基于“三單”的“化學(xué)方程式專題復(fù)習(xí)”教學(xué)設(shè)計

摘要：化學(xué)方程式是化學(xué)學(xué)習(xí)的工具和重要內(nèi)容。通過實驗強化化學(xué)反應(yīng)宏觀現(xiàn)象的認識，進而加強宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)和符號表征的關(guān)聯(lián)，可以促進學(xué)生對化學(xué)方程式的全面認識和深刻理解，從而在一定程度上突破化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)障礙，取得較好的復(fù)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：化學(xué)方程式;專題復(fù)習(xí);教學(xué)設(shè)計

文章編號：1008-0546（2022）10x-0078-03中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼：B

一、化學(xué)方程式專題復(fù)習(xí)教學(xué)中的問題

化學(xué)方程式是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，但不少學(xué)生將化學(xué)方程式當(dāng)作“第二門外語”來“死記硬背”。如此學(xué)習(xí)，沒有把握化學(xué)方程式的獨特性和學(xué)科價值，加重記憶和學(xué)習(xí)的負擔(dān)。這也是每年中考化學(xué)方程式書寫和根據(jù)化學(xué)方程式計算得分率不高的主要原因。

吳運鐸提出在化學(xué)方程式的單元復(fù)習(xí)知識梳理中感悟?qū)W科觀念和問題解決中培育學(xué)科觀念的策略[1]。但在傳統(tǒng)的“化學(xué)方程式”專題復(fù)習(xí)教學(xué)中，往往過于重視知識的傳遞與接受，整節(jié)課都是對課本知識的簡單歸納，或是化學(xué)方程式的書寫訓(xùn)練、根據(jù)化學(xué)方程式計算的機械重復(fù)，所以學(xué)習(xí)進程中少有學(xué)生的思維發(fā)展，學(xué)習(xí)興趣難以被激發(fā)。

二、以學(xué)生為主體的“三單”復(fù)習(xí)教學(xué)策略

復(fù)習(xí)教學(xué)的主體是學(xué)生，主要功能是“診斷、建構(gòu)和發(fā)展”，復(fù)習(xí)教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)關(guān)鍵事件優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。在龍巖市教科院楊梓生老師的指導(dǎo)下，筆者參與“一圖、二表、三單”的專項研究，其中“一圖”是學(xué)科課堂教學(xué)的邏輯意圖;“二表”分別是知識內(nèi)容能力細目表和學(xué)生情況座位表，“三單”分別是學(xué)習(xí)任務(wù)的導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)探與導(dǎo)用單。教學(xué)中，依托一圖、二表、三單，并通過圖1所示的教學(xué)流程開展復(fù)習(xí)教學(xué)，可以有效地轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

三、以“三單”為關(guān)鍵事件的學(xué)科教學(xué)設(shè)計

關(guān)鍵事件一：在先學(xué)中導(dǎo)學(xué)，暴露學(xué)生問題和明確學(xué)習(xí)起點。

正確書寫化學(xué)方程式，關(guān)鍵是學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的認識，含化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件、反應(yīng)物與生成物及特殊的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)等的觀察、理解與識記水平。作為化學(xué)反應(yīng)符號表征的化學(xué)方程式書寫，還涉及元素符號和化學(xué)式的書寫，以及對化學(xué)方程式的配平等。對此，設(shè)置如下問題進行導(dǎo)學(xué)，布置學(xué)習(xí)任務(wù)導(dǎo)學(xué)單。

問題1：寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：

（1）雙氧水在二氧化錳催化作用下分解產(chǎn)生氧氣;

（2）氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液混合形成藍色沉淀;

（3）用稀硫酸除去鐵銹（其主要成分為Fe2O3）。

學(xué)生極易將雙氧水的分解產(chǎn)物錯寫成氫氣和氧氣，氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)中漏寫沉淀符號，鐵銹與硫酸反應(yīng)中生成物錯寫成硫酸亞鐵。對于這些錯誤，如果只是簡單地“告訴”學(xué)生，學(xué)生似懂非懂，過一段時間依然還會犯錯。百聞不如一見，為幫助這些學(xué)生將化學(xué)符號與宏觀現(xiàn)象關(guān)聯(lián)起來，筆者的做法是“重做實驗”，通過實驗輔助“導(dǎo)學(xué)”：讓學(xué)生觀察氫氧化鈉與硫酸銅溶液混合產(chǎn)生藍色絮狀沉淀;氧化鐵粉末與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生黃色而不是淺綠色溶液;雙氧水分解產(chǎn)生的氣體只能助燃而不能燃燒。

如此教學(xué)，讓學(xué)生主動暴露錯誤，然后引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)方程式的書寫不是簡單地對符號進行記憶與回顧，而是要結(jié)合反應(yīng)發(fā)生的條件、宏觀物質(zhì)變化轉(zhuǎn)化及其典型現(xiàn)象等的觀察，從而深層次、針對性地“究錯”，給學(xué)生學(xué)習(xí)留下較為深刻的印象。

化學(xué)是從分子原子角度認識物質(zhì)變化的學(xué)科，可引導(dǎo)學(xué)生對物質(zhì)變化的本質(zhì)進行分析。如用微粒模型演示雙氧水分子分解，產(chǎn)生水分子和自由的氧原子，氧原子化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，所以雙氧水具有消毒能力;自由氧原子會與另一個自由氧原子結(jié)合生成氧分子。如此教學(xué)，學(xué)生在認識物質(zhì)性質(zhì)與變化過程中，將宏觀現(xiàn)象—微觀本質(zhì)—符號表征三者融合，進一步明晰化學(xué)方程式專題學(xué)習(xí)的方法與路徑。

關(guān)鍵事件二：在思維進階中導(dǎo)探，以問題鏈融合三重表征。

以三重表征的思想方法幫助深刻理解化學(xué)方程式，圍繞物質(zhì)變化的宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)、符號表征，設(shè)計問題組，在導(dǎo)探單的問題探究與解決過程中增進學(xué)科理解。

問題2：2021年，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員馬延和帶領(lǐng)團隊，在實驗室中首次實現(xiàn)從二氧化碳到淀粉分子的全合成。該技術(shù)路徑不依賴光合作用，而是直接將二氧化碳與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲醇（CH3OH），然后轉(zhuǎn)化為淀粉。

（1）科學(xué)家利用二氧化碳等為原料合成淀粉，對人類有重大意義。請寫出其中一點：。

（2）人工合成甲醇的微觀過程如圖2所示。二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇時，參加反應(yīng)的二氧化碳分子與氫分子的個數(shù)比是;該反應(yīng)中屬于有機物的有。

以現(xiàn)代化學(xué)研究成果為情境，認識通過二氧化碳轉(zhuǎn)化為淀粉不僅可以幫助解決空氣中二氧化碳含量過高帶來的溫室效應(yīng)，還能幫助獲得食物而解決糧食危機，從而激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。然后，以模型圖為抓手，認識物質(zhì)化學(xué)變化本質(zhì)和變化規(guī)律，促進學(xué)習(xí)思維進階，并進一步感受化學(xué)學(xué)習(xí)“從生活走進化學(xué)，然后從化學(xué)走向生活”的認知規(guī)律。

問題3：在一密閉容器中，有一種未知物質(zhì)M，以及一定質(zhì)量的氧氣、二氧化碳和水蒸氣。

（1）若已知密閉容器中的反應(yīng)為2M+3O22CO2+4H2O，則M的化學(xué)式是;

（2）若已知M的相對分子質(zhì)量為32，且通過實驗測得容器中各物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量關(guān)系如表1。

①x=。

②在表1將各物質(zhì)“反應(yīng)中質(zhì)量變化”補充完整。

③M物質(zhì)組成中一定含有的元素是。

④寫出該化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：。

對于問題（1），觀察化學(xué)符號，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后“原子種類不變，原子數(shù)量不變”可知M的化學(xué)式是??? CH4O。對于問題（2），根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可得出變化為“M+O2CO2+H2O”，且物質(zhì)間的質(zhì)量比關(guān)系為64∶96∶88∶72。接下來，可根據(jù)化學(xué)式結(jié)合變化數(shù)據(jù)確定M的元素組成及化學(xué)式，也可結(jié)合物質(zhì)相對分子質(zhì)量應(yīng)用待定系數(shù)確定化學(xué)反應(yīng)為“aM+bO2cCO2+dH2O”，再關(guān)聯(lián)物質(zhì)變化的質(zhì)量關(guān)系和相對分子質(zhì)量可得到64∶96∶88∶72=（a×32）∶（b×32）∶（c×44）∶（d×18），即2M+3O22CO2+4H2O，同題（1）得出M為CH4O。

此題將兩個相關(guān)聯(lián)的常見的典型考題進行組合。解題過程中將化學(xué)方程式的宏觀、微觀表示意義，即物質(zhì)宏觀的質(zhì)與量的變化及微觀的分子數(shù)量變化進行深度融合與合理應(yīng)用。[2]實際教學(xué)中，可放手引導(dǎo)學(xué)生對問題進行主動探究，讓學(xué)生從不同角度應(yīng)用不同的方法對M物質(zhì)的組成問題進行分析與解答。最終，通過問題解決過程的最優(yōu)化，促進知識關(guān)聯(lián)與應(yīng)用水平的提升，實現(xiàn)學(xué)科理解和思維進階，進而融合形成“宏觀現(xiàn)象—微觀本質(zhì)—符號表示”的三重表征。

關(guān)鍵事件三：在三重表征中再導(dǎo)用，以問題解決促進素養(yǎng)形成。

化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是分子與原子在一定條件下發(fā)生規(guī)律性重組。在化學(xué)方程式的專題復(fù)習(xí)中，為檢測學(xué)生的三重表征思維水平情況，最后還要通過導(dǎo)用單進行應(yīng)用檢測，并進一步提升學(xué)生對物質(zhì)變化的宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)和符號表征的認識。

問題4：光發(fā)動機是一種可以把光能轉(zhuǎn)化為機械能輸出的機械裝置，其核心部件原理如圖3所示，該裝置中的化學(xué)反應(yīng)室內(nèi)密封著氣態(tài)物質(zhì)四氧化二氮（N2O4），在太陽光照射下，四氧化二氮反應(yīng)生成氧氣和一氧化氮。

（1）寫出光照條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：。

（2）在無光條件下，化學(xué)反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程恰好與光照條件下的相反。請在圖4中用微粒模型圖表示出無光條件下的化學(xué)反應(yīng)。

（3）已知“相同條件下，容器中氣體分子數(shù)目越多，對應(yīng)的壓強越大”，據(jù)此判斷在無光條件下化學(xué)反應(yīng)室的活塞將怎樣發(fā)生運動，該過程中能量如何轉(zhuǎn)化？

試題以“光發(fā)動機”中的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化為情境，要求由物質(zhì)變化的宏觀現(xiàn)象分析物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時的分子數(shù)量變化情況，進一步判斷與化學(xué)反應(yīng)室相聯(lián)的活塞及轉(zhuǎn)動裝置的運動變化情況。問題從反應(yīng)條件變化、反應(yīng)發(fā)生方向的改變，理解氣體分子數(shù)量變化與壓強變化，從而確定“光發(fā)動機”中的能量變化情況。問題解決過程需要物質(zhì)變化的宏觀現(xiàn)象、微觀本質(zhì)和符號表征三者間的相互支持，[3]三重表征的思想方法得到進一步地強化，從而有效地提升學(xué)生對化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)理解、學(xué)科理解，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平。

參考文獻

[1]吳運鐸.單元復(fù)習(xí)課中養(yǎng)育化學(xué)學(xué)科觀念的教學(xué)策略[J].化學(xué)教學(xué)，2017（7）：41-44.

[2]賴天浪，羅月旺.在讀寫用中培育三重表征的小專題復(fù)習(xí)教學(xué)[J].化學(xué)教與學(xué)，2019（5）：39-42.

[3]賴天浪，陳金玉.基于關(guān)鍵事件的化學(xué)用語專題復(fù)習(xí)二次執(zhí)教與反思[J].福建教育研究，2015（12）：45-46.