基于化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)理解促進(jìn)學(xué)生深度復(fù)習(xí)
——以“探究二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)”為例

施鳳鶴

（晉江市教師進(jìn)修學(xué)校，福建 泉州 362200）

中考試題多以教材為原型進(jìn)行改造，故教師在復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，首先要理解問題本質(zhì)，深入挖掘應(yīng)用教材“內(nèi)涵”，讓學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與思維方法分析問題、解決問題，才能“以不變應(yīng)萬變”。本文從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)入手，運(yùn)用分類思想、遷移思維的方法，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在“教、學(xué)、評(píng)”中促進(jìn)學(xué)生深度復(fù)習(xí)。

一、化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和深度復(fù)習(xí)的內(nèi)涵

（一）化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解

“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，其特征是研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。”［1］從這個(gè)界定看，化學(xué)研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化，這就涉及物質(zhì)的化學(xué)變化，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)問題。而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子間的重新組合，即反應(yīng)物中舊鍵斷裂和生成物中新鍵形成，在這個(gè)過程中，舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成放出能量。對(duì)初中學(xué)生來講，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)可以從反應(yīng)物的消耗、新物質(zhì)的生成以及反應(yīng)過程中的能量變化來理解。

（二）化學(xué)深度復(fù)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)狀態(tài)，包括學(xué)習(xí)的投入程度、思維層次和認(rèn)知體驗(yàn)等諸多層面，是對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解，是對(duì)學(xué)科思想與方法的遷移應(yīng)用，是以問題探究為核心，提高思維品質(zhì)的有效學(xué)習(xí)。［2］由于在復(fù)習(xí)階段，故也稱為深度復(fù)習(xí)?；瘜W(xué)淺層復(fù)習(xí)停留在對(duì)化學(xué)事實(shí)性的記憶、基本知識(shí)的再現(xiàn)等表面上，往往不能融會(huì)貫通、遷移應(yīng)用。基于此，復(fù)習(xí)教學(xué)不應(yīng)僅是簡(jiǎn)單知識(shí)再現(xiàn)，而要深入挖掘教材“內(nèi)涵”，引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)本質(zhì)，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，運(yùn)用化學(xué)思想觀念、化學(xué)思維方法去分析、解決真實(shí)問題。

二、基于化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)理解促進(jìn)學(xué)生深度復(fù)習(xí)的實(shí)踐

復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，要根據(jù)教材內(nèi)容，提煉相應(yīng)的化學(xué)學(xué)科本質(zhì)問題與學(xué)科思維方法，來指導(dǎo)組織整個(gè)教與學(xué)過程。比如，CO2通入氫氧化鈉溶液中，沒有明顯現(xiàn)象，這就涉及如何判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生，回歸到討論化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的問題。滬教版九年級(jí)《化學(xué)（下冊(cè)）》只是簡(jiǎn)單提了“NaOH 能吸收二氧化碳?xì)怏w（給出化學(xué)方程式）”［3］這句話，并未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。筆者通過知網(wǎng)查閱有關(guān)二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的文獻(xiàn)，大多是二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究［4-5］，涉及探究二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)如何進(jìn)行的教學(xué)很少，運(yùn)用理論或?qū)W科思想方法指導(dǎo)教學(xué)的極少。為此，筆者以“探究二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)”為例，闡述如何基于化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)理解，促進(jìn)學(xué)生深度復(fù)習(xí)。

（一）拋出主題問題

問題：如何證明二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)？

復(fù)習(xí)教學(xué)目的在于使學(xué)生在原有學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，所以拋出研究的主題，讓學(xué)生自己回顧知識(shí)，頭腦風(fēng)暴式地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。問題的難點(diǎn)在于對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程無明顯現(xiàn)象的，需借助一定手段將“看不到”的現(xiàn)象變?yōu)椤翱吹玫健?。通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案了解學(xué)生研究的視角及將反應(yīng)變?yōu)椤翱梢暋钡囊罁?jù)，了解學(xué)生已有的認(rèn)知水平及思維層次。

（二）探究設(shè)計(jì)原理

學(xué)生活動(dòng)：依據(jù)提供的藥品及器材，8 人一組設(shè)計(jì)一至兩個(gè)方案，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可直觀感受實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果，轉(zhuǎn)變學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)時(shí)只“動(dòng)腦、動(dòng)口”的習(xí)慣，讓實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)顯得有理有據(jù)。

1.從反應(yīng)物消耗的視角看待化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)

學(xué)生看到礦泉水瓶，很多人想到“滬教版九年級(jí)《化學(xué)（上冊(cè)）》中往裝有CO2的瓶中加入水，振蕩，瓶子變癟的實(shí)驗(yàn)”，然后依樣畫葫蘆地把水換成NaOH 溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這是典型的知識(shí)遺忘或考慮問題不全，知識(shí)碎片化，以為瓶子變癟了就是發(fā)生了反應(yīng)，屬于認(rèn)知水平較低。筆者把這種思維界定為第1 層次。學(xué)生小組評(píng)析后，認(rèn)為CO2溶于水也能使礦泉水瓶變癟，缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，于是增加了“往裝有CO2的瓶中加入水”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。學(xué)生懂得做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，排除干擾因素，學(xué)生認(rèn)知水平達(dá)到第2 層次。由此確定，從反應(yīng)物CO2是否被消耗，能判斷化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生。為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)“氣體消耗產(chǎn)生壓強(qiáng)差”這一思維方法的遷移，可鼓勵(lì)學(xué)生從CO2消耗的對(duì)比實(shí)驗(yàn)角度再設(shè)計(jì)。復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，教師要適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生回歸教材、理解教材、應(yīng)用教材。如教材“固體氫氧化鈉能吸收二氧化碳?xì)怏w而變質(zhì)”［3］，可啟發(fā)學(xué)生利用這個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明CO2被消耗，與前面為排除水干擾而做對(duì)比實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生認(rèn)知沖突。這樣可以進(jìn)一步拓寬學(xué)生認(rèn)識(shí)的廣度，實(shí)現(xiàn)從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)到培養(yǎng)創(chuàng)新精神層面的進(jìn)階，達(dá)到思維能力第3 層次。

2.從新物質(zhì)生成的視角看待化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)

圖1 探究是否有新物質(zhì)Na2CO3生成

選擇從生成Na2CO3角度設(shè)計(jì)的小組展示，如圖1。讓學(xué)生從新物質(zhì)生成的視角來看待化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。教師繼續(xù)追問，與上面儀器藥品一樣，還有其他變式嗎？雖然原理相同，只是把氣球從瓶外變?yōu)槠績(jī)?nèi)，但可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)變通，拓寬思維廣度。

前面的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生往往只想到一種物質(zhì)就進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蛐运季S。為此，教師要引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)入手，讓學(xué)生從反應(yīng)物消耗和新物質(zhì)生成兩個(gè)視角來判斷，逐漸提升思維能力，這樣學(xué)生的認(rèn)知就達(dá)到第4 層次。

（三）抓住本質(zhì)問題

教學(xué)進(jìn)行到此時(shí)，雖然已能從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)入手，但只是小碎片連成了大碎片，應(yīng)繼續(xù)深入。繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)，反應(yīng)物除了CO2還有NaOH，生成物除了Na2CO3還有H2O。多角度研究問題，提高認(rèn)識(shí)的深刻性，逐步建構(gòu)整體觀。在“教、學(xué)、評(píng)”過程中，教師要善于應(yīng)用隱藏的觀念與方法，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)與思維體系。如生成Na2CO3的判斷，不是用它能與鹽酸這種具體單一的物質(zhì)反應(yīng)的方法，而是要用多種物質(zhì)共同類屬的方法，即從分類的角度來分析、解決問題。在此環(huán)節(jié)中，幫助學(xué)生建構(gòu)分類觀，滲透分類思想，使思維能力進(jìn)一步提升，從而達(dá)到第5 層次。

從能量變化的視角，學(xué)生往往容易忽略。教師可運(yùn)用學(xué)生對(duì)燃燒放熱這個(gè)已有的認(rèn)知，啟發(fā)學(xué)生從能量變化的視角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)。至此，從反應(yīng)物消耗、新物質(zhì)生成、能量變化三個(gè)視角來理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，建構(gòu)整體觀，為最高層次，即第6 層次。

最后，教師可運(yùn)用手持技術(shù)展示探究CO2與NaOH反應(yīng)的新方法，如溫度傳感器等，拓寬學(xué)生視野。

（四）評(píng)價(jià)反思提升

1.輔以試題，檢驗(yàn)深度復(fù)習(xí)效果

基于深度復(fù)習(xí)，課堂上更應(yīng)有思維層次較高的試題，以檢驗(yàn)學(xué)生課堂深度復(fù)習(xí)的效果。

例：（2019 年廈門5 月質(zhì)檢）探究二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)。

［查閱資料］

①乙醇不與NaOH、Na2CO3、CO2反應(yīng)；

②25℃時(shí)，NaOH 和Na2CO3在乙醇中的溶解度：

［實(shí)驗(yàn)裝置］如圖2。

圖2 探究二氧化碳與氫氧化鈉是否反應(yīng)

［實(shí)驗(yàn)步驟］

①打開K1，關(guān)閉K2，從導(dǎo)管口a 通入CO2氣體，直至觀察到A 試管中產(chǎn)生大量沉淀，停止通CO2；

②從導(dǎo)管口a 通入足量氮?dú)猓?/p>

③關(guān)閉K1，打開K2，向A 中滴入足量的稀鹽酸。

師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是什么？

師：該實(shí)驗(yàn)方案根據(jù)什么視角進(jìn)行探究？裝置中A、B 實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理是什么？分析氣體的流向。

［設(shè)計(jì)意圖］培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)探究的思維習(xí)慣，鞏固研究化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的方法，尋找解題的關(guān)鍵點(diǎn)。

本題第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：對(duì)信息的分析、應(yīng)用；第二關(guān)鍵點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程中K1、K2的開與關(guān)，這影響到試管A 中氣體流向以及相關(guān)性質(zhì)判斷。分析氣體流向時(shí)使思維可視化，能幫助相對(duì)薄弱的學(xué)生突破思維障礙。題目設(shè)計(jì)較新穎，是新情境下的實(shí)驗(yàn)探究，它通過改變?nèi)軇?，便可直接觀察到有沉淀產(chǎn)生，說明有新物質(zhì)生成。這是對(duì)前面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充，也是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)理解的程度。第三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：分析從導(dǎo)管口a 通入足量氮?dú)獾哪康?。在試管A 中出現(xiàn)兩次的CO2——作為反應(yīng)物和作為產(chǎn)物的檢驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌?。厘清這個(gè)關(guān)鍵，就能解決通入足量氮?dú)獾哪康摹?/p>

2.歸納總結(jié)，評(píng)價(jià)優(yōu)劣反思提升

在復(fù)習(xí)教學(xué)的最后，讓學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)、方法進(jìn)行歸納總結(jié)（見表1），重構(gòu)知識(shí)與思維體系，深度理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。同時(shí)，讓學(xué)生反思評(píng)價(jià)各個(gè)實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)劣，達(dá)到提升思維能力的目的。

表1 總結(jié)歸納

三、基于化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)理解促進(jìn)學(xué)生深度復(fù)習(xí)的建議

深度復(fù)習(xí)需要立足問題本質(zhì)，重構(gòu)知識(shí)脈絡(luò)，衍生關(guān)鍵能力，提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。通過本案例的實(shí)踐，筆者認(rèn)為可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行。

（一）選準(zhǔn)復(fù)習(xí)內(nèi)容，深挖教材價(jià)值

深度復(fù)習(xí)不是唯一的復(fù)習(xí)教學(xué)方式，如果復(fù)習(xí)內(nèi)容沒有合適的探究點(diǎn)，如一些化學(xué)事實(shí)性知識(shí)——元素與人體健康等，那就沒必要進(jìn)行深度復(fù)習(xí)。深度復(fù)習(xí)要通過挖掘教材價(jià)值，創(chuàng)設(shè)情景，開展問題探究，及時(shí)反思總結(jié)來理解復(fù)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)涵，促進(jìn)學(xué)生思維能力提升。如本案例建立在學(xué)生已經(jīng)掌握二氧化碳能溶于水，二氧化碳與氫氧化鈉能發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，碳酸鈉能與某些酸、堿、鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)等知識(shí)的基礎(chǔ)上，挖掘化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、分類思想、實(shí)驗(yàn)方法等，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，在教師引導(dǎo)、學(xué)生討論中逐步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力及思維層次。

（二）把握問題本質(zhì)，促進(jìn)深度理解

深度復(fù)習(xí)需要理解問題本質(zhì)，運(yùn)用化學(xué)思想與方法，運(yùn)用批判性思維，建構(gòu)知識(shí)體系，促進(jìn)深度理解，才能在中考新情景中融會(huì)貫通，應(yīng)對(duì)自如。本案例不是簡(jiǎn)單地探究二氧化碳與氫氧化鈉這個(gè)具體的反應(yīng)，而是在探究過程中讓學(xué)生學(xué)會(huì)方法的遷移、視角的遷移、思想應(yīng)用的遷移、一類反應(yīng)的遷移，在深度理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)、探究實(shí)驗(yàn)方法、滲透化學(xué)學(xué)科思想上，提升學(xué)生思維品質(zhì)，進(jìn)而順利解決新問題。如，探究酸與堿是否發(fā)生反應(yīng)，可以利用本案例學(xué)到的思維方法進(jìn)行遷移應(yīng)用，從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的三個(gè)視角入手，將同樣是“看不到”的現(xiàn)象變?yōu)椤翱吹玫健薄＿@樣的復(fù)習(xí)才能事半功倍。

（三）轉(zhuǎn)變復(fù)習(xí)方式，促進(jìn)深度對(duì)話

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，即使在復(fù)習(xí)階段，也可讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、合作交流，在師生、生生對(duì)話及實(shí)驗(yàn)直觀感受中提高認(rèn)識(shí)的層次性、深刻性和創(chuàng)新性。轉(zhuǎn)變灌輸式的復(fù)習(xí)方式，以學(xué)生為主體，教師適當(dāng)?shù)奶釂栠M(jìn)行引導(dǎo)，重過程、重方法，讓學(xué)生處于積極思維興奮的狀態(tài)，在深度對(duì)話中主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系，不斷提升思維層次，提高復(fù)習(xí)有效性。

（四）精選典型試題，反思總結(jié)提升

復(fù)習(xí)階段，當(dāng)堂做題檢測(cè)，是評(píng)價(jià)學(xué)生本節(jié)課學(xué)習(xí)效果的手段之一。對(duì)深度復(fù)習(xí)教學(xué)的課堂，應(yīng)當(dāng)精選具有一定思維層次的典型試題，才能更好地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。歸納總結(jié)是課堂重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是知識(shí)與方法的內(nèi)化，是思維能力的升華。在“教-學(xué)-評(píng)”過程中，通過學(xué)生不斷反思總結(jié)，促進(jìn)本質(zhì)問題的理解、觀念的滲透、方法的遷移、能力的提升。