“整理与提升”栏目的教学理解与实施——以人教版《选择性必修1》为例

陈陆策 王爱富

（1.浙江省杭州第四中学吴山校区 浙江 杭州 310000；2.浙江省杭州第四中学下沙校区 浙江 杭州 310018）

教材中的每个栏目都被赋予一定的内涵和功能，新教材以新课标为依据，着力凸显科学方法体系的构建，人教版教材以“章引言”“方法导引”“整理与提升”等栏目，构建科学方法体系并贯穿教材，体现于教材的每一章。“整理与提升”栏目是针对各章内容，“从提升认识和观念的角度进行归纳与整理”，但部分教师在教学中对学科理解不够，在处理该栏目时，大多停留在知识归纳，导致该栏目的教学功能缺失。笔者试图从学科理解角度，以人教版《选择性必修1》为例，结合教学实践，阐释如何“整理”章节知识，“提升”学生的学科能力和素养。

一、“整理与提升”栏目的教学理解

对教材要从“化学学科知识及其思维方式和方法的本原性、结构化的认识”进行深入理解，根据各章内容的课标要求以及素养发展目标，基于认识和观念的视角进行科学归纳、总结和提升。让学生知识结构化，让认知建构方法化。［1］

1.基于学科的认识方式，理解“整理与提升”的教学功能

化学反应原理是在完成必修课程的基础上，围绕“化学反应与能量（第一章和第四章）”“化学反应的方向、限度与速率”“水溶液中的离子反应与平衡”三大主题，探索化学反应的规律并用以分析问题、解决问题，进一步认识化学变化所遵循的基本原理并形成关于物质变化的科学观念，领略化学反应原理的应用对科学技术和人类社会文明所起的重要作用。［2］通过化学反应原理的学习，主要发展学生“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养。所以，通过各章知识的学习后，章末“整理与提升”的教学功能不仅是对各章内容的简单总结，也不仅是简单地汇总各章内容的知识要点，而是要提升认识和观念。“整理与提升”栏目的编排和呈现，精心提炼了化学的认识视角和认识思路，这是教材中化学学科核心素养外显的重要途径。［3“］整理与提升”栏目是从学科内容的知识逻辑关系、认识视角和思路、核心观念等方面对整章内容进行的归纳与整理。

如：第一章“化学反应与能量”，基于某一反应事例（如H2与Cl2生成HCl或火箭推进剂肼与N2O4反应等）为出发点，从如何测定反应热，到如何表示反应热的宏观与微观角度分析反应伴随着能量变化的逻辑进行整理与归纳，明确化学反应中既有物质变化又有能量变化，并从定性与定量相结合方式加深理解。

再如：第二章“化学反应的方向、限度与速率”，从物质种类的变化到反应方向、限度、速率和调控四个认识化学反应的角度，既形成化学热力学与化学动力学两条线，又体现两者之间联系的认识思路（见图1）。［4］

图1 “化学反应的方向、限度与速率”主题的认识思路

“整理与提升”的教学功能是促进知识结构化，构建结构化的认识模型和应用实例。［1］

2.基于学科思维方式，理解“整理与提升”对学科能力的发展价值

化学学科的理解，不仅仅是对化学知识的理解，还需要对化学学科特质的思维方式和方法的理解，［5］需要探索化学教育的本原，建构认识物质及其变化特征及规律的认识角度与思路的化学学科思维方式。知识的科学理解是知识符号背后的思想和思维逻辑的内化过程。［6］如：第二章“化学反应速率与化学平衡”可以从反应历程、反应速率、反应限度、反应方向等角度认识化学反应规律及原理，其中“化学反应速率及其影响因素”可从宏观与微观两个角度进行整理归纳（见图2）。

图2 “化学反应速率及其影响因素”的知识逻辑

基于上述的整理思路，一方面，从实验现象变化判断反应的快慢，利用变量控制法研究浓度、温度和压强等对反应速率的影响并从微观角度解释，从反应历程解释催化剂影响反应速率。另一方面，基于不同反应物或不同反应条件下反应速率不同的实验事实，进行分析综合、抽象概括、证据推理、模型建构等。从活化能、基元反应、催化剂影响反应速率等角度，形成基元反应、活化能是影响反应速率的本质原因的认识。从微观角度认识催化剂能改变反应历程、用碰撞理论（或过渡态理论）模型解释外界条件对化学反应速率的影响等，形成从反应历程认识影响化学反应速率的本质的认识。

二、“整理与提升”栏目的教学实施

“整理与提升”不是对各章内容的简单总结。基于对该栏目的教学理解，促进知识的建构与应用、促进学科思维能力的发展等方面是栏目教学价值的追求。根据化学反应原理的知识结构与学科特点，可以从宏观现象、微观实质和符号表征三个维度促进知识的建构与应用，促进认识角度和思路的形成。下面以第一章“化学反应的热效应”为例说明教学的实施过程。

1.学习目标

（1）通过分析火箭推进剂的原料及反应原理，从物质变化和能量变化两个角度认识化学反应，以“体系与能量”为核心概念的宏观与微观相结合的方式认识化学反应热效应。

（2）通过分析火箭推进剂的反应原理，从定性与定量角度进一步整理化学反应的物质变化和能量变化，提升核心观念的结构化水平。

（3）通过火箭推进剂的原料选择，建立“综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题”的多角度认识思路，体会化学反应原理的社会价值和应用价值。

2.教学基本思路

以“体系与能量”和“化学反应与热能”为统摄性核心概念。基于火箭推进剂及其反应原理，从宏观的物质变化及伴随的能量变化、微观的物质变化及能量变化的本质两个视角构建化学反应中能量变化的本质、途径以及表征方法和计算依据的结构化知识体系，深入理解热力学函数的影响因素（如内能受温度、压强、物质的聚集态的影响）和适用条件（如恒温、恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变ΔH表示），从定性和定量两个角度理解化学反应中既有物质变化又有能量变化。基本思路见图3。

图3 教学设计流程

3.教学过程

【问题情境1】运送神舟系列飞船的长征二F型火箭所使用的化学推进剂，燃料是偏二甲肼，氧化剂是四氧化二氮。火箭发射时，两种液体在发动机燃烧室中混合，燃料燃烧生成的炽热气体，通过火箭尾部的尾喷管向后快速喷出，对火箭产生反作用力，推动火箭向前飞行。

（1）问题导向，促进认识角度的形成

【问题】在火箭发动机燃烧室中发生了怎样的反应？反应时为什么会放出大量的能量？放出能量的本质原因是什么？

【分析】通过氧化还原反应规律，分析火箭推进剂发生反应的化学方程式为：

化学反应中产生能量变化，宏观上燃烧体系的内能发生变化，微观上各物质分子中化学键发生断裂与形成，从这两个视角可解释偏二甲肼与四氧化二氮发生反应时放出大量能量。教学时可以提供有关化学键的键能数据，让学生通过定量计算，解释反应会放出大量的能量。

通过上述问题的讨论与解决，引导学生从“体系与能量”的核心概念，从宏观与微观理解化学反应的热效应。

（2）基于多角度认识，促进“化学反应的热效应”核心观念的结构化

在从宏观与微观两个角度分析化学反应的热效应的基础上，进一步讨论以下问题：

【问题】不同的火箭推进剂发生反应放出的能量不同，对于某个化学反应，如何测定或计算反应热？如何表示化学反应的反应热？

【分析】进一步认识化学反应中的热效应可以通过实验方法测定或应用盖斯定律计算获得，用热化学方程式或图像等表征化学反应的热效应，从而构建“宏观—微观—符号”三重表征化学反应热效应的结构化认识思路（见图4）。

图4 化学反应热效应的结构化认识思路

（3）构建实际问题解决的思维模型

【问题情境2】火箭推进剂的发展历史：中国古代发明的黑火药，是世界上最早的火箭推动剂，其反应为聚硫橡胶、高氯酸铵（NH4ClO4）、铝粉（Al）是第二代火箭推进剂，其中高氯酸铵分解反应为：2NH4ClO4=N2↑+Cl2↑+4H2O↑+2O2↑，产生的Cl2、O2将聚硫橡胶、铝粉氧化，放出热量较多且快速，使高氯酸铵快速分解，推动火箭升空。20世纪60年代，使用液氧、四氧化二氮（N2O4）、液氢（H2）和混肼等液体火箭推进剂，其特点是相对易存储。目前，也采用液氢、液氧做火箭推进剂。

【问题】根据火箭推进剂的发展历史，选择火箭推进剂的要求有哪些？

【分析】发射卫星（飞船）的火箭燃料的要求：体积小，重量轻，热值高。不仅要尽量减轻火箭的重量，而且具有高能量，能快速将卫星（飞船）送上轨道。

选择燃料考虑的视角有：

①原料视角：物质的变化（原料应体积小，重量轻）。

②能量视角：能量的变化（原料应有高热值）。

③环境视角：原料及反应后的产物对环境污染小。

目前，火箭升空推进剂在很多情况下采用液氢、液氧做推进剂，符合上述条件。

在知识的建构过程中，让学生感受到化学知识背后的社会价值和应用价值。

4.教学反思

在教学实践中，充分理解“整理与提升”栏目的教学功能，才能发挥其最大的教学价值。

（1）明确“整理”每章教学内容的角度，改变重在知识点的整理归纳的方式，促进知识与观念结构化。

（2）设置一定的问题情境，引领学生构建知识结构化的认识思路，促进思维模型的形成。

（3）努力实现从聚焦知识学习到聚焦能力和素养发展的教学转化，在知识的“整理”过程中与学科思维方法、学科思想观念有效融合。只有在知识的建构与应用中不断培养学生的思维能力，学生才能形成终身学习的能力。