xué)生成長的品質(zhì)、體現(xiàn)學(xué)習(xí)的發(fā)展價值。另一方面，通過秸稈“命運”的“一波三折”將學(xué)生的學(xué)習(xí)由淺顯引向深度，隨意而獨具匠心、平常而高于生活，為學(xué)生構(gòu)建一次“有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷”。

（三）創(chuàng)設(shè)真實情境，落實學(xué)科教育價值

將化學(xué)問題和事實鑲嵌在一種真實的環(huán)境中呈現(xiàn)給學(xué)生，能引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生尋求問題解決，以達(dá)到認(rèn)知和諧[7]。本節(jié)課以燃料的“進(jìn)化”為線索，以減少污染、綠色化使用秸稈為目標(biāo)，不斷地產(chǎn)生問題驅(qū)動學(xué)生基于已知的經(jīng)驗去思考、去探究，從而將學(xué)科知識復(fù)習(xí)和社會責(zé)任教育融為一體，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中，掌握知識，熟練方法，并將學(xué)生的情感融入到整個教學(xué)過程中。學(xué)生跟隨秸稈使用方法的發(fā)展，體會著化學(xué)的求真、求善、求美[8]。這種浸潤式的教學(xué)方式，悄無聲息地影響著學(xué)生的思維，改變學(xué)生的觀念，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，從而落實學(xué)科育人的旨?xì)w。