化学学科观念统摄化学知识的教学设计——以“认识化学变化”单元复习教学为例*

◎福建省长汀县第二中学 张聪伟 ◎ 福建省漳平第三中学 陈美钗

初中化学复习课教学从目标达成的效果来看有三个层次：一是使复习课涉及到的知识让学生得以掌握；二是让学生能够构建所学知识的网络；三是促使学生能够迁移应用所学知识。传统的复习教学是知识内容（考点内容）的简单重复，也就是说传统的复习教学经常停留在第一层次。这种复习方式也是学生不喜欢复习课的重要原因之一。

学科观念统摄化学知识的教学设计是通过化学学科观念来统摄和梳理相关知识与思维。利用复习课的诊断——补漏——整合——提升的功能，让学生在清晰掌握所学知识的基础上，通过各种方式促进知识网络的建构，通过引导学生主动将新旧知识进行联系整合。最后将知识应用于新情景中解决问题并提升学生的迁移、应用能力。

2014年4月16-19日，第九届“全国基础教育化学新课程（含初高中）实施成果交流大会”在山东枣庄举行，笔者有幸参加现场说课比赛，获得了特等奖。课题是“认识化学变化单元复习”，该说课稿的设计正是基于化学学科观念统摄化学知识的视角。现将该课的教学设计整理成文。

一、基于化学学科观念统摄化学知识的教学分析

1.课程标准的要求

利用学科观念（即变化观、微粒观、守恒观等）来统摄和梳理相关知识与思维，同时以复习课的诊断——补漏——整合——提升功能进行教学流程设计，通过精编教学素材力求将教学目标问题化、情景化、活动化，同时关注暴露学生思维及时进行反馈与评价是课程标准的要求。

2.学情分析

通过新课学习，学生对质量守恒定律的内容、条件、本质及相关计算等有初步的认识，但尚未初步建立起“宏观——微观——符号”化学学科思维，以及守恒观、变化观等化学学科基本观念，影响着对化学反应的深刻理解。

3.教学内容分析

本章涉及燃烧、质量守恒定律、化学方程式三部分。复习教学时，以质量守恒定律为主线，将燃烧、化学反应表示方法与化学方程式计算统整，实现对化学反应条件、本质、规律、应用及定量处理的多角度认识。

二、基于化学学科观念统摄化学知识的学习过程

1.学习目标

（1）通过创设STSE的问题情景，对燃烧条件、化学方程式计算进行复习，让学生感受物质变化是有条件的，变化是有价值的。

（2）通过对质量守恒定律的内容、条件、本质及相关计算的复习，引导学生多角度认识化学变化，帮助学生体会世界是物质的，物质是变化的，变化是有规律的。

（3）初步帮助学生建立“宏观——微观——符号”三重表征的化学学科思维。

2.教学过程

（1）诊断

将诊断出的学生知识障碍点设计成核心问题串并创设问题情景，引领学生对本章知识进行复习。

［投影］2013年12月26号凌晨5时40分，热哈提八巷3辆公交车着火，公交车均采用天然气驱动模式，如果不迅速冷却随时可能发生爆炸。危急关头消防大队果断采取了“边冷却，边灭火”的战术，火势被顺利地扑灭。

①消防大队果断采取了“边冷却，边灭火”的战术。从灭火的角度看冷却的目的是什么？

②起火的公交车采用天然气驱动模式，天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为CH4+2O2=CO2+2X，请确定X的化学式。

③相比较于天然气驱动模式，从绿色能源的角度看氢能汽车具有很大的开发利用价值。近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破。有人说5g氢气和32g氧气混合点燃，生成水的质量一定是37g吗?

［课堂交流］（讨论后达成共识）：要解决上述三个问题我们应该掌握三方面的知识（投影）

设计意图：《义务教育化学课程标准（2011年版）》的教学建议中要求“创设真实而有意义的情景”。此环节帮助学生在真实问题解决过程中暴露问题，在思维碰撞中体会STSE。

（2）补漏

（活动一）

【查阅资料】白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃；P2O5能溶于水，且有毒性。

【交流讨论】

①图一铜片上的白磷燃烧而烧杯中的白磷不燃烧这一现象，得到燃烧条件需要_______________。

②图二装置与图一装置相比，其优点是________。

③将装有某气体的大试管管口朝下垂直插入水中，使管口罩住白磷（如图三所示），结果观察到“水火相容”的奇观，则大试管中所装的气体可能是___________。

【课堂交流】

教师：燃烧一般情况下需要三个条件，水下的白磷自身是可燃物，温度达到着火点缺少的是氧气。今天老师就模拟这一环境向水下的白磷通氧气。

（演示实验）

（活动二）

下图是某反应微观示意图（反应后的微粒未填全）。

（1）反应后方框内应填入的微粒及数目是_____。

（2）若“ ”和“ ”分别表示氧原子和氢原子，请用化学方程式来表示该化学反应________________。

（3）根据该图，从微观的角度可提炼出的一条信息是_____________________。

【课堂交流】（片段）

教师巡视发现学生中出现的错误。

（投影）学生的错误答案：3H2+O2＝2H2O+H2

教师：请分析这样书写的化学方程式对吗？

学生：不正确。

教师：那你是怎么想的呢？和大家一同分享一下。

学生：化学变化最本质的特征是有新物质产生。他把未参加反应的原子写进去了。

（活动三）

把A、B、C、D四种纯净物放在一密闭容器中，在一定条件下充分反应，反应前后各物质的质量如下表：

回答下列问题：

（1）反应后D的质量是_________g。

（2）容器中发生反应的反应类型是__________（填写基本反应类型）。

【课堂交流】（片段）

教师：请一位同学来分享一下解题思路。

学生：根据质量守恒定律来计算的。

教师：能具体谈一谈吗？

学生：就是化学反应前后的质量相等。

教师：哪些是反应物，哪些又是生成物呢？

学生：反应物是B，生成物A和D。

教师追问:那C是？

学生：C是催化剂。

另一学生：还有可能没参加反应。

教师：依据什么判断反应物、生成物和催化剂的呢？

学生：通过反应前后的质量对比，质量增加的是生成物，减少的是反应物，不变的是催化剂。

教师：很高兴能听到同学自己的分析过程，分析得很棒！

教师追问:那同学们能写出一个符合该类型的化学方程式吗？

学生：思考作答

教师：巡查收集学生的典型错误

教师：这个化学方程式对吗？为什么？

学生讨论：不对，因为我们在实验室做过这个实验，它应该是产生水和氧气。

教师：回答得非常好，能通过化学方程式联想宏观的实验现象！

教师总结：燃烧是化学变化，化学变化是可变的，变化是有条件和规律的。宏观上的物质我们可以从微观上切入进行分析，最后用符号进行表征。

设计意图：通过针对性训练进行补缺补漏，在教学实施过程中，通过“问题组”的形式来贯穿基本观念，利用问题驱动推进课堂教学，“问题组”层次分明，设计的三个问题组层层递进，首先让学生回顾、整合本章的基础知识体系，在此基础上提炼学科基本观念。

整合宏观、微观、符号三重表征，最后完善与提升。

（3）整合

（投影）化学学科观念

变化观 守恒观 微粒观

设计意图：以质量守恒定律为主线，将燃烧、化学反应的计算、化学反应的表示方法串在一起，实现对化学反应条件、本质、规律及应用等本章核心知识的复习。同时帮助学生初步构建微粒观和守恒观，建立“宏观——微观——符号”学科思维方式。帮助学生完善知识结构。学会多角度认识化学变化，建立起化学知识三重表征间的联系。

（4）提升

教师：下面我们就带着这些学科知识和学科观念来解决生活和生产中的问题。

（投影）

航天飞船上常安装盛有Na2O2（过氧化钠）的装置来作为氧气再生剂备用。

①其反应原理的化学方程式为：2Na2O2+2X═2Na2CO3+O2。请确定X的化学式____________。

②请观察化学方程式，思考在宇宙飞船上过氧化钠为什么可以作为氧气再生剂？

教师引导：一个化学方程式可以告诉我们什么信息？

学生：反应物、生成物、反应条件

学生：各物质之间的质量关系

教师：那我们先从反应物、生成物和反应条件入手分析在宇宙飞船上过氧化钠为什么可以作为氧气再生剂?

学生：过氧化钠可以吸收二氧化碳转化成宇航员需要的氧气，而且是在常温下。

③神舟九号载人飞船中有3人，在太空停留13天。如果每人每天消耗的O2约为1.6kg，则需要准备Na2O2多少千克？

学生：一生上台板演

教师：巡查并强调解题的格式规范性

（投影）另一学生的解题过程

④通过刚才的计算，请你从数据的层面解释载人飞船上（过氧化钠）的装置为什么只作为氧气再生剂备用，而不作为唯一的供氧来源？

教师引导：从计算数据量的角度进行分析（过氧化钠）的装置为什么只作为氧气再生剂备用，而不作为唯一的供氧来源。

学生：通过刚才的计算我发现Na2O2接近半吨，这也太重了！飞船携带不了那么多。

教师总结：通过刚才的计算我们体会到研究化学是非常有价值的。过氧化钠有吸收二氧化碳转化成氧气的性质但在实际的飞船上由于质量的问题我们并不能不作为唯一的供氧来源。这就是我们化学上所说的定性到定量的分析。

设计意图：紧密联系实际，通过具体生动的化学变化现象，采用问题情景，落实三维目标，引导学生认识化学计算并非是“按照一套既定规则和操作程序去完成特定任务”的技能，而是“有意识、有意义、有目的、有方法的认识和操作的共同体”。即化学计算是依据化学基础知识，应用数学方法解决物质组成、结构、变化中“量”的问题的能力。同时让学生体会“从生活走进化学、从化学走向社会”的新课程理念。

教师学生一同总结学习的学科知识和学科观念。