基于学生思维发展的化学一轮复习策略

周国香 江晓栋

摘要：当碳排放与碳吸收平衡时，即达到碳中和。以二氧化碳的排放和吸收为例，复习初中化学方程式的书写和分类，并借此培养变化和平衡观念、有序和守恒思想以及环境保护的意识。

关键词：碳中和；变化；性质；平衡

文章编号：1008-0546（2021）12-0078-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.019

一、教学主题内容及教学现状分析

本课题选自人教版九年级《化学》上册第一单元“走进化学世界”的课题1“物质的变化与性质”。在《义务教育化学课程标准（2011年版）》[1]中，“物质的变化和性质”分属两个一级主题“身边的化学物质”和“物质的化学变化”。虽然教材中没有以物质的化学变化命名的章节，但是与物质的化学变化有关的内容却贯穿教材的始终，几乎每个章节都涉及了化学变化。正确看待这些零散知识间的关系，紧密联系生产、生活实际，使学生真切地感受到身边发生的化学变化，引导学生认识化学变化的规律，引导学生在学习过程中不断发展对物质化学变化的认识，最终形成化学的变化观、平衡观[2]是这部分内容的主要教学目标。

对于“物质的变化和性质”的复习课的研究文献，从网上查阅到的不是很多。通过对一些教学设计分析[3-6]，发现多是对变化的知识点的罗列、归纳、总结，对性质的判断等，缺少对学生思维能力深层次的培养。性质和变化的概念、区分，物理性质和化学性质的区分，物理变化和化学变化的区分，化学变化的类型及判断等，这些都属于思维的基础阶段。复习，即是在基础上实现提高，学会分析、推理、运用，使思维得以发展，形成深层次的能力，养成思考的习惯，形成有效解决问题的方法，才是复习的目的。

二、教学思想与创新点

化学研究的对象是物质，而身边的物质分布在每一个单元，知识点零散。物质是变化的，这些零散的知识却又是相互联系的。复习课就是要把这些零散的知识点复习到，而且联系起来。用一个点或一条线把知识点巧妙地串在一起，再延伸拓展开。二氧化碳就是一个中心点，把各个单元的知识点和生活扭在一起的中心点。水是另一个点，教学中可用二氧化碳作为范例，展开知识的铺陈和归纳，用水作为思维的发展和提高。

三、教学目标

（1）知道碳中和即是二氧化碳的排放和吸收相平衡，实现零排放。

（2）能推理出物质的变化、性质和用途三者的关系。

（3）能归纳出初中有关二氧化碳的排放和吸收的所有反应，并正确写出化学方程式。

（4）形成正确的书写化学方程式的方法，能正确书写出不熟悉的化学方程式。

（5）能根据基本反应类型的特征，判断反应的类型，分析反应的实质。

四、教学流程

本节课设计与实施的教学流程见图1。

五、教学实录

1.活动一：书写化学方程式

【情景导入】碳达峰、碳中和工作被列为2021年的重点工作之一。那么，什么是碳达峰、碳中和呢？

【播放视频】碳达峰碳中和

生活中所说的碳减排、碳交易、碳足迹、低碳、零碳，指的是人类生活中排出的各类温室氣体，为了便于统计计算，人类把这些温室气体按照影响程度的不同，折算成二氧化碳当量。所以，人类常常用二氧化碳指代温室气体。碳达峰是指某个地区或行业年度温室气体排放量达到历史最高值，使温室气体的排放量由增转降的历史拐点，标志着经济发展由高耗能、高排放，向清洁低能耗模式的转变。碳中和是指某个地区在一定时间内（一般指一年），人类活动直接或间接排放的碳总量与通过植树造林和工业固碳等吸收的碳总量相互抵消，实现碳“净零排放”。我国承诺2030年前达到碳达峰，2060年前达到碳中和。

【讲述】当碳排放和碳吸收总量相互抵消时，即达到了碳平衡。

【引导思考】作为祖国的一分子，我们应该支持祖国的工作，并为之奋斗。请回忆并写出初中阶段，我们学过的所有的有关碳排放和碳吸收的反应的化学方程式，今日课上的碳排放和碳吸收仅指二氧化碳。

【投影】多媒体展示书写的化学方程式。

】提问】大家看看黑板上两位同学的书写，写出的反应全面吗？

【学生回答】不全面。

【追问】如何能写全面而没有遗漏呢？

【师生一起归纳】①可以从性质方面着手，因为性质决定了变化，变化体现了性质。

②可以从质量守恒定律着手。反应后生成二氧化碳，反应前有碳元素参与反应。

【构建】性质与变化的关系（如图2）。

【小组思考并讨论】用上述方法，如何有效地写出所有的反应？

小组1：关于碳排放的反应，我们小组是从元素守恒的角度去思考的，从碳元素组成的单质、化合物出发，再逐一去分析各种物质的性质。我们小组分析如表1。

小组2：关于碳吸收的反应，我们小组从二氧化碳的性质出发，分析如下：

①CO2能溶于水（物理性质），但在溶于水的过程中同时发生化学变化，CO2与水反应（条件不同，产物不同）

②CO2使澄清的石灰水变浑浊

③CO2可以与氢氧化钠反应

④CO2具有弱氧化性，CO2可以与C、H2等具有还原性的物质反应。

【讲述】生活中，也可以利用物质的性质来达到某种目的。例如：利用水来吸收二氧化碳，可制成汽水，既能增加口感，又能吸收二氧化碳。还可以利用光合作用，在大棚中施用二氧化碳增加农作物产量。可利用氢氧化钙和氢氧化钠与二氧化碳反应的现象不同，利用氢氧化钙检验二氧化碳，利用氢氧化钠吸收二氧化碳。

【构建】性质与用途的关系（如图3）

【展示】补全学生1、2的化学方程式。

【提问】上述化学方程式的书写都正确吗？

【学生回答】有错误。

【追问】正确书写化学方程式有哪些注意点？

【归纳】1.遵守质量守恒定律：①元素种类守恒②原子个数守恒（即要配平）。

2.尊重客观事实：①反应物、生成物的化学式正确；②条件正确；③生成气体或固体需要说明（即标注气体或固体生成符号）。

【投影】纠正前几位学生的书写错误。

【讲述】从同学们写的碳排放和碳吸收的反应，可以看出，目前碳的排放量大于碳的吸收量，为了达到碳中和，我们还需要掌握更多的碳吸收的反应。

【拓展】（1）氢氧化钙、氢氧化钠吸收二氧化碳生成碳酸盐后，还可以继续吸收二氧化碳生成碳酸氢盐，写出碳酸钙、碳酸钠吸收过量的二氧化碳的反应。

（2）宇航员使用的呼吸装置，利用过氧化钠（Na2O2）使二氧化碳转化为氧气，同时生成碳酸钠。

（3）二氧化碳与氢气在催化剂的作用下，可以生成甲烷或甲醇（CH4O）和水。

（4）在440℃、800 MPa的条件下，二氧化碳和金属钠可以转化成金刚石和氧化钠。

正确写出上述反应的化学方程式。

2.反应类型及实质分析

【提问】上述反应可以分为哪些基本类型？

【学生回答】分解反应、化合反应、置换反应、复分解反应、非基本反应类型。

【布置任务】对活动一的反应类型分类，并标注在化学方程式的前面（正确的写在后面）。

【构建】变化的知识框图（如图4）

【师生一起归纳】（1）有分子参与的反应，其反应实质是：分子分成原子，原子重新结合成新的分子。（2）有离子参与的反应，其反应实質是：离子浓度的减小，也就是离子相互结合成水或气体或沉淀等。

3.知识及思维的拓展

【提问】二氧化碳是涉及空气污染的物质之一，治理环境，除了需要治理空气污染，还需治理什么污染？

【学生回答】水体污染、土壤污染。

【拓展】一条河流，一部法律。3月1日起，我国首部流域立法《长江保护法》实施了。核心目标是坚持生态优先，绿色发展，修复长江。你知道初中阶段关于水的消耗和产生的反应有哪些吗？以小组为单位，根据活动一的方法，写出所有水消耗和水产生的化学方程式。

【投影】学生关于水消耗的和水产生的化学方程式的书写。

六、教学效果与反思

本课旨在发展学生的思维和养成变化观念与平衡思想，通过以下几个方面来促进思维的发展。

1.方法的形成

①从碳排放与碳吸收达到碳中和的平衡出发，引发学生回忆初中阶段所接触到的排放二氧化碳与吸收二氧化碳的反应，引导学生总结、归纳得出写全所有反应的两种方法：利用物质的性质归纳变化或根据组成物质的元素守恒罗列反应，很明显守恒的方法更有利；②从客观事实和书写规范角度出发，归纳正确书写化学方程式的方法；③从化学方程式构成的几大要素出发，判断反应的反应物、生成物、条件、反应物和生成物的状态，归纳正确书写出不熟悉的化学方程式的方法。

2.模型的建立

物质的性质是多样的，物质的变化是复杂的，物质的用途是全方位的。性质、变化、用途三者之间有怎样的关系？根据授课的进程，逐步构建三者的关系，首先构建性质与变化的关系，然后在同一模型上构建性质与用途的关系，最后完善性质与变化的细化。构建三者的关系模型除了能够直观地表达三者的关系外，还能促使思维的生成。

3.思想和方法的迁移

化学中有很多的平衡：碳平衡、氧平衡、水平衡……由碳平衡迁移到水平衡，是思维的跃迁。如何正确全面写出水产生和水消耗的所有的反应，这需要方法的迁移。

由方法的形成促进思维的发展到方法的迁移促进思维的跃迁，再到新的方法的形成和更高思维的发展，由此便构成了一条思维的闭合环。依据此环书写水的反应时，全班38人，除却7人一点都不会之外，其余学生基本都能写出反应，且书写方法得当。

本课始于平衡，终于平衡，在平衡中形成方法，发展思维，形成平衡观。执教的过程中，有收获的同时，也存在很多问题：（1）学生书写二氧化碳的排放反应时，速度很慢，询问得知，该学生书写的原则是脑袋里蹦出哪条就写哪条，毫无方法可言。（2）有些学生在扳手指，询问得知，是根据反应的类型去脑袋中搜索，方法不得法。（3）化学式的书写存在很大的问题。（4）无法判断反应的类型，即使重新复习了反应类型的判断方法后，依然很多学生无法准确判断。（5）不熟悉反应的化学方程式的书写正确率偏低。如果说，思维、变化观、平衡观是深层次的能力的话，化学式、化学方程式规范的书写则是基础能力，综上可知两者都需要发展。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012

[2]任宝华.新版课程标准解析与教学指导·初中化学[M].北京：北京师范大学出版社，2012

[3]张蓉晖.浅谈信息技术支持下的初中化学专题复习——以“物质的变化和性质复习”为例[J].新智慧，2018，（32）：19，51

[4]陈瑾祥.巧分变化与性质[J].初中生学习指导，2020（27）：55

[5]武衍杰，江合佩，杨伏勇.基于化学教学内容“结构化”的项目式教学——以“人工固碳”为例[J].化学教学，2021（408）：44-50

[6]叶婉，李婉冰，姜建文.发展学生“证据推理与模型认知”素养的教学实践——以“燃烧与灭火”为例[J].化学教学，2021（408）：57-62

[7]新华社.MG动画：“碳达峰”和“碳中和”到底是啥？[DB/ OL].https：//haokan.baidu.com/v？vid=136731193304952124 66&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video，2021-03-29/2021-07-20