核心概念建構(gòu)視域下單元復(fù)習(xí)教學(xué)研究

徐婉　陳夢(mèng)麟

摘要：以乙醇的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、用途、制法的探究為主線，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)“化學(xué)變化”核心概念體系，并通過(guò)各項(xiàng)探究性任務(wù)的開(kāi)展，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“化學(xué)變化”核心概念解決實(shí)際問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的重構(gòu)，促進(jìn)“化學(xué)變化”核心概念的形成。

關(guān)鍵詞：乙醇；化學(xué)變化；核心概念

文章編號(hào)：1008-0546（2023）08-0061-05?? 中圖分類號(hào)：G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.013

一、問(wèn)題的提出

“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”是滬科版九年級(jí)化學(xué)第四章內(nèi)容，主要包括常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)——燃燒、化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系、化學(xué)方程式相關(guān)內(nèi)容。燃燒與滅火的內(nèi)容能讓學(xué)生體悟化學(xué)變化在生活中的價(jià)值；化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系的探究以及化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，能讓學(xué)生形成定量研究化學(xué)變化的意識(shí)，掌握表征化學(xué)變化的方法。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在教學(xué)建議部分明確指出，“教師應(yīng)注重基于大概念來(lái)組織單元教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮大概念的統(tǒng)攝作用”。因此，初中化學(xué)“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”單元復(fù)習(xí)階段，需要重點(diǎn)突破對(duì)具體化學(xué)變化的再認(rèn)識(shí)，觸發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)變化特征、本質(zhì)、表征、應(yīng)用等的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)和深層思考，以促進(jìn)學(xué)生思維水平的提高和“化學(xué)變化”核心概念的建構(gòu)。

然而，在教學(xué)實(shí)踐中，復(fù)習(xí)課常以“學(xué)生練習(xí)、教師講評(píng)”的模式為主，易讓學(xué)生失去興趣，又達(dá)不到知識(shí)結(jié)構(gòu)化、促進(jìn)素養(yǎng)提高的目的。資料顯示，“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”的單元復(fù)習(xí)教學(xué)文獻(xiàn)有限，且主要從觀念培養(yǎng)、素養(yǎng)發(fā)展的角度對(duì)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí)，[1～3]尚未有文獻(xiàn)基于核心概念建構(gòu)的層面對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)切入口，對(duì)核心概念視域下的單元復(fù)習(xí)教學(xué)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

二、教學(xué)思想與教學(xué)目標(biāo)

核心概念的學(xué)習(xí)需要學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，以多種形式的探究活動(dòng)為載體，在解決綜合復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中逐步建構(gòu)形成。[4～6]為此，本節(jié)課選取了學(xué)生生活中熟悉但課程中未系統(tǒng)深入學(xué)習(xí)的乙醇為載體，充分調(diào)用了學(xué)生的先前經(jīng)驗(yàn)，以乙醇的性質(zhì)及用途的探究貫穿始終，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀角度描述乙醇的性質(zhì)與變化，在微觀層面認(rèn)識(shí)乙醇的組成與結(jié)構(gòu)，用符號(hào)表達(dá)乙醇燃燒的方程式，在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)乙醇燃燒情況以及燃燒產(chǎn)物的定性、定量分析，鞏固燃燒條件、滅火原理、質(zhì)量守恒、化學(xué)方程式等相關(guān)知識(shí)，并引導(dǎo)他們多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，建立“化學(xué)變化的本質(zhì)是生成新的物質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)前后元素和質(zhì)量守恒”“化學(xué)變化伴有能量轉(zhuǎn)化和各種現(xiàn)象”“化學(xué)變化需要一定的條件”“通過(guò)化學(xué)變化可以研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和用途”“人們可以利用化學(xué)變化為人類服務(wù)，同時(shí)也有一定的風(fēng)險(xiǎn)”等的認(rèn)識(shí)。

為此，筆者確定了如下的教學(xué)目標(biāo)：

（1）通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)感受“乙醇燃燒”這一化學(xué)變行闡述，為此，本文以“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”的單元復(fù)習(xí)為化，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化伴隨物質(zhì)和能量的變化，建立宏觀、微觀、符號(hào)、曲線四重表征化學(xué)方程式的模型。

（2）通過(guò)李比希法測(cè)定乙醇中元素組成，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的各物質(zhì)間存在定量關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律。

（3）通過(guò)研究乙醇的組成、結(jié)構(gòu)、用途、制法，認(rèn)識(shí)化學(xué)研究的基本內(nèi)容與基本方法，學(xué)會(huì)研究物質(zhì)的一般思路和方法。

（4）通過(guò)對(duì)乙醇汽油的討論，初步樹(shù)立資源綠色環(huán)保的發(fā)展理念，體悟化學(xué)變化與生活、生產(chǎn)、社會(huì)的密切聯(lián)系。

三、教學(xué)思路及設(shè)計(jì)意圖

本節(jié)課的教學(xué)流程見(jiàn)表1，以乙醇為主線探索“乙醇的變化和性質(zhì)”和“乙醇的組成和結(jié)構(gòu)”，最后再到“乙醇的用途與制法”，以各種探究活動(dòng)為載體，指向?qū)W生對(duì)化學(xué)變化的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和大概念建構(gòu)。

四、教學(xué)實(shí)踐

1.探究乙醇的“性質(zhì)與變化”

【教師】點(diǎn)燃“紅色固體”。

【教師】問(wèn)題1.剛才點(diǎn)燃的物質(zhì)是什么？在哪里見(jiàn)過(guò)？

【學(xué)生】固體酒精，在餐廳吃飯的時(shí)候見(jiàn)過(guò)，家里燒火鍋也用過(guò)。

【教師】問(wèn)題2.固體酒精是固態(tài)酒精嗎？你知道固體酒精如何制作嗎？

【教師】固體酒精并不是固體狀態(tài)的酒精，而是在工業(yè)酒精（主要成分：乙醇）中加入凝固劑使之成為固體形態(tài)。

【學(xué)生】利用乙酸鈣飽和溶液和工業(yè)酒精自制固體酒精，點(diǎn)燃“固體酒精”并熄滅。

【學(xué)生】分享實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、熄滅方法及原理?！窘處煛咳紵臈l件和滅火原理。

【教師】問(wèn)題3.乙醇在空氣中反應(yīng)需要怎樣的條件？生成什么？

【學(xué)生】需要點(diǎn)燃，可能生成水和二氧化碳。

【教師】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究乙醇燃燒，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。分別將氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器固定在一個(gè)容積為500mL 的四頸燒瓶?jī)?nèi)，將燃燒匙內(nèi)的乙醇點(diǎn)燃后迅速伸入四頸燒瓶中。二氧化碳濃度曲線及溫度曲線見(jiàn)圖2。

【教師】問(wèn)題4.你觀察到燒瓶?jī)?nèi)有哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？圖像有什么變化？如何解釋？

【學(xué)生】乙醇燃燒產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，燒杯內(nèi)壁有水霧。氧氣曲線下降，二氧化碳和溫度曲線都上升，隨著時(shí)間的增加，氧氣濃度和二氧化碳濃度不再改變，溫度曲線下降。這是由于乙醇燃燒，放熱，消耗氧氣，產(chǎn)生了水和二氧化碳。

【教師】總結(jié)化學(xué)變化的本質(zhì)和伴隨的現(xiàn)象。

2.理解乙醇的“組成與結(jié)構(gòu)”

【教師】問(wèn)題5.通過(guò)乙醇燃燒的實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為乙醇中一定含有哪些元素？

【學(xué)生】碳元素和氫元素，可能有氧元素。

【教師】問(wèn)題6.乙醇中是否還含有氧元素？如何確定？【學(xué)生】需要計(jì)算得出。

【教師】展示燃燒法（李比希法）測(cè)定有機(jī)物的組成，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3。

【教師】問(wèn)題7.4.6 g 乙醇完全燃燒，產(chǎn)生5.4 g水和8.8 g二氧化碳，如何通過(guò)計(jì)算得到乙醇的具體組成？

【學(xué)生】計(jì)算得到乙醇中碳元素質(zhì)量為2.4 g，氫元素質(zhì)量為0.6 g，氧元素質(zhì)量為1.6 g。

【教師】如何確定元素質(zhì)量比？由元素質(zhì)量比如何確定碳、氫、氧元素的原子個(gè)數(shù)比呢？

【學(xué)生】m（C）∶m（H）∶m（O）=12∶3∶8，

n（C）∶n（H）∶n（O）=2∶6∶1。

【教師】乙醇的相對(duì)分子質(zhì)量是46，試確定乙醇的化學(xué)式。

【學(xué)生】計(jì)算得乙醇化學(xué)式為C2H6O。

【教師】問(wèn)題8.化學(xué)式可以從宏觀角度描述物質(zhì)的元素組成，也可以從微觀角度描述物質(zhì)的微觀構(gòu)成，從化學(xué)式中，你能描述酒精的微觀結(jié)構(gòu)嗎？

【教師】乙醇分子微觀模型見(jiàn)圖4。

【教師】問(wèn)題9.寫(xiě)出乙醇燃燒的化學(xué)方程式。該化學(xué)方程式表示什么含義？

【學(xué)生】乙醇和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成二氧化碳和水；在點(diǎn)燃的條件下，每46份質(zhì)量的乙醇和96份質(zhì)量的氧氣完全反應(yīng)，生成88份質(zhì)量的二氧化碳和54份質(zhì)量的水；在點(diǎn)燃的條件下，每1個(gè)乙醇分子和3個(gè)氧氣分子反應(yīng)，生成2個(gè)二氧化碳分子和3個(gè)水分子。

【教師】質(zhì)量守恒定律為定量研究化學(xué)變化提供了依據(jù)。定性和定量結(jié)合的方法可以更科學(xué)地研究物質(zhì)的組成。

3.感悟乙醇的“用途與制法”

【教師】問(wèn)題10.為什么餐桌燃料使用固體酒精而不直接使用乙醇？

【學(xué)生】固體酒精便于攜帶，比較安全。

【教師】餐桌燃料有很多，你還知道哪些？汽油可以做餐桌燃料嗎？

【教師】演示汽油燃燒實(shí)驗(yàn)。

【教師】問(wèn)題11.汽油燃燒產(chǎn)生什么現(xiàn)象？產(chǎn)生黑煙，說(shuō)明什么？什么原因引起不完全燃燒？促進(jìn)完全燃燒有哪些方法？

【學(xué)生】討論交流。

【教師】4.6 g汽油（以 C8H18計(jì)）完全燃燒究竟需要消耗多少克氧氣？

【學(xué)生】計(jì)算分析。

【教師】問(wèn)題12.選擇燃料需要考慮哪些因素呢？【教師】見(jiàn)表2。

【學(xué)生】交流討論，從安全、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、熱值等角度綜合考慮燃料的選擇。

【教師】問(wèn)題13.乙醇汽油與傳統(tǒng)汽油對(duì)比，有哪些優(yōu)勢(shì)？乙醇還有哪些用途？

【教師】乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，可節(jié)省石油資源，減少汽車尾氣對(duì)空氣的污染，還可促進(jìn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。

【學(xué)生】乙醇除了做燃料，還可以消毒、用于飲料、化工業(yè)原料等。

【教師】問(wèn)題14.今天我們對(duì)“乙醇”這一常見(jiàn)的物質(zhì)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，從哪幾個(gè)方面開(kāi)展的呢？

【學(xué)生】小組合作，畫(huà)出乙醇的思維導(dǎo)圖，見(jiàn)圖5。

【教師】問(wèn)題15.對(duì)“化學(xué)變化”大家有怎樣的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)？

【學(xué)生】畫(huà)出化學(xué)變化的知識(shí)架構(gòu)圖，見(jiàn)圖6。

【教師】從“乙醇”思維導(dǎo)圖，建構(gòu)“化學(xué)變化”知識(shí)框架。

五、教學(xué)反思

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為聚焦核心概念建構(gòu)的單元復(fù)習(xí)的教學(xué)應(yīng)該關(guān)注如下問(wèn)題。

1.聚焦核心概念建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系重構(gòu)

聚焦核心概念建構(gòu)的單元復(fù)習(xí)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)從碎片化的知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵闹R(shí)的結(jié)構(gòu)化教學(xué)。[6]這節(jié)課以“乙醇”為主線，將“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”單元涉及的“燃燒的條件”“完全燃燒與不完全燃燒”“滅火的原理”“化學(xué)式的確定”“方程式的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算”等重點(diǎn)內(nèi)容整合后解決新情境問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題解決中完成對(duì)原有知識(shí)的整合和結(jié)構(gòu)化，并進(jìn)行遷移應(yīng)用。從學(xué)生構(gòu)建的思維導(dǎo)圖可以看出，學(xué)生對(duì)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)建構(gòu)，不僅對(duì)乙醇這種物質(zhì)有了全面的認(rèn)識(shí)，也能深刻認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的手段，認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化伴隨物質(zhì)和能量的變化，學(xué)會(huì)用化學(xué)方程式準(zhǔn)確表達(dá)化學(xué)變化。

2.促進(jìn)學(xué)生深度思考，逐步感悟核心概念內(nèi)涵

聚焦核心概念建構(gòu)的單元復(fù)習(xí)教學(xué)，可通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題鏈，自始至終引導(dǎo)學(xué)生不斷思考、深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的化學(xué)教學(xué)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)從具體化學(xué)知識(shí)的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)學(xué)科思想方法的教學(xué)，[7，8]利于核心概念的建構(gòu)。本節(jié)課通過(guò)對(duì)固體酒精制作的體驗(yàn)、固體酒精燃燒的現(xiàn)象觀察、固體酒精燃燒后的產(chǎn)物分析，學(xué)生調(diào)動(dòng)了分析判斷、創(chuàng)造性思維以及反省認(rèn)知等復(fù)雜的思維；用燃燒法測(cè)定乙醇的元素組成，從計(jì)算元素的質(zhì)量過(guò)渡到計(jì)算原子的個(gè)數(shù)比，然后進(jìn)入乙醇分子結(jié)構(gòu)的微觀探討，加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)變化中“變”與“恒”的理解，滲透了計(jì)量觀、微粒觀、變化觀和守恒觀。再如，討論餐桌燃料選擇需考慮的因素、燃料燃燒不充分帶來(lái)的危害以及如何調(diào)控使其充分燃燒等問(wèn)題，學(xué)生樹(shù)立了綠色化學(xué)的學(xué)科思想，了解了化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)，體悟了化學(xué)變化的獨(dú)特魅力及價(jià)值。

3.探究深入化，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)建構(gòu)和應(yīng)用核心概念

聚焦核心概念建構(gòu)的單元復(fù)習(xí)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)從對(duì)核心知識(shí)的淺顯認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)向理解化學(xué)學(xué)科本質(zhì)。[6]本節(jié)課設(shè)計(jì)了“探究乙醇的性質(zhì)和變化”“理解乙醇的組成和結(jié)構(gòu)”“感悟乙醇的用途和制法”三個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在物質(zhì)的構(gòu)成與組成、物質(zhì)的變化與性質(zhì)、物質(zhì)的用途與制取等知識(shí)間進(jìn)行整體性聯(lián)通，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，建構(gòu)化學(xué)變化的核心概念內(nèi)涵，學(xué)會(huì)利用這些觀念性認(rèn)識(shí)解決新問(wèn)題，建立研究一類物質(zhì)的基本方法，體現(xiàn)了復(fù)習(xí)課的價(jià)值與功能，更好地服務(wù)于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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