真實情境下任務驅動的初中化學計算復習課教學實踐

注：本文系無錫市教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度立項課題“指向‘宏微結合素養(yǎng)的初中化學教學評一體化研究”（WX/2022/YBLX0303-09813）的階段性研究成果。

作者簡介：尹峻（1979—），男，漢族，江蘇無錫人，本科，中學高級教師，主要研究初中化學教學。

在對化學計算教學背景分析的基礎上，闡述了真實情境下任務驅動教學下復習課設計框架與流程，利用“補鈣劑的選用、制備和保存”課例，從真實情境要蘊含生活中的實際問題、驅動任務要促進學生的真實參與、多元活動要瞄準認知的有效建構、課堂實踐要注重從“雙基”走向素養(yǎng)四個方面進行了反思，以期促進一線教師的認識與實踐。

一、化學計算教學的背景

（一）教學現(xiàn)狀

化學計算不僅是對學生計算技能的考查，更是學生綜合能力的表現(xiàn)。學生除了掌握化學計算的基本方法，還需感受計算的功能和價值，化學計算解決了什么實際問題，對人類生活生產有什么作用。對于化學計算這個重難點，人教版初中教材中已經做了很好的設計，其將涉及化學計算的內容分布在各個單元，使學生的認知和能力達到螺旋式的上升。然而目前的資料顯示，化學計算的復習缺乏整體規(guī)劃，只是將化學計算復習滲透到平時單元復習或專題復習中，學生未能對計算有更深入的理解，大多數(shù)學生還停留在套用公式的表層化認知中，缺少對化學計算的結構化認知。

（二）對新課標要求的分析

《義務教育化學課程標準（2022年版）》中提出，學生需要初步學會從定性和定量的視角研究物質的組成及變化，認識質量守恒定律對資源利用和物質轉化的重要意義；能根據化學式進行物質組成的簡單計算，能根據相關標簽辨識某些食品、藥品的主要成分，并能比較、分析相應物質的含量；學習利用質量關系、比例關系定量認識化學反應，認識定量研究對化學學科發(fā)展的重大作用。由此看來，在中考前夕進行化學計算的專題復習，逐步發(fā)展學生的系統(tǒng)思維，促進學生核心素養(yǎng)的融合發(fā)展，顯得尤為重要。

二、真實情境下任務驅動的復習課設計流程

“化學計算專題復習”一課的任務與活動圍繞“補鈣劑的選用、制備和保存”展開，使學生在真實情境中學會用化學知識解決實際問題，服務于生活。課堂教學安排三個任務：任務1.感知應用：從補鈣的家人調查報告出發(fā)，根據資料判斷是否需要補鈣、要補多少鈣以及如何選擇合適的補鈣劑，從而達成對化學式相關計算的更深層次理解。任務2.理解原理：通過對葡萄糖逐步轉化為葡萄糖酸鈣過程中反應物量的計算、不同濃度溶液轉化及反應過程中條件的控制，讓學生真實感受化學計算工業(yè)生產中的功能和價值，深化對化學方程式計算和溶液計算的知識重構。任務3.探究組成：通過了解葡萄糖酸鈣的保存方法，知道葡萄糖酸鈣的相關性質。觀察葡萄糖酸鈣在無氧和空氣中高溫或灼燒時不同的現(xiàn)象，根據對熱重分析的數(shù)據處理活動，實現(xiàn)化學反應中元素質量與微粒個數(shù)的計算能力達成，加深對宏觀、微觀和符號三重表征的領悟。

三、真實情境下任務驅動的復習課課例分享

▲任務一：選用補鈣劑（感知應用）

［問題1］你需要補鈣嗎？

資料1：從年齡段來看，青少年每天需要的鈣最多，每天至少應該攝入1300 mg。成年人一般需要的鈣比較少，為每天最少800 mg。

教師：如果每天從食物中獲得的鈣元素量不足，就需要通過補鈣劑補充。那么，我們可以選擇哪些補鈣劑呢？需要怎樣考慮呢？

學生1：從鈣片的價格考慮，我爸爸吃的是碳酸鈣咀嚼片，相對比較便宜。

學生2：我爸爸也吃碳酸鈣片，他說碳酸鈣片中含鈣量高。

學生3：媽媽給我買的是葡萄糖酸鈣鋅口服液，口服液中的鈣、鋅更容易被吸收。

學生4：我爺爺吃的是乳酸鈣液體膠囊，更容易消化……

教師：看來大家是從價格、鈣元素含量、吸收效果及個人身體狀況等角度選擇合適的補鈣劑的。

［問題2］你知道怎么補鈣嗎？

教師：以成年人每天最低需要800 mg鈣元素為例，如果所需的鈣均來自補鈣劑，我們選擇服用碳酸鈣片或葡萄糖酸鈣［化學式（C6H11O7）2Ca］片，每天需要服用幾片呢？我們如何計算呢？

學生1：如果服用碳酸鈣片，每一片鈣片中含鈣0.2 g，需要服用4片。

學生2：葡萄糖酸鈣相對分子量為430，鈣元素的質量分數(shù)為40/430×100%≈9.3%，每一片葡萄糖酸鈣片含鈣0.5 g，其中該元素質量為0.5g×9.3%=0.047g，每天需要服用17片葡萄糖酸鈣片。

學生交流、評價計算過程的正誤。

教師：通過剛才的討論，同學們明確了化學計算需要掌握正確的方法。如相對分子質量、化學式中某元素的質量分數(shù)、物質中元素質量等。

▲任務二：認識葡萄糖酸鈣的制?。ɡ斫庠恚?/p>

［問題3］你知道如何用葡萄糖制取葡萄糖酸鈣嗎？

實驗1：稱取18 g葡萄糖，置于250 mL三頸燒瓶中，用鹽酸調節(jié)溶液pH值，加入適量30%的過氧化氫溶液，水浴加熱一段時間，得到無色葡萄糖酸溶液。實驗過程如圖1所示。

［問題4］要使葡萄糖完全轉化為葡萄糖酸，至少需要30%的過氧化氫溶液的質量為多少？

教師：要解決這個問題，我們需要哪些條件？計算步驟有哪些？

學生1：需要書寫葡萄糖轉化為葡萄糖酸的化學方程式。

學生2：根據化學方程式，先計算出需要溶液中過氧化氫的質量。

C6H12O6+H2O2■C6H12O7+H2O

180? 34

18 g? x

180/34=18 /x

x=3.4 g

m（溶液）=3.4/30%=11.3 g

［總結］初中化學計算常見的三種形式：根據化學式計算、根據化學方程式計算和有關溶液的計算。

教師：市場售過氧化氫溶液的濃度一般有醫(yī)用的3%和工業(yè)用的35%兩種濃度。你有辦法配制上述所需的濃度為30%的過氧化氫溶液嗎？

學生3：取一定量3%的過氧化氫溶液加熱，蒸發(fā)掉部分水。

學生4：將工業(yè)用的35%的過氧化氫溶液稀釋。

學生5：將一定量3%和35%的兩種過氧化氫溶液混合。

教師：剛剛同學們提出的方案從理論上看，都是可行的。接下來，我們進行深入思考并討論其在實際操作過程中的可行性。

學生6：如果選用3%的過氧化氫溶液，利用稀溶液蒸發(fā)濃縮過程中溶質質量不變：m（稀溶液）×3%=3.4 g。

m（稀溶液）=113.3 g。

學生7：蒸發(fā)濃縮過程中，溫度升高，導致過氧化氫分解，所以此方案不合理。

學生8：經過計算，可以選擇用9.7 g濃度為35%的過氧化氫溶液，加水稀釋得到。

學生9：兩種溶液混合的方法，有多種配比方式，計算過程較復雜。

教師：經過大家交流討論，用濃溶液稀釋的方案最合理。

［實驗2］將5 g碳酸鈣粉末分5次左右加入上步反應得到的葡萄糖酸溶液，不斷攪拌，反應80 分鐘后產率趨于穩(wěn)定。經分離提純，得到葡萄糖酸鈣固體。

▲任務三：確定葡萄糖酸鈣組成（探究組成）

［問題5］你知道葡萄糖酸鈣的保存方法嗎？

資料2：正常情況下，葡萄糖酸鈣片能保存36個月（密封），太陽光會影響藥品穩(wěn)定性，使分子運動加劇，加速藥品發(fā)生反應。高溫環(huán)境會使藥品提前失效，甚至變質，引發(fā)毒副反應?？諝庵凶破咸烟撬徕}，會生成碳酸鈣和碳單質，并產生大量二氧化碳氣體。

教師：用噴火槍對葡萄糖酸鈣樣品灼燒，同時測定灼燒后固體的質量。（見表1）

［問題6］通過葡萄糖酸鈣灼燒后質量的變化，你能確定其組成嗎？

教師給學生提示葡萄糖酸鈣樣品化學式——

x（C6H11O7）2Ca·yH2O。加熱過程中，葡萄糖酸鈣會失去結晶水，同時分解生成碳酸鈣，當溫度達到800℃時，碳酸鈣分解，最后生成氧化鈣。

學生思考并完成物質組成的計算。

教師提示并總結：m（葡萄糖酸鈣樣品）=2.33 g，m（氧化鈣）=0.28 g，

m（鈣元素）=m（氧化鈣）×40/56=0.20 g，m（葡萄糖酸鈣）=2.15（g），

m（水）=0.18 g

葡萄糖酸鈣與水的微粒個數(shù)比

=2.15/430∶0.18/18=1∶2

葡萄糖酸鈣樣品化學式是（C6H11O7）2Ca·2H2O。

教師總結：本節(jié)課從補鈣劑的選擇、葡萄糖酸鈣的制備及化學式的確定，復習了化學計算的相關內容，知道初中化學計算的三個基本類型（化學式的相關計算、根據化學方程式計算和有關溶液的計算），熟悉了如何利用計算建立宏觀質量和微粒個數(shù)的聯(lián)系，理解了化學計算的遵循原則，即質量守恒定律。

四、教學思考

（一）真實情境要蘊含生活中的實際問題

真實情境能讓學生身臨其境，產生“關聯(lián)之感”，使學生主動地、持續(xù)地進行項目探索，誘發(fā)學生探究的欲望。本節(jié)課圍繞補鈣這一主題，引發(fā)是否需要補鈣、要補多少鈣、如何選擇合適的補鈣劑等相互關聯(lián)且有現(xiàn)實意義的問題，既能達到化學計算專題復習的預設目標，又能提升學生化學計算的能力，加深學生對化學計算功能和價值的理解。

（二）驅動任務要促進學生的真實參與

創(chuàng)造力、問題解決能力的培養(yǎng)需要讓學生擁有真實的問題解決經歷，成為積極的行動者，調動已有的知識經驗、能力基礎，創(chuàng)造性地解決真實情境中的問題。課前的調查報告、補鈣劑的選擇和合理補充、鈣片的合理保存等系列驅動任務，能促使學生深度參與教學活動，并用已有的學科知識解決生活中的問題，體現(xiàn)了學科的價值。

（三）多元活動要瞄準認知的有效建構

多元化、多樣化的活動是建構知識體系、促進深度認知的有效途徑。課前完成補鈣劑的調查報告，根據資料計算補鈣劑的用量；根據化學方程式計算反應物和生成物質量，根據溶液稀釋過程中溶質不變的規(guī)律計算溶液質量；通過資料和實驗認識葡萄糖酸鈣性質，通過熱重分析數(shù)據計算確定其組成，通過這些系列活動，將分散于各個單元的化學計算逐步呈現(xiàn)，逐漸讓學生系統(tǒng)化再認知化學計算，有效構建知識體系。

（四）課堂實踐要注重從“雙基”走向素養(yǎng)

概念為基、能力驅動的課程代表技能、過程、行為和思維習慣的組合，更代表了更廣泛和更具有適應性的成就，即素養(yǎng)。本節(jié)課從探究未知成分的補鈣劑出發(fā)，通過實驗確定組成，再根據性質理解制備的原理，最后感悟葡萄糖酸鈣的應用和價值，教師將“告知”轉化為學生主動參與的“推知”，讓學生主動思考、分析和概括，讓學習回歸本質，促進了學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的落地生根。

（作者單位：無錫市太湖格致中學）

編輯：常超波