基于化学学科观念培养的教学设计

[摘要] 以“利用化学方程式的简单计算”为例开展培养化学学科观念的课堂教学，学生了解化学方程式的含义，利用已有知识更好地认识化学反应中各物质之间存在的质量关系;学习如何利用化学方程式进行简单计算，加深对化学反应中元素不变和质量守恒的理解，形成“元素观”“守恒观”等学科基本观念。

[关键词] 化学;学科观念;教学设计

一、教学分析

“利用化学方程式的简单计算”是人教版化学教材九年级上册第五章课题3的内容，属于课标中一级主题“物质的化学变化”中的内容。该主题建议化学教师教学紧密联系生产、生活实际，使学生真切地感受到发生的化学变化，从而引导学生通过化学实验探究认识化学变化的规律，初步了解化学变化研究的科学方法;通过具体而生动的化学变化，激发学生学习化学的兴趣，从而逐步形成“物质可以变化”的学科观点。

在前两节的基础上，教师安排学生学习化学变化中存在一定的质量关系，使学生深刻认识到化学变化遵循质量守恒定律;并能依据质量守恒定律来正确书写化学方程式。在此基础上，学生再通过模仿、分析比较等方法学习利用化学方程式简单计算，认识到定量研究化学变化在化学与生活中的重要作用，形成化学学科物质“变化观”。

学生在前四章已经掌握了利用化学方程式计算化合物中某些元素质量分数的解题技巧，第五章还学习了质量守恒定律的运用和正确书写化学方程式。因此，课堂教学中可以将这三者融合起来，引导学生以“化学计量”为主线建构新的化学学科观念知识网络，进一步加深对化学反应中“元素不变”和“质量守恒”的理解，渐渐形成“元素观”“守恒观”等化学学科基本观念。

[教学目标]

1.寻找化学方程式中“量”的信息，体会从定量的角度认识化学变化;2.利用解题方法的讨论，认识到化学变化中存在一定“量”的关系，并能从元素的观点进一步认识化学变化，更好地认识化学变化的本质。

[重点难点]

1.从定量的角度更好地理解化学反应，探究利用化学方程式进行简单计算的方法;2.建立化学反应中的元素守恒思想。

[教学流程]

二、教学过程

1.导入：视频教学激发学生兴趣

[活动1]引入氢能源汽车视频，提问学生绿色钢瓶中装的是什么物质。

问题：（1）氢气怎么样获取？（2）如何正确写出制取氢气的化学方程式？（3）如果要制取4 kg的氢气，需要消耗水的质量至少是多少？

[设计意图]在激发学生兴趣的同时，引出了本节课的“主角”——氢能汽车，为整节课后面学生学习内容埋下伏笔，让学生感受到化学就在我们身边。在复习旧知的同时，让学生体会到学习本节课内容的必要性。

2.探究活动一：寻找化学方程式中“量”的信息

[活动2]用红色磁铁钉代表氧原子模型、蓝色磁铁钉代表氢原子模型，要求学生在白磁板上搭出这个化学方程式的微观示意图。

问题：（1）观察搭建的微观结构示意图，每2个水分子分解生成氢分子的数量是多少？生成氧分子的数量是多少？（2）上述反应中水分子、氢分子和氧分子的数量比是多少？（3）反应中微观粒子的数量比等于化学方程式中什么数之比？

学生小组分工合作动手搭建水分子分解的微观示意图，仔细观察和思考后回答问题。通过讨论和交流，对依据化学方程式分析量的关系形成初步感悟。

[设计意图]通过搭建微观示意图，让学生直观感知微观方面的知识。在前面所学微观知识的基础上让学生进一步从“粒子数量”的角度认识化学变化，知道粒子的数量比等于化学计量数之比。通过初步认识化学变化中微观粒子之间存在一定的数量关系，学生逐步建立微粒观。

[活动3]投影氢和氧的相对原子质量的近似值，得出原子质量很小的结论。从已知水由大量水分子构成，延伸到氢气由大量氢原子构成、氧气由大量氧原子构成。引导学生发现微观粒子之間存在一定的数量关系，化学变化中宏观物质间也存在一定的质量关系。

问题：（1）在这个分解反应中，水分子、氢分子以及氧分子三种分子的个数比是2：2：1，那么该分解反应中三种物质水、氢气、氧气的质量比呢？（2）应该怎么计算该化学反应中各物质的质量比？

学生经过宏观和微观相结合的比较、分析、计算回答问题。通过讨论和交流，对依据化学方程式分析量的关系形成初步感悟。

[设计意图]让学生初步认识到化学变化中宏观物质之间质量关系是存在的，学会计算化学反应中每种物质的质量比，深刻体会微观粒子的数量关系与宏观物质质量的关系之间的关联。让学生更好地感受从微观到宏观的过程，进一步体验从微观认识问题的必要性。

3.探究活动二：学习依据化学方程式计算的方法

[活动4]通过问题串让学生感受化学变化中物质的质量关系，帮助学生建立对化学计算过程的正确认识，学会有关化学物质质量的正确计算。

问题：（1）计算出相关物质的质量。

（2）以上计算的依据是什么？

（3） 制取4 kg的氢气，至少需要消耗水的质量是多少？

学生自己按照课本例题的解题样式，在导学案上写出该题完整的解题步骤。

师生互动：（1）学生说解答过程，教师板书;（2）其

他学生补充、讨论出完整的解答格式和解题时的注意事项;（3）师生共同总结解题的步骤。

[活动5]投影例题，引导学生思考解决实际问题。

例题：电解氧化铝10.2 t理论上可以生产出铝的质量是多少？

学生思考，动笔计算后回答。

师生互动：（1）投影两份学生的解答过程，其他学生“找不同”;（2）相邻的学生之间互相“找不同”。

[设计意图]让学生体验到学习后取得的进步，认识到可以依据物质的质量关系进行相关计算，同时进一步体会化学变化中物质的质量关系。引导学生自主建构解题的格式，锻炼学生的交流、表达能力。

4.探究活动三：寻找计算的其他方法

[活动6]引导学生从其他角度思考解决探究活动二的问题，通过讨论认识到从元素角度分析化学变化可以更方便解决此类问题。

问题：（1）从元素的角度分析化学方程式，氧化铝中铝元素全部转化为什么物质？（2）氧化铝中铝元素的质量与生成的单质铝质量之间关系如何？（3）如何计算10.2 t氧化铝中铝元素的质量？（4）计算的主要依据是什么？（5）如何计算出同时生成的氧气质量呢？

学生思考回答，提升化学思维。

[设计意图]教师应从学生已有的知识出发，逐步引导学生运用化学变化中元素质量不变的思想来解答问题，进一步体会到化学变化中元素守恒的观念。让学生认识到，要应用化学变化首先要认识、研究化学变化。

5.探究活动四：利用化学方程式简单计算解决问题

[活动7]投影例题，播放视频，使学生了解不同解法的差异。引导学生认识不同解法差异的本质原因，即指向解决此类问题的关键——元素守恒思想。根据“利用化学方程式判断元素的变化情况”，突出化学方程式在解决简单计算问题中的作用。

例题：化学实验室用含H2O2 3.4 g的过氧化氢溶液来制取氧气，最多可以产生多少氧气？

学生比较两种解法的差异，寻找差异的原因和正确解决问题的方法。

[设计意图]学生根据自己的体会自主选择解题的方法，进一步运用“量”的关系来解决问题。在此基础上，让学生将化学方程式的计算、化学式的计算融合起来，提升了学生的化学计算思维，更好地领悟元素守恒思想的运用。

6.总结：升华知识，重申重难点

[活动8]让学生明确化学变化中量之间的关系，并对化学变化开展进一步的定量研究，以更好地认识、控制和利用化学变化，解决生活、生产以及科学研究中的某些具体问题。

[设计意图]初步建立从定量的角度研究化学变化的意识。加深对化学反应中元素不变和质量守恒的理解，逐步形成“元素观”“守恒观”等学科基本观念。

三、教学拓展

“利用化学方程式的简单计算”教学关键是让学生自己独立思考、探究，得出从定性到定量的解题思路与方法。再从已学的有关化学式计算入手，找出隐含在化学方程式中的物质间数量关系，归纳出利用化学方程式进行简单计算的思路和方法，深刻地领悟化学变化中的元素守恒思想。教师在化学方程式计算方法教学的过程中，一定要严格要求解题格式与解题步骤，这样可以更好地培养学生一丝不苟的科学态度。

1.创设情境，深化学习体悟

创设一系列的情境，不仅可以调动学生学习化学的兴趣，而且还让学生潜移默化地深刻体验到：利用化学方程进行的简单计算，不是简单的数学计算，而是建立在对化学变化中“量”的认识的基础上。定量分析化学变化在生活、生产和科研中有着重要意义，要从定量的角度认识化学变化的必要性。

2.比较讨论，促进微观认知

通过归纳比较和交流討论，教师要引导学生体验化学反应中的各粒子间的数量关系，确定宏观物质的质量关系，从而得出化学方程式计算的依据。学生经历了从微观本质思考问题的化学学科思维过程，进一步从微观角度、元素角度、定量角度等不同的方面认识化学变化，有效地促进基于元素观、微粒观和变化观的认知方法的建构。

3.引导思维，理解化学本质

对于计算解题方法与思路的讨论，不能只停留在计算的基本格式上，教师需要发展学生的思维能力，将宏观与微观、定性与定量在化学学习中融为一体，引导学生在“微观粒子间的数量关系、宏观物质间的质量关系、化学变化前后元素质量不变”三个方面对化学变化的本质有更深刻的理解。

4.开发教材，渗透研究方法

基于学科观念方法教学的需要，教师要适时对教材进行二次开发和利用，在真实的情境中引领学生学习。这些情境包括了生活与实验、科技与社会等方面，旨在开阔学生的眼界，让其感受化学学科的魅力。在进行学科观念教学的同时，注重科学研究方法的引领，让学生体验到定量研究化学变化的价值所在，引导学生掌握科学研究的正确方法。

5.融合实验，体验学科价值

教学中，教师要以基础实验为依据，符合学生的认知规律。要将化学实验仪器生活化，拉近科学与生活的距离，让学生认识到实验探究无处不在;同时将化学计量与化学实验有机融合，还原真实情景，使学生一方面进一步感知化学变化的魅力，另一方面也体验到化学计量的实际意义和价值。

采有余   江苏省南京市扬子第一中学松杨路分校。