“素養(yǎng)為本”的初中化學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)
——以《自然界的水》為例*

顧 杰，李艷妮，馮 默，王穎臻，楊艷華**

(1.昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214；2.武強(qiáng)縣第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)，河北 衡水 053300)

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》指出：義務(wù)教育化學(xué)課程以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向，主要包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任[1]。核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相關(guān)學(xué)科教育后形成的適合個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力[2]。初中化學(xué)中“自然界的水”單元，將學(xué)科知識(shí)、學(xué)科技能與社會(huì)實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系在一起，突出了學(xué)科價(jià)值[3]，更凸顯了學(xué)科的育人價(jià)值。

因此，在前期研究基礎(chǔ)上[4-6]，基于“素養(yǎng)為本”教育理念，本文以“自然界的水”為例，采用單元教學(xué)設(shè)計(jì)，選取其中與素養(yǎng)為本相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲，在教學(xué)活動(dòng)中不斷完善學(xué)科思維體系，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。在“課題1 愛(ài)護(hù)水資源”的教學(xué)過(guò)程中，以圖片形式呈現(xiàn)節(jié)約用水和防治水體污染部分的內(nèi)容，通過(guò)圖片形式，讓學(xué)生意識(shí)到愛(ài)護(hù)水資源的重要性，進(jìn)而樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。在“課題2 水的凈化”的教學(xué)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解過(guò)濾、吸附等凈水方法，初步建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的思維觀念；利用自制簡(jiǎn)易凈水器，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升探究精神與創(chuàng)新意識(shí)，展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值。在“課題3 水的組成”的教學(xué)活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究，深入認(rèn)識(shí)水的組成，體會(huì)科學(xué)家研究物質(zhì)的科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，體會(huì)研究物質(zhì)的一般思路和方法；利用微觀示意圖建立模型認(rèn)知，幫助學(xué)生建立“宏-微-符”三重表征的學(xué)科思維。在講解“課題4 化學(xué)式與化合價(jià)”的過(guò)程中，利用原子結(jié)構(gòu)示意圖講解化合價(jià)定義，降低學(xué)習(xí)難度，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力；通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練，提高學(xué)生用符號(hào)表征物質(zhì)組成的能力，為下一單元的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。需要說(shuō)明的是，以上的教學(xué)過(guò)程并不是真正一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，而是我們認(rèn)為能夠體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的內(nèi)容。

1 教材分析

《自然界的水》是人教版初中化學(xué)教材上冊(cè)第四單元，具有人文內(nèi)容與學(xué)科內(nèi)容均衡配合、從宏觀到微觀、從社會(huì)到生活再到學(xué)科的特點(diǎn)，較好地體現(xiàn)了STSE的教育理念[7]。以水為載體，力圖為學(xué)生提供認(rèn)識(shí)及探索周圍常見(jiàn)事物的素材和線索，創(chuàng)造從身邊事物中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的意境。從選材生活化、呈現(xiàn)形式多樣化、體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作技能的價(jià)值、培養(yǎng)科學(xué)探究精神等幾方面凸顯出化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。

2 學(xué)情分析

2.1 已有認(rèn)知

在本單元學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已了解氧氣的基本性質(zhì)，初步學(xué)習(xí)了分子和原子以及元素等相關(guān)知識(shí)，為化學(xué)式及化合價(jià)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)微觀建構(gòu)也有一定的幫助。在制取氧氣實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)探究提供基本保證。

2.2 發(fā)展目標(biāo)

學(xué)生之前只是初步掌握了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能，對(duì)研究物質(zhì)的一般過(guò)程和基本方法并不熟練。因此，本次教學(xué)設(shè)計(jì)有針對(duì)性地運(yùn)用生活素材和化學(xué)史創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力和感知興趣，發(fā)展宏微結(jié)合認(rèn)識(shí)物質(zhì)組成的學(xué)科核心素養(yǎng)。此外，化合價(jià)定義較為抽象，為此我們利用原子結(jié)構(gòu)示意圖，化抽象為具體，幫助學(xué)生提升邏輯思維能力。

3 教學(xué)思路

首先，利用生活用水水費(fèi)單，注重培養(yǎng)愛(ài)護(hù)水資源的社會(huì)責(zé)任。其次，通過(guò)視頻和趣味實(shí)驗(yàn)等方式學(xué)習(xí)水的凈化方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主體性和化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用意識(shí)，理解化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。第三，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究水的組成，領(lǐng)悟研究物質(zhì)組成的思路和方法，初步形成物質(zhì)分類觀，培養(yǎng)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。然后利用水分子分解微觀圖，初步培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。最后，利用原子結(jié)構(gòu)圖講解化合價(jià)定義，化抽象為具體，提升邏輯思維能力；利用化合價(jià)書(shū)練習(xí)書(shū)寫(xiě)化學(xué)式，培養(yǎng)利用化學(xué)符號(hào)表征物質(zhì)的能力。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 教學(xué)目標(biāo)

[知識(shí)與技能]

①了解節(jié)約用水及防治水污染的措施；②了解吸附、沉淀、過(guò)濾和蒸餾等凈化水的常用方法；③通過(guò)觀察氫氣燃燒和水的電解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及水分解的微觀示意圖，從宏觀和微觀角度認(rèn)識(shí)水的組成；④能用化學(xué)式表示一些物質(zhì)的組成。

[過(guò)程與方法]

①利用“生活用水水費(fèi)單”，認(rèn)識(shí)節(jié)水和防治水體污染的重要性；②通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，掌握過(guò)濾的操作要點(diǎn)，獲得基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能，了解活性炭和明礬等凈水劑的凈水原理；③通過(guò)科學(xué)探究認(rèn)識(shí)水的組成，培養(yǎng)學(xué)生收集資料、分析、歸納、表達(dá)與交流的能力，初步掌握研究物質(zhì)的一般過(guò)程和方法

[情感態(tài)度與價(jià)值觀]

①學(xué)習(xí)從化學(xué)角度認(rèn)識(shí)自然界的水，更清楚地認(rèn)識(shí)水是人類寶貴自然資源，培養(yǎng)愛(ài)護(hù)水資源的社會(huì)責(zé)任；②通過(guò)自制簡(jiǎn)易凈水器，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，理解化學(xué)學(xué)科的價(jià)值；③通過(guò)認(rèn)真觀察并記錄氫氣燃燒和水電解的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析并總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高學(xué)生的證據(jù)推理能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和探究精神；④初步感受宏觀與微觀、定性與定量、“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的學(xué)科思想。

4.2 教學(xué)重難點(diǎn)

①重點(diǎn)：過(guò)濾、蒸餾等分離混合物的實(shí)驗(yàn)操作；水組成的探究實(shí)驗(yàn)；化學(xué)式與化合價(jià)；相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算。

②難點(diǎn)：從宏觀角度和微觀角度認(rèn)識(shí)水的組成；化合價(jià)。

4.3 教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探究法、演示法、講授法、討論法。

4.4 教學(xué)過(guò)程

課題1 愛(ài)護(hù)水資源

【導(dǎo)入】多媒體展示如圖1[8]，請(qǐng)同學(xué)們談?wù)剬?duì)“水”的認(rèn)識(shí)？

圖1 黃河壺口瀑布

設(shè)計(jì)意圖：一方面，以“黃河水”圖片導(dǎo)入新課，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；另一方面，用圖片直觀反映水的存在形式，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考對(duì)“水”的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)發(fā)散思維，提高學(xué)生的主動(dòng)性，體會(huì)化學(xué)與生活的關(guān)系。

【思考】水是地球上最普通、最常見(jiàn)的物質(zhì)之一，生物體內(nèi)都含有水，是不是就意味著取之不盡，用之不竭呢？教材71頁(yè)圖4～10是一張生活用水水費(fèi)單[9]，觀察后談?wù)勀愕目捶ā?/p>

設(shè)計(jì)意圖：水費(fèi)單中除了自來(lái)水水費(fèi)，還包括水資源費(fèi)和污水處理費(fèi)，旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到淡水資源短缺，并受到不同程度的污染，學(xué)會(huì)辯證地認(rèn)識(shí)人類擁有的水資源，增強(qiáng)節(jié)水意識(shí)和愛(ài)護(hù)水資源的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和社會(huì)責(zé)任。

【多媒體展示】“國(guó)家節(jié)水標(biāo)志”和昆明市滇池近10年前后水質(zhì)對(duì)比圖，請(qǐng)學(xué)生談?wù)劯惺?，并?lián)系生活實(shí)際分別給出節(jié)水和防治水體污染的具體措施。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生明白節(jié)約用水是每一位公民的責(zé)任與義務(wù)，直接感知愛(ài)護(hù)水資源的重要性，明白污染易、治理難的道理，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，領(lǐng)悟化學(xué)與生活、環(huán)境的關(guān)系，做到將節(jié)水和愛(ài)護(hù)水資源意識(shí)內(nèi)化于心，付諸于行。

【小結(jié)】從工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活三方面總結(jié)節(jié)水和防治水體污染措施。

【課題小結(jié)】以上內(nèi)容是“課題1 愛(ài)護(hù)水資源”中，我們認(rèn)為能夠體現(xiàn)素養(yǎng)為本的教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)生活用水水費(fèi)單和學(xué)生身邊的水體污染實(shí)例，掌握節(jié)水和防治水體污染措施的同時(shí)增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)愛(ài)護(hù)水資源的社會(huì)責(zé)任。

課題2 水的凈化

【創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境】市售的礦泉水與自來(lái)水有何區(qū)別？自來(lái)水是否可以直接飲用？

設(shè)計(jì)意圖：從生活著手，讓學(xué)生感受化學(xué)與生活息息相關(guān)，激發(fā)學(xué)生思考，為學(xué)習(xí)水的凈化做鋪墊。

【引導(dǎo)】請(qǐng)觀察老師桌上的一杯水，如圖2所示，分析雜質(zhì)的類型及分布特點(diǎn)？

圖2 濁液

【歸納總結(jié)】

雜質(zhì)觀察現(xiàn)象雜質(zhì)特點(diǎn)茶葉、花瓣不溶于水不溶性雜質(zhì)色素溶解在水中可溶性雜質(zhì)

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生自己分析比較，概括出雜質(zhì)特點(diǎn)，初步培養(yǎng)學(xué)生的分類意識(shí)，發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)科思維。

【提問(wèn)】如何去除這些雜質(zhì)呢？

【小組實(shí)驗(yàn)】通過(guò)靜置、沉淀后將上部分水倒出，觀察現(xiàn)象。

【追問(wèn)】不溶物全部被除去了嗎？

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生意識(shí)到有些漂浮或懸浮在水中的雜質(zhì)，通過(guò)簡(jiǎn)單的靜置、沉淀并不能除去，制造認(rèn)知沖突，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)探究欲。

【引導(dǎo)】漏勺、茶網(wǎng)、紗布都是生活中將難溶物與水分離的用具，同學(xué)們認(rèn)為它們有何不同？

設(shè)計(jì)意圖：用生活素材啟迪學(xué)生思考，通過(guò)創(chuàng)設(shè)在生活中學(xué)習(xí)化學(xué)的情境，拉近化學(xué)與生活的距離，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，為過(guò)濾操作的講授做鋪墊。

【講述】化學(xué)上將難溶物與水分離的操作稱為過(guò)濾，采用濾紙，過(guò)濾效果優(yōu)于漏勺、茶網(wǎng)、紗布等。

[實(shí)驗(yàn)器材]圓形濾紙、漏斗、帶鐵圈的鐵架臺(tái)、燒杯、玻璃棒。

【小組實(shí)驗(yàn)】在老師引導(dǎo)下搭建過(guò)濾裝置，比較并回答過(guò)濾后的水與過(guò)濾前澄清度有何不同，各小組間相互比較，選出澄清度最高和最低的兩個(gè)小組，分享成功之處和失敗之處。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生獲得基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，提高動(dòng)手操作能力，增強(qiáng)實(shí)踐能力；比較過(guò)濾前后水的變化，能讓學(xué)生獲得成就感，體會(huì)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值；分享成功之處與失敗之處，讓學(xué)生知道失敗的原因，利于培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、表達(dá)的能力和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

【小組討論】上面的過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中，有幾個(gè)操作要點(diǎn)？

【師生共同總結(jié)】過(guò)濾操作要點(diǎn)歸納為“一貼二低三靠”。

【小組討論】還可以利用什么物品代替實(shí)驗(yàn)室中的濾紙和漏斗過(guò)濾液體？

【引導(dǎo)】想一想市售凈水器的凈水原理以及家用冰箱異味的去除方法。

【小組實(shí)驗(yàn)】在相同兩杯淘米水中分別加入適量活性炭和明礬，觀察現(xiàn)象，比較異同。

設(shè)計(jì)意圖：利用生活素材“淘米水”，通過(guò)試驗(yàn)直觀感知活性炭和明礬凈水的異同，加深對(duì)物理變化和化學(xué)變化的理解，初步感受“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的思維觀念。

【講述】活性炭具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，能吸附色素和異味，為物理變化。而明礬溶于水后生成膠狀物，對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行吸附，使雜質(zhì)沉降達(dá)到凈水目的，為化學(xué)變化。

【視頻演示】請(qǐng)觀看視頻，視頻截圖如圖3所示[10]。思考：①圓底燒瓶中加碎瓷片的原因？②溫度計(jì)的位置？③冷凝水的進(jìn)出口？④蒸餾水可不可以用于養(yǎng)魚(yú)？

圖3 蒸餾實(shí)驗(yàn)視頻截圖

設(shè)計(jì)意圖：一方面，讓學(xué)生通過(guò)觀看視頻，掌握蒸餾裝置的關(guān)鍵之處，培養(yǎng)收集信息的能力。另一方面，讓學(xué)生知道蒸餾水是凈化程度較高的水，里面含有較少的氧分子，不可用于養(yǎng)魚(yú)，增加生活常識(shí)，提升綜合素質(zhì)。

【課外實(shí)驗(yàn)】自制簡(jiǎn)易凈水器：取一個(gè)空塑料飲料瓶，剪去底部，瓶口用導(dǎo)管的單孔橡膠塞塞緊，將瓶子倒置，瓶?jī)?nèi)放置洗凈的蓬松棉、紗布、活性炭等，試驗(yàn)凈化效果最佳放置順序。

設(shè)計(jì)意圖：該實(shí)驗(yàn)趣味性較強(qiáng)，與生活聯(lián)系緊密，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。不限制蓬松棉、紗布、活性炭的放置順序，讓學(xué)生通過(guò)試驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能分析解決問(wèn)題的能力，有利于提升探究精神和創(chuàng)新意識(shí)。

【課題小結(jié)】以上內(nèi)容是“課題2水的凈化”中，我們認(rèn)為能夠體現(xiàn)素養(yǎng)為本的教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究掌握過(guò)濾的操作要點(diǎn)，利用試驗(yàn)了解活性炭和明礬凈水原理，最后用自制簡(jiǎn)易凈水器試驗(yàn)幫助學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)科學(xué)探究與實(shí)踐能力。

課題3 水的組成

【創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境】水曾經(jīng)被看作是一種“元素”，那么同學(xué)們認(rèn)為水會(huì)分解？

[尋找依據(jù)]活動(dòng)1：閱讀教材81頁(yè)資料卡片，回答下列問(wèn)題：①科學(xué)家普利斯特里做了什么實(shí)驗(yàn)？出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？②卡文迪許和拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)之處和得出的結(jié)論分別是什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)化學(xué)史，讓學(xué)生總結(jié)科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，知道水并不是一種“元素”，從中體會(huì)科學(xué)探究的一般過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)家研究物質(zhì)組成的科學(xué)思維，堅(jiān)守實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的學(xué)科觀念，提升創(chuàng)新意識(shí)。

活動(dòng)2：回憶氧氣的制取，觀察下列兩個(gè)化學(xué)方程式，思考并回答用過(guò)氧化氫或高錳酸鉀能否制取氧氣？

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生明白物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，原子的種類不變，元素也不會(huì)改變，為水的電解實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)，初步培養(yǎng)化學(xué)變化中原子、元素種類不變的學(xué)科觀念。

活動(dòng)3：關(guān)于氧氣的基本性質(zhì)大家已經(jīng)了解，那么對(duì)于氫氣，同學(xué)們知道多少？請(qǐng)自學(xué)氫氣的相關(guān)性質(zhì)。

[實(shí)驗(yàn)方案]經(jīng)討論后，一致認(rèn)為先用氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)初步探究水的組成，再用水的電解實(shí)驗(yàn)深入探究水的組成。

[教具準(zhǔn)備]水電解器、導(dǎo)線、滴定玻璃管

[觀看演示實(shí)驗(yàn)]視頻播放氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，小組討論并回答：實(shí)驗(yàn)中有無(wú)新物質(zhì)生成？發(fā)生了什么變化？

設(shè)計(jì)意圖：利用這組討論，讓學(xué)生從中理解化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中感受水的生成，體會(huì)科學(xué)研究的思維方法，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)研究和創(chuàng)新思維的重要性，并養(yǎng)成在觀察基礎(chǔ)上分析、歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的習(xí)慣，培養(yǎng)抽象邏輯思維能力。

[得出結(jié)論]水由氫元素與氧元素組成。

【過(guò)渡】物質(zhì)的組成元素都有固定的原子個(gè)數(shù)比，為了探究水中氫元素與氧元素的原子個(gè)數(shù)比，請(qǐng)同學(xué)們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下進(jìn)行下面實(shí)驗(yàn)探究。

[小組實(shí)驗(yàn)]1)在水電解器玻璃管里加滿水，并加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉以增強(qiáng)導(dǎo)電性，接通直流電源，觀察兩個(gè)電極附近和玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象并填入表1中。

2)切斷上述裝置的電源，用燃著的木條分別在玻璃管尖嘴口檢驗(yàn)電解反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體，觀察并記錄現(xiàn)象填入表2中。

表1 兩電極附近和玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象

表2 木條燃燒情況及解釋

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，掌握基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作技能，提高學(xué)生動(dòng)手能力，幫助學(xué)生初步學(xué)會(huì)從定性和定量視角研究物質(zhì)組成；培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、比較、歸納等證據(jù)推理的科學(xué)思維以及求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和探究精神。

【多媒體展示】水分子分解過(guò)程示意圖，如圖4所示，請(qǐng)同學(xué)們嘗試使用圖形表述水的分解過(guò)程。

設(shè)計(jì)意圖：首先，將微觀粒子，即分子、原子可視化，抽象的概念直觀化，不僅降低理解難度，還有利于建立“宏-微-符”三重表征的學(xué)科思維；其次，將微觀粒子模型化，幫助學(xué)生建立模型認(rèn)知，建構(gòu)“物質(zhì)由元素組成和微觀粒子構(gòu)成”和“化學(xué)變化中元素不變”的學(xué)科觀念；最后，讓學(xué)生描述水的分解過(guò)程，旨在提高學(xué)生的主體性，培養(yǎng)觀察、分析、歸納和表達(dá)的能力。

圖4 水分子分解示意圖

[得出結(jié)論]用表達(dá)式表示水的分解：

【練習(xí)】了解化合物、氧化物、單質(zhì)的概念后，嘗試將表3中的物質(zhì)進(jìn)行分類。

表3 一些常見(jiàn)物質(zhì)的物質(zhì)名稱及對(duì)應(yīng)化學(xué)式

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)自主分析、歸納，增強(qiáng)對(duì)化合物、氧化物、單質(zhì)等基本概念的理解，幫助學(xué)生初步形成分類觀，培養(yǎng)知識(shí)遷移和終身學(xué)習(xí)能力。

【課題小結(jié)】以上內(nèi)容是“課題3水的組成”中，我們認(rèn)為能夠體現(xiàn)素養(yǎng)為本的教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究，經(jīng)歷科學(xué)探究的一般過(guò)程。在此過(guò)程中，盡可能啟迪學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，培養(yǎng)科學(xué)探究與實(shí)踐能力。利用水的分解微觀示意圖建立模型認(rèn)知，幫助學(xué)生深入認(rèn)識(shí)水的組成，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。

課題4 化學(xué)式與化合價(jià)

【過(guò)渡】像H2O這樣，用元素符號(hào)和數(shù)字的組合表示物質(zhì)組成的式子叫做化學(xué)式。

【小組討論】請(qǐng)寫(xiě)出化學(xué)式H2O表示的意義，并討論符號(hào)H、2H、H2、2H2具有什么意義？

設(shè)計(jì)意圖：以符號(hào)H2O表示的意義為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生從宏觀與微觀，定性與定量視角認(rèn)識(shí)符號(hào)表征的意義，有效培養(yǎng)學(xué)生用概念進(jìn)行區(qū)分宏觀和微觀的判斷能力。

【設(shè)疑】如何正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)式呢？

【講解】化合物都有固定的組成，如表4所示，不同物質(zhì)組成元素的原子個(gè)數(shù)比并不都是1∶1。

表4 一些物質(zhì)組成元素的原子個(gè)數(shù)比

化學(xué)上用“化合價(jià)”表示原子相互化合的數(shù)目，那么原子相互化合的數(shù)目與什么有關(guān)呢？從原子結(jié)構(gòu)角度，以NaCl形成過(guò)程為例，如圖5所示，請(qǐng)同學(xué)們思考并回答。

圖5 氯化鈉形成過(guò)程

設(shè)計(jì)意圖：以NaCl的形成過(guò)程為例，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)原子相互化合的數(shù)目與原子最外層電子數(shù)有關(guān)，Na易失去最外層的一個(gè)電子顯+1價(jià)，Cl得到一個(gè)電子顯-1價(jià)，最終形成最外層為8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化抽象為具體，幫助學(xué)生理解化合價(jià)定義的同時(shí)，發(fā)展抽象思維能力。

【小組討論】教材85頁(yè)表4-2中是一些常見(jiàn)元素的化合價(jià)，試著編寫(xiě)能幫助記憶的化合價(jià)韻語(yǔ)、歌謠或順口溜，看誰(shuí)記得準(zhǔn)、記得多。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生記住“一價(jià)氫氯鈉鉀銀，二價(jià)氧鈣鋇鎂鋅，三鋁四硅五價(jià)磷，二三鐵二四碳，二四六硫都齊全”的口訣。識(shí)記一些常見(jiàn)元素化合價(jià)是推算化合物中某一元素化合價(jià)的必要前提，也是書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的重要知識(shí)儲(chǔ)備，讓學(xué)生自主尋找記憶方法，轉(zhuǎn)變以往死記硬背的學(xué)習(xí)觀念，培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新意識(shí)。

【應(yīng)用】1)根據(jù)化合價(jià)書(shū)寫(xiě)化學(xué)式

用最小公倍數(shù)法帶領(lǐng)同學(xué)們完成教材86頁(yè)例題，然后自主完成教材89頁(yè)第5題。

2)根據(jù)化學(xué)式確定化合價(jià)

根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為零，帶領(lǐng)同學(xué)們計(jì)算碘酸鉀(KIO4)中碘元素的化合價(jià)，然后自主完成教材89頁(yè)第4題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)練習(xí)，考察學(xué)生對(duì)化合價(jià)的掌握情況，學(xué)習(xí)化學(xué)式的正確書(shū)寫(xiě)方式，培養(yǎng)用符號(hào)表示物質(zhì)組成的能力。

【過(guò)渡】根據(jù)元素的化合價(jià)可以推測(cè)實(shí)際化合物的化學(xué)式，那么根據(jù)化學(xué)式能推算什么呢？

【講述】1)計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量

相對(duì)分子質(zhì)量是物質(zhì)中各原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和，經(jīng)過(guò)第三單元的學(xué)習(xí)，我們知道相對(duì)原子質(zhì)量不等于原子的實(shí)際質(zhì)量，是個(gè)比值，單位為“1”，書(shū)寫(xiě)時(shí)一般省略不寫(xiě)。

例如：O2的相對(duì)分子質(zhì)量=16×2=32；H2O的相對(duì)分子質(zhì)量=1×2+16=18

2)計(jì)算物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比

例如：二氧化碳(CO2)中碳元素和氧元素的質(zhì)量比等于12：(16×2)=3∶8

3)計(jì)算物質(zhì)中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=該元素的質(zhì)量/組成物質(zhì)的元素總質(zhì)量×100%

例如：計(jì)算化肥硝酸銨(NH4NO3)中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

①計(jì)算出NH4NO3的相對(duì)分子質(zhì)量=14+1×4+14+16×3=80

②再計(jì)算氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(14×2)÷80×100%=35%

【鞏固提高】展示醫(yī)用葡萄糖注射液的標(biāo)簽圖，讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

【課題小結(jié)】以上內(nèi)容是“課題4化學(xué)式與化合價(jià)”中，我們認(rèn)為能夠體現(xiàn)素養(yǎng)為本的教學(xué)內(nèi)容。先利用原子結(jié)構(gòu)示意圖，化抽象為具體，幫助學(xué)生理解化合價(jià)定義的同時(shí)提升抽象邏輯思維能力。其次，通過(guò)小組討論的形式，尋找化合價(jià)記憶方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)新意識(shí)。最后，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)化合價(jià)、化學(xué)式的相關(guān)應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生用符號(hào)表征物質(zhì)組成和運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

5 總結(jié)

本文遵循“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念，合理運(yùn)用生活素材創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)愛(ài)護(hù)水資源的社會(huì)責(zé)任。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，幫助學(xué)生完善化學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)思維，同時(shí)借助微觀圖建立模型認(rèn)知，培養(yǎng)“宏-微-符”三重表征能力。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，深刻體會(huì)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值，最終實(shí)現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和能力協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。