基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)主題式復(fù)習(xí)課教學(xué)實踐
——以“二氧化碳”為例

唐琳玲

（杭州市蕭山區(qū)回瀾初中 杭州 311201）

1 問題的提出

復(fù)習(xí)課是日常教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，其目的是引導(dǎo)學(xué)生溫故知新、學(xué)思并重。但傳統(tǒng)復(fù)習(xí)效果卻并不如人意，教師對于基礎(chǔ)知識進(jìn)行地毯式復(fù)習(xí)，為將知識點落實得面面俱到。在這種常態(tài)復(fù)習(xí)課上，教師很少像新課教學(xué)時，設(shè)置問題情景激發(fā)學(xué)生興趣，因此課堂進(jìn)展快，學(xué)生只好被動參與復(fù)習(xí)。

在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》的教學(xué)建議中，明確提出了教學(xué)設(shè)計需要“突出核心概念在真實情景中的應(yīng)用，加強(qiáng)知識學(xué)習(xí)與現(xiàn)實生活、社會實踐的聯(lián)系”。因此，復(fù)習(xí)課的目標(biāo)定位既要關(guān)注核心概念的深度理解、也要注重能力和情感的培養(yǎng)。選取合適的、貼近生活的素材創(chuàng)設(shè)情景，在真實情景的問題解決過程中，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、構(gòu)建知識體系、提升科學(xué)核心素養(yǎng)。

理想的復(fù)習(xí)課應(yīng)該具備低耗、高效、快樂的特點，基于核心素養(yǎng)的主題式復(fù)習(xí)課有利于落實學(xué)生的主體地位、提高復(fù)習(xí)效率。“主題式復(fù)習(xí)”是指課堂教學(xué)中確定一個主題，以項目研究或者問題解決形式打破原有教材知識體系，通過二次重組，將課本知識與現(xiàn)實生活中的社會實際問題相聯(lián)系，達(dá)成學(xué)習(xí)主體的完善。主題可以是一種物質(zhì)、一個化學(xué)反應(yīng)、社會關(guān)注點或是一道錯題，該主題可以串聯(lián)多個知識點，真正解決實際問題。

2 主題式復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計與實踐

2.1 教學(xué)框架設(shè)計

主題式復(fù)習(xí)依托有意義的主題，創(chuàng)設(shè)基于真實問題的復(fù)習(xí)情景，圍繞主題開展探究與討論，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[3]。主題式復(fù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計可以參照以下步驟進(jìn)行（如圖1）：

圖1 主題式復(fù)習(xí)的一般設(shè)計思路

本課是建立在浙教版八年級科學(xué)（下冊）第三章“空氣與生命”的基礎(chǔ)上，基于碳的化合物CO2相關(guān)知識設(shè)計的主題式復(fù)習(xí)課，教學(xué)框架如圖2。本節(jié)課以“拯救珊瑚礁”為情景引入，依據(jù)“碳循環(huán)”串聯(lián)整節(jié)課。學(xué)生已初步了解空氣、O2、CO2等常見物質(zhì)，建立了物質(zhì)分類思想，對于CO2的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)也有一定認(rèn)識，知道CO2的實驗室制法以及CO2對自然界生態(tài)發(fā)展的重要性。但在之前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對于自然界中的碳循環(huán)感受不深，物質(zhì)的守恒轉(zhuǎn)化觀念較為薄弱，尤其當(dāng)面對真實情景的生活問題時，綜合實驗探究能力欠缺。因此本課重點圍繞CO2設(shè)置設(shè)計階梯式問題，將零星的知識依據(jù)CO2釋放、CO2吸收及CO2的制取三大模塊進(jìn)行整合，復(fù)習(xí)基礎(chǔ)知識并設(shè)置了具有挑戰(zhàn)性的探究，巧妙連接構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，在解決真實問題的過程中，引導(dǎo)學(xué)生靈活運用批判性思維分析問題，通過小組合作集思廣益，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會和人類生存環(huán)境的意識。

圖2 主題式復(fù)習(xí)課的CO2 的教學(xué)框架

教學(xué)目標(biāo)：

①通過梳理CO2的來龍去脈，能夠完善知識網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展物質(zhì)轉(zhuǎn)化分類思想。

②通過水、氫氧化鈉及氫氧化鈣吸收CO2的對比，培養(yǎng)實驗探究能力與證據(jù)推理能力。

③通過討論CO2的理化性質(zhì)及重要性，能夠客觀全面地看待問題，認(rèn)識到化學(xué)知識與社會生活的緊密聯(lián)系。

2.2 教學(xué)過程呈現(xiàn)

①情景引入，激發(fā)興趣。

【師】展示正常的珊瑚礁和白化的珊瑚礁，請學(xué)生進(jìn)行對比，引發(fā)猜想：珊瑚礁為什么會消失？我們能采取哪些措施拯救珊瑚礁呢？

設(shè)計意圖：選擇著名的澳大利亞大堡礁面臨的生態(tài)問題為驅(qū)動，為了實現(xiàn)終極任務(wù)“拯救珊瑚礁”，則必須了解CO2的來源以及吸收CO2的方法，借助情景巧妙串聯(lián)核心知識，幫助學(xué)生建立物質(zhì)轉(zhuǎn)換的平衡觀念。

②拯救珊瑚礁之尋因。

【PPT】提供資料《消失的珊瑚礁》：“正常情況下珊瑚礁是五彩斑斕的，是由于寄生在珊瑚蟲體內(nèi)的蟲黃藻含有不同的色素，它可以通過光合作用為珊瑚提供能量。但近年來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)若氣候變暖以目前的速度持續(xù)下去，到2070年全世界的珊瑚礁可能會全部消失”。

【師】思考：什么是導(dǎo)致珊瑚礁消失的罪魁禍?zhǔn)?？從海水酸化的角度，珊瑚礁消失的反?yīng)原理是什么？

【生】CO2的過量排放導(dǎo)致海水溫度上升，蟲黃藻減少造成珊瑚退化。CO2溶于水的過程中發(fā)生著化學(xué)變化：CO2+H2O=H2CO3。

【師】過多的二氧化碳排放會對環(huán)境造成哪些負(fù)面影響？

【生】溫室效應(yīng)、冰川融化、海水酸化、氣候變化等。

【師】你還知道有哪些途徑可以釋放CO2？請寫出化學(xué)方程式。

【生】甲烷燃燒、碳酸鹽與稀鹽酸、硫酸的反應(yīng)、呼吸作用、微生物氧化分解……

設(shè)計意圖：出示來自《Nature》雜志的資料，提高學(xué)生獲取信息的能力，并主動意識到CO2對于自然界生物生存繁衍的重要性。要實現(xiàn)拯救消失珊瑚礁的最終目的，首先要明確CO2釋放的途徑，學(xué)生書寫化學(xué)方程式鞏固基礎(chǔ)，自主梳理、歸納化合物的性質(zhì)，同時為后面的實驗探究打下理論基礎(chǔ)。

③拯救珊瑚礁之行動。

【師】水能吸收CO2，這也是自然界調(diào)節(jié)大氣中CO2含量的一種方式。CO2在水中的溶解度怎樣？

【生】CO2通常以體積比1∶1 溶于水。

【師】展示：課前已經(jīng)向?qū)W生展示充滿CO2加入水變癟的塑料瓶。如何定量測量CO2溶解度（表1）？

表1 定量測量二氧化碳溶解度是實驗方案設(shè)計

【生】小組討論設(shè)計實驗方案，分享方案1、2。

【師】老師這里有課前收集好的400ml 二氧化碳在塑料瓶中，若提供給你燒杯、蒸餾水、量筒、導(dǎo)管、橡膠塞和止水夾，想想能否利用這些器材設(shè)計其他測定CO2溶解度的方案？提示：可以參照測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)實驗完成設(shè)計。

【生】討論出方案3。原理：轉(zhuǎn)換法，利用二氧化碳溶于水造成瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，進(jìn)入塑料瓶的水的體積即為溶于100ml 水的CO2的體積。

【師】演示方案3，利用投屏技術(shù)請學(xué)生仔細(xì)觀察。打開止水夾后，讀出進(jìn)入塑料瓶的水體積為70ml，計算此條件下的溶解度，思考為什么不是書本上告訴我們的1∶1？

【生1】老師課前收集的這一塑料瓶的CO2不純。

【生2】裝置漏氣，導(dǎo)致瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大。

【生3】CO2通常以體積比1∶1 溶于水，教室的溫度壓強(qiáng)影響了CO2的溶解度。

【生4】提出改進(jìn)意見：量筒內(nèi)的水可能也會溶解部分CO2，可以改為植物油等液體。

【師】你還知道什么化學(xué)試劑能夠吸收CO2?

【生】NaOH、Ca(OH)2。

【師】請設(shè)計實驗驗證對比NaOH、H2O、Ca(OH)2吸收CO2的效果。

【生】設(shè)計實驗：量取等量的水、Ca(OH)2溶液、NaOH溶液加入收集好CO2的軟塑料瓶中，蓋緊瓶蓋充分震蕩，對比現(xiàn)象。

【生1】結(jié)論：吸收CO2效果：水

【生2】通過轉(zhuǎn)換法觀察瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小引起的塑料瓶變癟程度，主觀判斷不夠精確，可以借助氣壓傳感器。

【師】借助壓強(qiáng)傳感器探究三種物質(zhì)吸收CO2的效果，實驗裝置見圖3，結(jié)果如圖4（p54）。

圖3 壓強(qiáng)傳感器探究吸收CO2 效果的實驗裝置

圖4 氣壓傳感器測定CO2 濃度

【師】了解其他吸收CO2的途徑。

【PPT】CO2工業(yè)吸收。鏈接中考：固定和利用二氧化碳能有效減少空氣中的溫室氣體。例如工業(yè)上在一定條件下利用CO2和物質(zhì)X 反應(yīng)生產(chǎn)尿素，化學(xué)方程式是CO2+2X ═CO(NH2)2+H2O，則X 的化學(xué)式為____。

設(shè)計意圖：測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)實驗是教材的重點，在本節(jié)復(fù)習(xí)課上提出了如何驗證CO2溶解度的新問題。在新的情境中，引導(dǎo)學(xué)生利用轉(zhuǎn)換的思維實現(xiàn)知識遷移。新課教學(xué)中大部分老師對CO2溶于水造成塑料瓶變癟這一現(xiàn)象只強(qiáng)調(diào)實驗結(jié)果，而忽略了對實驗的定量分析，造成學(xué)生對于CO2溶解度這一知識點往往是死記硬背。本節(jié)課提出了如何驗證的問題，目的是希望調(diào)動學(xué)生以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，透過現(xiàn)象關(guān)注本質(zhì)。通過習(xí)題了解現(xiàn)實生活中吸收CO2的方法，延伸課外視野，從理論上升到實際應(yīng)用層面，提高解決復(fù)雜問題的能力。

④拯救珊瑚礁之暢想。

【視頻】CO2的新應(yīng)用：介紹科學(xué)家關(guān)于CO2轉(zhuǎn)化為乙醇的前沿科學(xué)研究（見圖5）。

圖5 二氧化碳的應(yīng)用前景

【師】除了以上案例，請結(jié)合性質(zhì)說明CO2還有哪些用途？

【生1】CO2的密度比空氣大，不燃燒且不支持燃燒，可以做滅火劑。

【生2】CO2+H2O=H2CO3，用來制作碳酸飲料。

【生3】裝修工人用石灰漿刷墻，點燃炭火使墻壁干得更快。CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

【生4】CO2是植物光合作用的原料，農(nóng)業(yè)中作為氣肥。

【過渡】CO2在生活中有如此多的用途，因此常常需要制取CO2。

【任務(wù)】小組討論，盡可能多地寫出制取CO2的方案（表2，p55）。

表2 制取CO2 方案

提供試劑選擇：碳酸鈉、塊狀大理石、大理石粉末、稀鹽酸、稀硫酸、濃鹽酸。實驗裝置選擇如圖6。

圖6 制取CO2 的裝置

【師】投屏幾個小組的方案。

【生】對化學(xué)方程式、試劑選擇、裝置選擇進(jìn)行互評。

設(shè)計意圖：延伸課外視野，了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿知識。樹立兩點論的辯證思維，能夠客觀地看待評價CO2，滲透“性質(zhì)決定用途，用途體現(xiàn)性質(zhì)”的化學(xué)思想。落實實驗室制取二氧化碳這一重點知識復(fù)習(xí)，采用生生互評的方式激活課堂氛圍。

⑤拯救珊瑚礁之實踐。

【實踐】查閱拯救珊瑚礁最新的進(jìn)展資料，根據(jù)本節(jié)課所學(xué)知識，課后小組合作書寫一份保護(hù)珊瑚礁的倡議書。

3 教學(xué)反思

3.1 巧用情景育人，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

知識只有在應(yīng)用的情境中才能更有意義。知識絕不能從它本身所處的環(huán)境中孤立出來，學(xué)習(xí)知識的最好方法就是在情境中進(jìn)行。本案例中聯(lián)系復(fù)習(xí)內(nèi)容CO2分選擇學(xué)生感興趣、源于生活的真實情景，并以此為線索展開系列探究，幫助學(xué)生進(jìn)入持續(xù)高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)，真正激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.2 基于合作探究，注重課堂生成

化學(xué)以實驗為基礎(chǔ)，故在復(fù)習(xí)課上教師也要設(shè)置學(xué)生感興趣的實驗，在探究中解決問題。在選擇制取CO2的方案教學(xué)環(huán)節(jié)，教師設(shè)置了具有一定開放性的問題。在試劑組合的選擇上，大部分學(xué)生能夠選出塊狀大理石與稀鹽酸這一組合，并對塊狀大理石與稀硫酸反應(yīng)造成的硫酸鈣覆蓋在大理石表面反應(yīng)過慢做出解釋。因此在發(fā)生裝置的選擇上，教師特意設(shè)置了一些干擾選項，圖6 中①②的對比，長頸漏斗是否需要液封以及與圖③的分液漏斗的區(qū)別。教材上制取CO2的發(fā)生裝置是①，對于分液漏斗學(xué)生在學(xué)習(xí)制取O2時已經(jīng)知道其作用是控制反應(yīng)的速率。針對粉末碳酸鈣或碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)造成的速率過快，學(xué)生存在的疑惑展開討論，最終得出結(jié)論，選取分液漏斗恰好可以控制。通過此環(huán)節(jié)，學(xué)生對知識進(jìn)行遷移應(yīng)用、靈活變通。在評價收集裝置時再次存在爭議，借此機(jī)會引導(dǎo)學(xué)生對排水法和向上排空氣法進(jìn)行特點分析，根據(jù)收集CO2的要求，干燥性或是純凈度來選擇收集方法。

3.3 整合新舊知識，注重知識遷移

復(fù)習(xí)課若僅僅復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的基礎(chǔ)知識，那么學(xué)生興趣不高并且意義不大，所以教師必須深入挖掘教材重點實驗，對其進(jìn)行變式遷移。將知識復(fù)習(xí)與問題解決相融合，由學(xué)生實驗粗略探究三種溶液吸收CO2效果，轉(zhuǎn)向借助數(shù)字化儀器實現(xiàn)定量測量，建立觀點結(jié)論和證據(jù)的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生利用事實證據(jù)說話?！耙允聦崬橐罁?jù)，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解釋”更是科學(xué)探究的本質(zhì)所在。課堂演示的結(jié)果與學(xué)生的預(yù)期并不相符，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果提出合理的猜想，教師再進(jìn)行解釋，師生達(dá)成共識，使課堂處于樂于探究、勇于嘗試的氛圍之中。