以二氧化碳的产生为主线培养学生能力与责任的教学策略

2020-12-24周淑晶操强冯艳茹栾芳李进京

化学教与学 2020年10期

周淑晶操强冯艳茹栾芳李进京

摘要：能力与责任是社会主义建設者和接班人必备的品质。文章以中学化学二氧化碳的教学为重点，以二氧化碳的产生为主线设计教学方案，通过学生预习，组织课堂讨论、指导分析等教学策略。实现教与学的有效互动，激发学生的学习兴趣，调动学习的积极性、主动性，培养学生的综合能力，提高环境保护意识，增强社会责任感。

关键词：能力培养;责任意识;教学策略

文章编号：1008-0546（2020）10-0024-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.006

2018年习近平主席在全国教育大会上明确指出：我国教育的根本任务是培养社会主义建设者和接班人，要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节，学科体系、教学体系、教材体系、管理体系要围绕这个目标来设计，教师要围绕这个目标来教，学生要围绕这个目标来学。中学化学教师如何设计课堂教学，在完成课程知识目标的同时，实现育人目标，非常重要。早在2016年，国务院在《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中明确提出：到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%[1]。2019年在第25届联合国气候变化大会上，中国表示将坚定不移实施应对气候变化国家战略，与各方一道应对全球气候变化、共谋全球生态文明建设、构建人类命运共同体。2020年在全国生态环境保护工作会议上生态环境部部长李干杰指出，要确保实现污染防治攻坚战阶段性目标，在部分地区和重点行业启动二氧化碳达峰行动等等。可见二氧化碳在生态环境保护中的重要作用。而二氧化碳恰巧是初中化学教材（人教版）九年级上册第六单元的教学内容之一[2]，学生也熟知“温室效应”产生的原因之一是空气中二氧化碳的含量增加。以此为切入点，以二氧化碳的产生为主线，研究设计教学策略，努力调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合素质，同时将减少二氧化碳的排放、保护环境的理念深深烙印在学生的脑海中，这对培养富有社会责任感的未来建设者和接班人具有非常重要的意义。

一、以“温室效应”为切入点，激发学生的学习兴趣

国家中长期教育改革和发展规划纲要（ 2010-2020年）明确指出，义务教育阶段注重品行培养，激发学习兴趣[3]。兴趣是最好的老师，由于二氧化碳是产生“温室效应”的主要元凶，而温室效应将会导致全球变暖、海平面上升、冰川融化、淹没土地、侵蚀海岸、病虫害增多等等。据此，激发学生的学习兴趣。指导学生预习初中化学教材（人教版）九年级上册教材，引导学生主动学习，积极查阅教材，梳理出二氧化碳的10种产生途径，即（1）炭燃烧生成二氧化碳;（2）-氧化碳燃烧生成二氧化碳;（3）氧化铜与炭高温加热反应生成二氧化碳;（4）氧化铜与一氧化碳加热反应生成二氧化碳;（5）三氧化二铁遇炭高温加热反应生成二氧化碳;（6）三氧化二铁与一氧化碳加热反应生成二氧化碳;（7）乙醇燃烧生成二氧化碳;（8）碳酸钙（大理石或石灰石的主要成分）与盐酸反应生成二氧化碳;（9）天燃气、石油、煤等化石燃料燃烧生成二氧化碳;（10）人和动植物呼吸产生二氧化碳。

二、绘制二氧化碳的产生示意图，培养学生归纳总结能力

学生对于所学内容及时进行归纳总结，有利于知识理解和掌握，使基础知识更加牢固，脉络更加清晰[4]。学生通过预习，梳理了二氧化碳的10种产生途径，再让学生用简化反应方程式的形式练习绘图，用图示式表示出二氧化碳的产生过程，图示要简练、清晰（图1）。通过绘图，总结分析不同途径的特点，并进行归纳整理，由此可以培养学生的归纳总结能力。

三、小组讨论二氧化碳的产生过程，培养学生思维能力

发展学生智力是教学的重要任务之一，而思维能力正是智力系统的核心[5]，因此，培养思维能力是发展学生智力的重要途径。通过课堂讨论的形式，充分发挥学生的主体作用，提高主动参与意识，促使学生积极思考，进而培养其思维能力。

1.以二氧化碳的10种产生途径为基础，将学生分成小组，然后组织学生分组讨论，思考产生二氧化碳的每个途径中，除了二氧化碳以外的其它产物种类、数量、状态。

2.讨论将产物进行分离的方法及难易程度，分析其它产物的可利用价值。

3.分析二氧化碳的产生途径所涉及的化合反应、分解反应、还原反应等反应类型，比较不同反应的特点。

四、开展实验探究，培养学生的实验创新能力

创新是一个民族不竭的动力源泉，教学过程中把创新教育理论和学生的创新学习结合起来，把创新的理念贯穿于教学的始终。而化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教育最有效的一种教学形式，它可以帮助学生建立和巩固化学基本概念和基本理论，学会设计实验方案。为此，通过教师演示实验，引导和鼓励学生模仿、创新，进一步激发学生的学习兴趣，培养学生的实验创新能力。

1.教师演示实验，学生观察实验室用碳酸钙（大理石或石灰石的主要成分）与盐酸反应制取二氧化碳的实验过程，使学生认识反应的仪器、装置，了解仪器的功能作用;分析所选原料的特点。

2.结合碳酸钙与盐酸反应用于实验室制取二氧化碳的方法，引导学生思考，设计可用于实验室制备二氧化碳的其它方法，既可以从选用原料方面考虑，也可以从实验装置的角度考虑，不限定条件，鼓励学生充分发挥自己的想象力，努力创新。

3.组织学生对设计的不同方案进行研讨，分析对比方案的优缺点，探讨可行性，从而培养学生的实验创新能力。

五、分析制取反应过程，增强学生的社会责任感

社会主义建设者和接班人必须具备高度的社会责任感，在化学教学中将化学学习和环保意识的培养相结合，触发学生的情感，使学生认识到当前环境问题的严重性，辩证看待化学与环境的关系，并利用所学知识解决实际问题，培养学生端正的环保态度及解决环境问题的能力，最终实现人与社会的和谐发展。

1.对比制取二氧化碳的反应原料價格，计算各制取方法的原料成本，分析制取方法的价格优势，引导学生在同等条件下，选择制取成本低的原料，以创造更多的经济价值。

2.对比反应条件需要消耗的能量，比较高温加热和室温反应的能量差异，分析能量消耗的高低对环境和经济的影响，引导学生在未来的学习和生活中尽量减少对能源的消耗，进而减少对环境的影响。

3.分析制取原料和其它产物的毒性作用，比较不同毒性物质对环境与健康的影响。通过分析比较，引导学生初步认识化学与环境、化学与资源、化学与人类健康的关系，初步树立科学发展观，增强对自然和社会的责任感。

六、教学设计方案

1.激发学生学习兴趣培养归纳总结能力

【师】提问学生：哪位同学听说过“温室效应”？什么是“温室效应”？你能说出“温室效应”对人类和环境的影响吗？由此引出“通过哪些途径能够产生二氧化碳？”的议题，然后请同学们课后预习，要求仔细阅读教材，也可以查阅资料，梳理出教材中展示的产生二氧化碳的各种方法。在下次课堂上提问，要求学生说出有哪些途径能够产生二氧化碳。

【生】学生说出能够产生二氧化碳的途径或方法。

【师】要求学生用图示表示二氧化碳的产生途径，力求简洁、清晰、明了。

【生】展示自己绘制的图示。

【师】对学生的图示进行总结点评，比较示意图的效果。

2.培养学生思维能力和实验创新能力

【师】将学生分成10组，每组针对一条途径进行讨论：讨论每个产生途径中产物的种类、数量、状态？产物怎样进行分离？哪种的产物分离容易？除二氧化碳以外的其它产物的可利用价值有哪些？

【生】学生分组开始讨论。

【师】学生讨论结束，教师让每组派一名同学汇报讨论结果，然后教师进行补充说明。

【生】（1）炭燃烧生成途径的优点是直接生成二氧化碳气体，缺点是不充分燃烧时还会产生一氧化碳气体，产物不容易分离;（2）-氧化碳燃烧途径的优点是没有其它物质产生;（3）乙醇燃烧途径的优点是生成气体二氧化碳和液体水，产物容易分离;水可回收再利用;（4）氧化铜遇炭高温加热反应途径的优点是生成二氧化碳气体和铜固体，产物容易分离;（5）氧化铜与一氧化碳加热反应途径的优点是生成二氧化碳气体和铜固体，产物容易分离;（4）和（5）都产生铜，铜是一种常用的贵金属，有很多用途，比如水龙头、钥匙、电线等;（6）三氧化二铁遇炭高温加热反应途径的优点是生成二氧化碳气体和铁固体，产物容易分离;（7）三氧化二铁与一氧化碳加热反应途径的优点是生成二氧化碳气体和铁固体，产物容易分离;（6）和（7）都产生铁，铁在生活中有很多用途，如铁门、铁锁、铁管、刀具等等;（8）碳酸钙（大理石或石灰石的主要成分）与盐酸反应的优点是生成二氧化碳气体、氯化钙和水液体，产物容易分离;氯化钙可用作融雪剂，无水氯化钙可用作干燥剂等;（9）天燃气、石油、煤的燃烧途径的缺点是生成二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等多种气体，产物不易分离;（10）人和动植物的呼吸产生二氧化碳途径的缺点是产生多种气体，不易分离。

【师】将10种途径及产物用表格汇总展示给学生（表1）。

引导学生结合上表分析、判断二氧化碳的产生途径所涉及的反应类型，对比总结不同类型反应的特征。炭和氧气燃烧生成二氧化碳的反应以及一氧化碳和氧气点燃生成二氧化碳的反应均为化合反应，化合反应的特征是“多合一”;碳酸钙与稀盐酸反应生成碳酸，碳酸加热生成二氧化碳的反应是分解反应，分解反应的特征是“一变多”;氧化铜、三氧化二铁与炭在高温条件下反应、氧化铜、三氧化二铁与一氧化碳的加热反应均为还原反应，还原反应的特征是“失去氧”，与氧化反应相反。

【师】教师进行演示实验：用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳。让学生观察、记录，说出二氧化碳无色、无味、比空气重等性质。请学生根据教师的演示，设计制取二氧化碳的新方法、新装置，引导学生选择方法简便、操作简单、装置简易的实验装置，用反应方程式和绘图表示。激发学生的探究欲望，增强创新意识，提高创新能力。

【生】学生课后查阅资料，设计实验方案或实验装置，学生展示实验方案或实验装置。

【师】组织学生讨论，比较分析学生的设计方案和实验装置的优缺点、可操作性，选出最优化的实验方案或改进的实验装置。

【师】给学生提供制取二氧化碳不同途径所涉及的原料价格，让学生课后针对不同途径分组，计算制取lOOg二氧化碳需要消耗的原料成本。

【生】学生分别汇报制取lOOg二氧化碳需要消耗的原料成本，根据消耗成本的高低，进行排序，得出不同制取途径的价格优势。

【师】引导学生在选择物质的制取方法时，应考虑成本较低的原料，通过降低成本进而提高生产效益。

3.培养学生节能环保意识和社会责任感

【师】请学生讨论制取二氧化碳的途径需要消耗能量的差异，比较各产生途径需要能量的大小，分析消耗的能量大小对环境和经济的影响，从能量消耗的角度，说明选择哪种方法制取二氧化碳比较合理。

【生】针对制取二氧化碳的途径需要消耗的能量分组讨论，比较高温、加热、室温反应条件的能量大小，分析哪种条件消耗的资源少。

【师】提问学生，根据学生回答总结、指导、讨论结果，使学生明确高温反应和点燃反应所需要的能量高，能量高的反应消耗的资源多，成本也高，引导学生应选择耗能低的反应更合理。

【师】请学生说出原料和产物的毒性作用，比较不同制取途径用到的原料和产物的毒性大小。

【生】讨论二氧化碳不同制取途径所涉及物质的毒性，分析对环境与健康的影响。