基于化学观念培养的初中化学用语复习教学*——以“物质变化与能量转化”复习为例

许振芳 洪兹田 蔡辉舞

（1.厦门市洪塘中学 福建 厦门 361100；2.厦门市翔安第一中学 福建 厦门 361101；3.厦门市翔安实验学校 福建 厦门 361102）

一、问题的提出

化学用语是学习化学的重要工具，包含元素符号、化学式和化学方程式三项核心内容，是联系宏观现象和微观世界的重要桥梁，在其知识体系、知识传递、科学研究中具有系统性和内在连贯性。［1］化学用语既是初中化学学习的重点，也是难点。不少学生抱怨化学方程式太难背，比英语单词还难，除了字母还有数字。从中不难发现教师缺乏学科理解是问题症结所在。化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识，它不仅仅只是对学科知识的理解，还包括对具有化学学科特质的思维方式和方法的理解。［2］知识为本的传统教学，化学用语被等同于识记内容，学生被要求以记忆的方式来落实。尤其在复习阶段，常见的复习方式不外乎“蜻蜓点水走流程”和“机械训练强化记忆”两种，课堂设计缺乏新意和高度。如果不从繁杂零散的知识中提炼出主要线索，将知识结构化，那么记忆便成了一件苦差，背了又忘，忘了再背，效率低下自在情理之中。这些符号，在今后的生活与工作中不常用，它一定是成为被遗忘的第一批内容，那么现在费心费力记它有什么用？如果知识最终会被遗忘，那么还要知识干什么？教育的价值到底是什么？著名的物理学家劳厄认为教育的价值在于所学知识都忘记后所剩下来的东西。知识是培养学科思维方式和思维方法的载体，教学最终的目标是隐含在背后对学生一生产生深远影响的观念。化学的学习不是以掌握更多的化学知识为目标，而是以化学知识为载体，在学习中逐渐形成化学的基本观念，期待用化学独特的视角看待世界，用化学的观念指导解释和解决社会生活中遇到的问题。化学基本观念就是中学生在深入理解化学学科特征的基础上所形成的对物质世界的基本看法和态度。［3］走出“知识为本”思想的束缚，以上位的学科观念为引领，才能凸显学科本质，致力于学科观念的建构，才能帮助教师走出耗时低效的困境。以“物质变化与能量转化”的复习课教学为例，展示以观念为统领的化学用语复习案例设计与实施过程，在此基础上梳理提炼出相应的教学策略。

二、化学用语复习案例设计与实施

1.教学背景分析

在化学用语教学中，教师过度重视记忆技巧的传授，对微观理解与符号理解的引导比较欠缺，导致学生对化学符号与物质变化、微观本质之间的内在关联没有建立深刻的理解，对“宏观—微观—符号”三重表征之间的联系与转换存在障碍。

2.教学目标制定

（1）通过从不同角度认识物质及其变化，建立“宏观—微观—符号”三重表征之间的本质联系，多角度理解化学用语。

（2）通过物质变化中微粒运动状态分析，感受物质的运动和变化，认识化学变化需要一定条件，遵循一定规律，是可调控的；通过分析物质变化中拆与合引发的吸能与释能，尝试探索化学变化产生能量变化的本质原因，加深对“化学变化的本质是有新物质产生，伴随着能量的转化”的学科理解。

（3）通过化学知识与生产实际的结合，通过展望未来资源能源发展前景，初步形成利用科学知识改变资源能源状况的意识；赞赏化学对人类社会可持续发展的重大贡献，正确地评判知识的价值。

3.教学设计思路

本设计从“物质变化”教学主线中剥离出“能量变化”线，成了课堂实施的另一条线索，双线并行将符号与反应事实、微观过程、能量转化融合一体，引导学生更进一步认识化学在创造新物质，解决未来资源、能源方面的巨大贡献。创设真实情境，用符号表征搭建宏观世界与微观世界的桥梁，帮助学生更好地以化学的视角去看世界，增强学生对宏观物质变化现象和微观本质的理解。最后从定性走向定量，以氢热值计算，呈现氢能源开发的美好前景，激发学生的学科自豪感，呈现化学研究理论走向实践的征程。本设计打破传统化学用语的复习方式，以水为媒，能量为线，利用丰富的情境素材、实验展示，以解决问题为导向，线索明晰地带领学生进行了一场活泼愉快的化学用语复习旅程，在帮助学生梳理出结构化知识网络的同时，加深学生对学科的理解，促进观念的提升。教学中尝试将化学的微粒观、元素观、变化观、绿色观等的培养渗透在活动环节中。

4.教学活动过程

教学过程分别从物质状态视角、宏微变化视角、物质变化视角、展望视角、定量视角看物质变化与能源获取。教学过程设计与观念目标培养流程见图1。

图1 教学过程设计与观念目标培养流程

5.评价设计与实施（见表1）

表1 评价设计与实施

（续表1）

6.板书设计

图2是本节课的板书设计。

图2 板书设计

三、以观念为统领的化学用语复习教学策略

1.链接经验，情境入题

化学用语是基于客观事实、宏观现象理解的符号表述，反之创设真实情境也能帮助学生更好地理解符号的内涵。作为社会个体，学生有着丰富的生活经验。从学生原有经验入手，与所学内容建立关联是快速开启教学主题的一种有效方法。

例如：教师在引课环节以一段介绍露珠的科普视频引入课题，迅速建立水宏观、微观以及符号的联系，再引导学生思考外部能量对水分子聚集状态和水宏观状态产生的影响。用两颗磁石直观地拆开和吸引，阐述了微粒拆、合与能量转化的内在联系，顺利亮出能量主题，成功激发学生的兴趣；又如：教师在课中以一个巨型大象牙膏视频、一个浓缩双氧水催化分解产生强烈热效应的实验和一个缩小版的大象牙膏趣味实验彻底激活了学生的热情。化学用语复习不仅有实验，而且还很惊艳，这让学生感到意外惊喜。有效的情境创设激发了学生化学用语再学习的主动性，顺利将宏观现象“翻译”成化学符号。化学方程式本就是客观事实与质量守恒定律的双重表征，符号背后是学生对于物质变化的深度理解。这种基于理解的认知正是在微粒观、转化观、守恒观、实验观等学科观念共同作用下所建立的。知识助力于观念的形成，而观念反过来指导着思维的提升。

2.宏微结合，本质剖析

宏观与微观相结合是化学学科独特的思维方式。在化学用语的复习中，对宏观事实的辨识与微观运动的辨析不能停留于表面，可通过实验观察、现象描述、推理分析来加强对本质的剖析和理解。

例如：在导入视频中，一颗露珠，放大到无数的“米奇”脑袋一样的水分子，不停地运动着；外界能量变化，水分子间隔发生变化，宏观上体现为液态和气态的相互转化。视频直观明了地呈现了物质的微观存在和分子的构成。又如：在拉瓦锡分解水实验的分析中，教师从宏观现象入手到微观过程探究，让学生在“小球摆一摆”的活动中体验分子变化导致物质变化，但元素、原子、质量都不变的微妙，加深学生对化学变化和质量守恒定律的本质理解。学生在活动后，深有体会地总结：化学变化就像搭积木，原子就是一个个积木配件，同一堆配件可以搭建出不同的分子，自然具有不同的性质，而自始至终，配件个数、样式保持不变，即原子的种类和数目，当然还有质量保持不变，这就是质量守恒定律。教师引导学生对比水分解和双氧水分解截然不同的热效应，学生抽取“红热枪管”的重要信息得出水分解需要吸热的结论；从双氧水分解“水雾缭绕”和“外壁滚烫”的实验事实中推出双氧水分解放热的结论。化学变化不仅是物质发生变化，它总伴随着能量的转移或转化，而且遵循着能量守恒定律。［4］教师尝试着引导学生从微观构成的角度分析化学变化中能量转化的原因，大胆猜想、推测并做出合理的解释与判断。实践与体验中，学生领悟结构与性质之间的密切联系。观念引领的化学课堂，观念培养隐藏在每一个精心设计的教学活动环节中，以润物细无声的方式滋养着化学观念的养成。

3.变式拓展，思维提升

一般学习要经历新知习得、举一反三、本质抽离、变式应用等环节。相对于“知识为本”的教学，“观念建构”的课堂已超出一般的知识传授范畴，更注重学生深层次学科思维的培养和学科观念的凝练。它能有效指导学生的学习，让学习变得富有灵性。学生在新课学习中习得了化学方程式书写的一般步骤和原则；前一环节的活动与探究中抽离出了化学反应原子重组、新物质生成的本质，理解了化学方程式书写必须遵循客观事实和质量守恒定律的规则，学习了信息获取与处理转化的方法。物质世界的化学反应是无穷的，抽离出的物质变化的本质，能否指导实践，则需要反复验证。变式与拓展，是检验学生“学会学习”的标志之一。

例如：能源是社会发展的基础，能源的开发与利用离不开化学。［4］在“从物质变化视角看能量变化”环节中，教师以神舟十三号的成功发射和顺利返回为情境，引导学生分析不同的火箭动力燃料的反应原理和优缺点。绝大部分学生不仅能顺利地书写出化学方程式，更能针对不同燃料的利与弊进行分析，客观看待现行普遍使用的燃料组合偏二甲肼、四氧化二氮，并根据信息利用化学方法实现火箭残骸中剧毒残留物的转化。就火箭燃料的污染问题，学生提出建议：开发无污染、热值高的氢能源。神舟十三号的返回舱使用的就是液氢、液氧燃料组合；2022年北京冬奥会上，氢燃料电池车作为赛事期间人员出行服务保障用车投入使用。这些资讯，与学生的建议不谋而合。那么，为何热值高、无污染的氢能至今还未大力推广呢？教师让学生对比几种氢气获得的方法，思考其优劣。学生分析：利用活泼金属和酸反应，物料贵造价高；利用水高温分解、通电分解耗能高，速度慢，而且只是将热能或电能转化为化学能，并没有额外的能源获取。最后，学生关注点聚焦在光催化分解技术上。按照学生的叙述：水通过光催化分解生成氢气和氧气，氢气燃烧又生成水。水还是水，但太阳能“兜兜转转”转化成了人们需要的热能、动能等。话糙理不糙，质朴话语中包含着学生对物质转化和能源发展的深度理解，这种上位的思维方式让人欣喜。活动中学习，思考中成长，学生学科观念的提升需要教师任重而道远的坚持。

4.定量分析，价值凸显

《义务教育化学课程标准（2022年版）》在“物质的变化与转化”“认识化学反应的思路与方法”中明确指出：“学习利用质量关系、比例关系定量认识化学反应，认识定量研究对化学科学发展的重大作用”，［5］在学业要求中也提到：“能根据化学方程式进行简单的计算，并解决生产生活中的简单问题”。［5］化学学习，最终实现定性到定量的提升。在化学方程式表示意义的阐述中，学生已经定量地从分子个数比、原子个数守恒、分子数目变化等进行分析，而实际生产工艺中更关注反应条件的控制和物料（即反应物）的配比。

例如：教师以一道氢能计算题引导学生从定量视角看能源获取。学生通过计算，测算出1 L 汽油完全燃烧产生的热相当于1.1 L 左右的水转化的太阳能。教师依托具体数值，让学生感受氢气的热值之高，感受人为操控化学反应，实现能量转化的妙处，感受化学在解决资源、能源危机的突出贡献，凸显化学在促进人类可持续发展上不可替代的重要价值。教师将一段科技前沿资讯投上屏幕：2022年1月8日，中科院地质与地球物理研究所等单位的研究成果在线发表于《科学·进展》，他们发现1t月壤中约有120 g“水”，1 t 岩石中约有180 g 水。学生惊叹如果该项技术能够付诸生产，人们就能分解月球中发现的水造出供给呼吸的氧气和用作燃料的氢气，或许月球将被人类开辟为另一个可以居住的地方。用化学方程式呈现光催化分解水的原理似乎不那么重要了，而隐藏于其中更具价值的是学生对未来科技的期待和能源世界的理解。当教师展示CNKI上科学工作者对水催化分解的研究时，学生眼中有光，想必心中也有梦。教师让学生分析光催化分解水的意义及这一项研究的主要方向，学生初步体验了科学工作者崇尚真理、勇于探索的科学精神。

5.评价反思，观念形成

以观念为导向的化学课堂，教学超越了对具体化学知识的追求，从传授事实、掌握知识转变为使用事实、发展观念，即要从“知识为本”的教学转向“观念建构”的教学。［3］如何对学生学习过程进行观念改变的评价？观念是学生在长期学习过程中逐渐领悟、凝练出来影响学生看待问题、指导问题处理的重要思维方式和思想方法，也是意识形态的一种。观念不像具体的知识可以用具体的试题进行量化评价。观念提升更多的是通过学生对具体问题的看法或是解决问题的方式来评价。课堂上，教师让学生阐述自己的看法，让同伴评价，再相互修正，最终达成统一的认识。教师通过学生外显思维、情绪浮动、态度变化、认识改变等的观察和分析做出判断。课后，教师让学生静心思考，并将想法转化成文字，自我思想沉淀是观念提升的一种有效方法。想法转化成文字，让学生与自己心灵进行对话，宽裕的时间也便于学生进行更系统、更深层的思考，比现场即时表达更能体现学生的真实认识水平，也可以帮助教师对观念培养进行更有效地监测。

例如：教师在本节课的教学中并没有用铺天盖地的习题将学生圈养在纸面上，而是不断引领学生在解决问题的同时提升对学科价值的认识。精选的课堂练习镶嵌在情境中，巧妙地将“教—学—评”贯穿于预设的教学主线上，学生克服陌生化学方程式书写的心理障碍，在反应物、生成物判断与书写、条件判断上不存在困难，但配平技巧尚缺，还需要后续的指导与落实。通过学生对一些问题的看法，可见学生对化学学科本质的理解加深：能从组成、结构上认识物质；能辩证看待化学物质的利弊；能从宏微结合的角度分析问题；认识化学是一门创造物质的科学；懂得从化学变化中获取能源；了解化学与社会、环境的关系，赞赏科学对社会发展和人类文明进步的贡献。教师布置了一项作业：以“我看未来能源世界”为题写一篇300字左右的小文，谈谈对未来能源的展望。文字间：学生期望分解水的高效而廉价的催化剂被找到，人们通过水可以恣意地获取洁净而强大的太阳能；同时，贮存液氢的技术难题突破，人们造出了抗压性能极佳的储气罐，辅以灵敏的安全气阀，这个世界将不会再为争夺石油而战争，化石燃料燃烧带来的空气污染、温室效应加剧等问题一并解决。有的学生则畅想着利用月球上发现的“水”，制得供给呼吸的氧气和氢燃料，把月球打造成美好的度假村。还有学生想提着一桶水，开车游遍全世界，去看各种奇闻异事。从学生对未来资源的遐想中，可以看出学生对化学学科的理解提升了，懂得利用物质的转化规律去创造物质，根据物质的性质去使用物质，各种脑洞大开的设想是敢于表达的勇气，是勇于创新的意识，是对科学创造能力的认同与期许。

四、结语

化学用语贯穿着整个化学学习的过程，是一门有灵魂、有意义的语言，它的教学不仅在于符号的书写，更在于丰富内涵的赋予，以促成化学观念建构的目的。化学基本观念不是以现成结论的形式出现在教材中的，而是内隐于课程教材知识体系当中并随知识层次的推进而发展深化的，基本观念并不单独存在，它总是寓于具体的化学知识当中并通过它们显示出来，具体化学知识是化学基本观念形成的载体。［3］在教学中，教师应通过创设情境，引导学生活动体验、阅读思考，剖析物质变化与能量转化的关系，帮助学生认识物质及其变化的本质与规律，深度理解化学用语的意义。通过引导学生多角度看待化学变化，以加深学生对化学用语的深度理解为目标。［6］在实施教学过程中，将观念的培养进行有效渗透，促进学生思维水平的提高。通过对能源现状的了解与未来前景的展望，让学生了解化学科学对人类科技进步和文明发展的重要价值，体验化学在认识物质、创造物质、获取能量方面的学科智慧。总之，化学观念的培养不是靠教师一张嘴或者书上几行字，它是在自然渗透、积极体验和用心感悟的过程中逐渐形成和内化的，需要在基于学科理解的教学实践中不断探索。