“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”下的元素化合物習(xí)題教學(xué)方法探究

摘 要：元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)，一直是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中非常重要的一部分。元素化合物相關(guān)內(nèi)容的考查，一直是化學(xué)試卷中主要部分。筆者結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，對(duì)試卷中的此類題型進(jìn)行分析，試圖幫助學(xué)生找到合適的方法，解決實(shí)際問題。

關(guān)鍵詞：元素化合物;核心素養(yǎng);建構(gòu)模型

元素化合物知識(shí)的考點(diǎn)，歷來是很多學(xué)生頭疼的部分。各個(gè)知識(shí)點(diǎn)比較零碎，關(guān)聯(lián)度不大，學(xué)生感覺聽課容易，但要深入理解掌握比較困難。筆者根據(jù)目前學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，結(jié)合考綱，借助有效的教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)解決問題、提升核心素養(yǎng)的目的。

一、 教學(xué)背景分析

（一）教學(xué)指導(dǎo)思想分析

浙江高考一直有無機(jī)框圖推斷題。此類題主要考查學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)的儲(chǔ)備。由于此類題型信息量大、綜合性強(qiáng)，筆者在教學(xué)中必須引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)獲取信息、分析問題、合理推斷的能力。分析學(xué)生的知識(shí)缺陷，幫助學(xué)生深入把握知識(shí)內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)從“理論”到“運(yùn)用”的飛躍。高三復(fù)習(xí)的教學(xué)中抓住無機(jī)推斷題，不僅能進(jìn)一步加深元素及其化合物的有關(guān)知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生分析推理、觀察思維、獲取信息及綜合應(yīng)用的能力。同時(shí)，通過對(duì)元素化合物知識(shí)、氧化還原反應(yīng)方程式書寫等知識(shí)的復(fù)習(xí)，促使學(xué)生學(xué)會(huì)信息加工，從“是什么”轉(zhuǎn)化為“為什么”“怎么用”，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的提升，也更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（二）學(xué)生知識(shí)水平分析

作為高三的學(xué)生，對(duì)元素化合物知識(shí)有一定的掌握，但是在解決實(shí)際練習(xí)過程中能力欠缺較多。學(xué)生經(jīng)過了一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，也能夠書寫一定難度的氧化還原方程式，但是對(duì)新情景下的方程式書寫還存在很多不足：無法正確找出氧化劑還原劑，無法找出隱藏的反應(yīng)環(huán)境（酸性或堿性）……

（三）教學(xué)重難點(diǎn)

基于以上內(nèi)容的分析，筆者將此節(jié)復(fù)習(xí)課的教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)為元素化合物性質(zhì)的復(fù)習(xí)，以及無機(jī)框圖的推導(dǎo)。一定情境下氧化還原方程式的書寫則是教學(xué)難點(diǎn)。并結(jié)合習(xí)題，從這兩塊知識(shí)點(diǎn)入手復(fù)習(xí)。

二、 “證據(jù)推理和模型認(rèn)知”素養(yǎng)的培養(yǎng)

【例題展示】（2020浙江高考）化合物Ⅹ由四種短周期元素組成，加熱X，可產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體Y，Y為純凈物;取3.01gX，用含HCl0.0600mol的鹽酸完全溶解得溶液A，將溶液A分成A1和A2兩等份，完成如下實(shí)驗(yàn)（白色沉淀C可溶于NaOH溶液）：

請(qǐng)回答：

（1）組成X的四種元素是N、H和________（填元素符號(hào)），X的化學(xué)式是________。

（2）溶液B通入過量CO2得到白色沉淀C的離子方程式是________________。

（3）寫出一個(gè)化合反應(yīng)（用化學(xué)方程式或離子方程式表示）________________。

（一）元素化合物推斷

化學(xué)“模型認(rèn)知”包括化學(xué)思路的認(rèn)知和化學(xué)分析框架。就是指學(xué)生通過獲取題目信息、分析問題、合理推斷等方式方法，認(rèn)識(shí)題目所給物質(zhì)，將不熟悉的物質(zhì)與熟悉的物質(zhì)聯(lián)系起來。學(xué)生借助元素符號(hào)、數(shù)學(xué)公式等，推導(dǎo)并建立一定的模型，解決實(shí)際問題，掌握規(guī)律。

【學(xué)生活動(dòng)】

【例1】（2019年4月）固體化合物X由3種元素組成。某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

請(qǐng)回答：（1）由現(xiàn)象1得出化合物X含有________元素（填元素符號(hào)）。

（2）固體混合物Y的成分________（填化學(xué)式）。

（3）X的化學(xué)式________。

【答案】（1）O;（2）Cu和NaOH;（3）NaCuO2

【設(shè)計(jì)意圖】從高考的真題入手，幫助學(xué)生解決實(shí)際問題。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真讀題，能夠從題目中提取相關(guān)信息。構(gòu)建分析解題的模型。

學(xué)生必須要儲(chǔ)備大量關(guān)于具體物質(zhì)多方面的知識(shí)（如：使品紅試液褪色的氣體，白色具有兩性的氧化物，紫紅色固體單質(zhì)等），才能比較好地掌握元素化合物知識(shí)，才能結(jié)合已知信息，推導(dǎo)出符合題意的物質(zhì)。作為任課教師，必須要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合相關(guān)內(nèi)容，從熟悉物質(zhì)的性質(zhì)遷移到不熟悉物質(zhì)的性質(zhì)。特別是像顏色、狀態(tài)、氣味、熔沸點(diǎn)等具體的性質(zhì)。

教學(xué)中，筆者認(rèn)為可以先引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)讀題，從框圖中獲取相關(guān)的直觀信息。然后再引導(dǎo)學(xué)生采用思考、分析、歸納、建構(gòu)模型等方式對(duì)直觀信息再加工，從而獲得更多更深層次的信息。在此過程中，學(xué)生結(jié)合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，預(yù)測(cè)可能的變化和結(jié)果。并根據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，對(duì)陌生題目進(jìn)行嘗試解答，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行遷移，舉一反三，達(dá)到復(fù)習(xí)的效果。

（二）氧化還原方程式的書寫

氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，一直是浙江高考的重點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)不太擅長(zhǎng)書寫平時(shí)沒有接觸過的方程。無法正確地從題干中獲取氧化劑、還原劑等的準(zhǔn)確信息。且配平方程的能力比較薄弱，考試中容易失分。因此，氧化還原反應(yīng)方程式的配平，是復(fù)習(xí)課中非常重要和必要的一塊內(nèi)容。

【學(xué)生活動(dòng)】

【例2】（2020·浙江模擬）已知化合物X由四種元素組成，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

①取適量X，加水完全溶解，生成一種無色無味氣體，向該溶液中加入兩滴石蕊試液，溶液顏色先變藍(lán)后褪色;進(jìn)行焰色反應(yīng)，觀察到火焰呈黃色;

②取6.28gX充分加熱，將所得混合氣體通過濃硫酸后收集到無色氣體0.672L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），濃硫酸增重1.08g;另取相同質(zhì)量的X溶于足量稀硫酸中，將產(chǎn)生的混合氣體通入足量澄清石灰水中后，剩余氣體的體積為0.672L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），同時(shí)獲得4.00g白色沉淀。

請(qǐng)回答下列問題：

（3）X也可以與酸性氯化亞鐵溶液反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式________________ 。

【答案】2Na2CO3·3H2O2+6Fe2++10H+6Fe3++4Nal++2CO2↑+8H2O

氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。作為高三學(xué)生，對(duì)于氧化還原方程式的書寫，已具有一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。通過高考真題的練習(xí)，筆者試圖培養(yǎng)學(xué)生將微觀粒子彼此間的反應(yīng)與宏觀方程結(jié)合在一起。培養(yǎng)學(xué)生利用建構(gòu)模型的思想分析問題、解決問題的能力。進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生更好地讀懂題意，找到符合要求的氧化劑還原劑。并能夠結(jié)合題目中隱含的反應(yīng)環(huán)境（酸性或堿性），正確書寫方程式。

三、 結(jié)語

文章以筆者的一節(jié)高三復(fù)習(xí)課為例，以2020年浙江高考的元素推斷題為引入，進(jìn)行教學(xué)分析。課題教學(xué)中，筆者力求使學(xué)生能夠?qū)υ鼗衔镏R(shí)有一定的理解掌握，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相似題型的練習(xí)。在教學(xué)過程中發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，建構(gòu)學(xué)生的化學(xué)觀念和學(xué)生模型認(rèn)知的思維。

高三復(fù)習(xí)課教學(xué)中如果只是以復(fù)習(xí)書本為主，學(xué)生將只知道答案是什么，而無法提升相對(duì)應(yīng)的能力、形成一定的學(xué)科素養(yǎng)。筆者試圖通過這一道高考題，由一題引申到一類題型的解法。從要求學(xué)生掌握具體知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘龑W(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。幫助學(xué)生建構(gòu)出學(xué)科觀念，使學(xué)生能夠在解答過程中，將問題進(jìn)行分解，從題干中尋找隱含的信息，借助模型，解決問題。

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作者簡(jiǎn)介：

褚鳴飛，浙江省湖州市，浙江省湖州市第一中學(xué)。