基于化学学科价值的教学设计

周梅华 李德前

摘要：在“认识化学变化”的复习课中，借助“问题链”驱动学生思维，以真实的事例创设问题情境，以化学变化的价值引领学生不断探索;通过有意义的再识燃烧反应及化学变化，将化学学科价值线和知识复习线完美融合，从而较好地提升学生的核心素养。

关键词：认识化学变化;复习课;教学设计;化学学科价值;课例研究

文章编号：1008-0546（2022）05-0044-03中图分类号：G632.41文献标识码： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.010

化学的特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质[1]。化学是变化之学，而人类研究化学变化的主要目的是获得能量及新物质。

初中化学沪教版教材第4章“认识化学变化”包括三节内容：（1）常见的化学反应——燃烧;（2）化学反应中的质量关系;（3）化学方程式的书写与应用[2]。教材如此编排有深意，一方面是从燃烧这类生产生活中常见的化学反应入手，通过质量守恒定律及化学方程式的应用呈现了研究化学变化的方法：从定性到定量，定量计算能使我们更好地认识和应用反应。另一方面，体现了人类研究化学反应的目的：获得能量和新物质，体现化学的学科价值。

本文充分挖掘教材内容蕴含的研究化学变化的思路和学科价值，以人类研究化学变化的价值为引领，创设真实的问题情境，遵循学生认知规律，借助问题链驱动学生思维，将宏观到微观、定性到定量的研究化学变化的思路落到实处，在课堂教学中将化学学科价值线和知识复习线完美融合。

一、教学思路设计（见图1）

二、教学过程

【引入】人类为何要研究化学变化？化学变化给我们带来了什么？怎样才能更好地控制和应用化学变化？带着这些问题我们一起再识化学变化。

1.化学变化带给我们能量

（1）深化燃烧条件

【教师】假如你流落在一个荒岛上，没有带火种，你会怎么生火？

【学生】可以钻木取火。

【教师】你知道贝尔在荒岛上怎么解决的呢？

【视频】贝尔荒岛生火。

【教师】原来贝尔的想法跟同学们是一样的。贝尔生火最难达到的燃烧条件是什么？

【学生】温度达到可燃物的着火点。

【教师】物质燃烧还需具备其他什么条件？

【学生】可燃物，可燃物一般与氧气接触。

【教师】为何说一般同时具备？镁条在二氧化碳中能燃烧吗？请同学们动手实验并准备汇报实验情况。

【学生】做“镁条在二氧化碳中燃烧”实验，观察现象，并写出反应的化学方程式，然后汇报。

【教师】镁条在二氧化碳中能燃烧，你对燃烧的条件有什么新的认识？能否说二氧化碳支持燃烧？

【学生】镁条在二氧化碳中燃烧，说明没有氧气有时候可燃物也能燃烧，所以燃烧条件中说一般与氧气接触。一般情况下二氧化碳不能支持燃烧，尽管镁条在二氧化碳中燃烧了，但特殊应用不能说成普遍性规律。

【教师】镁条等活泼金属着的火能否用二氧化碳灭？

【学生】不能。

（2）了解燃烧用途

【教师】贝尔荒岛这堆火有哪些用途？

【学生】做饭，做菜;生火求救;……

【视频】贝尔荒岛生火以求救。

【归纳】贝尔荒岛生火主要为了求救，利用燃烧的现象，烟、火焰等。生活中利用最多的是燃烧释放的热量。自从人类会利用燃燒释放的热量之后，开始从茹毛饮血逐渐走向文明。可见，化学变化带给我们能量，人类利用化学变化产生能量的能力已经越来越强了，这些能量把火箭送上了天。

（3）探索燃烧反应

【视频】能量支撑人类探索太空。

【教师】神州系列的火箭中推进剂是液氢、液氧，分别起什么作用？请写出化学方程式。液氢、液氧以何种比例反应产生的能量最大？请从微粒的个数及物质的质量比例判断。

【学生】出示化学方程式，2H2+O2 2H2O;液氢、液氧分子个数比2∶1，质量比1∶8的时候产生能量最大。

【归纳】化学反应时物质以化学方程式的比例恰好完全反应产生的能量最大。生产生活中为了获得最大能量我们必须控制反应物之间的质量比例。化学反应都遵循质量守恒定律，反应中各物质的质量比是一定的，这也是化学方程式计算的依据。

设计意图：从大家熟悉且喜欢的贝尔荒岛生火的实例引出，复习燃烧的条件，又以镁在二氧化碳中燃烧拓展了燃烧条件的认识。从贝尔生火的应用及生活中燃烧的应用清晰地点出了人类利用化学反应主要获得能量。通过能量支撑人类探索太空的视频及问题，将学生的视角拓展后引导至根据化学方程式从微观、宏观判断反应物恰好完全时的微粒个数比、质量比。

2.化学变化带给我们新物质

【视频】人类利用化学变化产生的新物质。

【教师】化学变化不仅带给我们能量，还带给我们新物质，各种各样的新材料往往是化学变化产生的新物质。人类从化学变化中获得的能量和新物质让我们飞得越来越高远。把火箭送上了天，而且把宇航员也送到了太空。

（1）质量守恒定律的应用

【教师】宇航员们在太空生活首先要解决什么问题？

【学生】呼吸。必须要把呼吸产生的二氧化碳转化为氧气，宇航员才能在密闭环境中生存。

【教师】有一种神奇的固体能把二氧化碳迅速且悄悄地转化成氧气。来猜猜这神奇的固体是什么？

【分步出示题目】现有如下化学反应：R+CO2→ Na2CO3+O2。

①物质R 中一定有 元素，可能有 元素。

②已知该反应中若有44 g CO2参与反应，则生成106 g Na2CO3，同时生成氧气16 g，则化合物中一定  （有或没有）碳元素。

③如何确定氧元素的存在呢？

④该物质中含氧元素   g，含钠元素   g。钠与氧原子个数比为  。

⑤该物质的相对分子质量为78，则该物质的化学式为。

⑥写出该反应的化学方程式： 。

【学生】从第①小题根据元素守恒推断一定有钠元素，可能有氧元素、碳元素。再根据44 g CO2中有碳元素12 g，而106 g Na2CO3中也有碳元素12 g，得出该化合物中没有碳元素。继续根据碳酸钠中氧元素质量和氧气的质量之和大于二氧化碳中氧元素质量，得出该化合物中有氧元素。然后计算出氧元素质量为32 g，钠元素质量为46 g，个数比为1∶1，得出化学式Na2O2，最后写出方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。

（2）化学方程式的应用

【出示题目】“神州十号”携带3位宇航员在太空生活了不到16天，据测算每位宇航员每天需要消耗约1 kg 的氧气，按16天来计算，火箭上至少得携带多少千克过氧化钠？

【学生】根据化学方程式算出，需要234 kg氧气。

【资料】已知宇航员在航天飞船中呼吸的氧气，是由飞船携带上天的高纯氧、高纯氮经过合理配置后产生的。为防止二氧化碳浓度过高对宇航员身体造成伤害，将舱内空气通过过氧化钠的装置，降低二氧化碳浓度，保持舱内氧气适当比例（保持空气成分的稳定）。

【教师】根据信息，我们知道实际上宇航员在航天飞船中呼吸的氧气是由飞船携带上天的高纯氧、高纯氮经过合理配置后产生的。通过刚才的计算，你知道为何载人飞船上过氧化钠只作为氧气再生剂备用，而不作为唯一的供氧来源。（假设一个成人约重65-75 kg）

【学生】如带高纯氧只需带48kg，再加些高纯氮合理配置，质量肯定远远小于234kg。

【归纳】定量计算能使我们更好地认识和应用反应。接下来我们认识一下神奇的过氧化钠。

【视频】过氧化钠与二氧化碳反应。

【归纳】过氧化钠是极度危险品，如果不小心掉落在棉花等易燃品上，可能会烧起来，所以储存時必须密封保存。

设计意图：复习，不仅要把重要知识温故而知新，更要会用所学的知识来解决问题。人类研究化学变化的目的就是获得能量和新材料。宇航员携带的供氧剂是什么？带多少？实际上宇宙飞船携带高纯氧、高纯氮的道理？这是三个层层递进的问题，学生要解答出来既要根据质量守恒定律的知识从定性到定量的精确推导供氧剂的组成，又要根据化学方程式判断所需携带供氧剂的质量，还要根据实际上飞船上携带高纯氧的事实形成认知冲突，然后顿悟飞船还要严格控制飞船上所带物质的质量。问题引领着学生的思维，计算和判断能解决实际问题让学生感受到自己的学习变得更有意义，也让学生明白定量计算能使我们更好地认识和应用反应。

3.化学变化带给我们快乐

【讨论】宇宙飞船为什么还要携带纯氮呢？

【学生】若人呼吸纯氧会产生“富氧中毒症”，因此恰当浓度的含氧量适宜愉悦呼吸！

【教师】同学们是否有过成功地解决了一道难题，内心非常激动，期待着再来一题的经历？

【学生】有过。

【教师】同学们是否有过非常期待见到一个人，但见的时候脸红心跳，内心又十分愉悦？

【学生】羞涩且含笑地看着老师……

【教师】我们成功地解决了难题，内心非常激动， 期待着再来一题;我们非常期待见到一个人，见的时候脸红心跳，内心又十分愉悦。原来这些都是我们的体内发生了化学反应，产生了多巴胺、羟色胺等让我们快乐、兴奋的物质。可见，化学变化给我们带来了能量，新物质新材料，还有快乐和活力！化学是科学，祝同学们在科学的道路上越走越远。

设计意图：从心理学的角度看，涉及自身的知识总是让人印象深刻。作为青春期的学生都有这种脸红心跳满怀期待的美好时刻，但当他们知道这些美好的感觉原来是化学变化带来的，内心对化学变化的感觉必然变得亲近且热切，增加他们学习化学的热情和动力。

三、教学反思

一节复习课既要引导学生从化学的视角去观察、分析和处理事件，对化学学科有客观、正面和积极的认识，又要考虑到学生的最近发展区，采取有效的教学策略引导[3]，一步一步搭建好合理的台阶，力求使学生的认识方法得以提高。而教学设计时充分挖掘教材蕴含的化学学科价值，则使学生能主动地进行有意义的学习，也使教学的境界得以提升。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]王祖浩.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].上海：上海教育出版社，2013，（11）：2.

[3]郭玮.突出化学学科价值和注重学生认知发展的教学研究[J].化学教育，2017，（11）：22-23.