基于学科观念建构的单元复习教学设计——以“认识化学变化”为例

唐 良

（淮安市周恩来红军中学 江苏 淮安 223200）

一、设计背景

“认识化学变化”属于沪教版初中化学上册第四章学习内容，作为承启第三章和第五章的学习内容，旨在让学生从学会用“宏-微结合”的方式认识化学物质逐步转向运用“宏-微结合”、“从定性到定量”和用“化学方程式”系统表示的视角认识化学变化，同时为第五章“金属的性质和冶炼”的学习，建构学习思路、铺垫学习方法。对比上一版课程标准对本单元的内容要求，《义务教育化学课程标准（2022年版）》［1］进一步优化主题结构，凝练了“物质的变化与转化”的大概念。以“化学反应及质量守恒定律”为核心知识，细化了从物质转化、能量变化、反应条件及现象、反应类型和质量守恒等视角认识化学反应的思路与方法。除此之外还明确提出“能根据真实的问题情境，多角度分析和解决生产生活中有关变化的简单问题”、“能利用化学反应及绿色环保理念设计实验方案，完成常见物质的制备、检验等任务”、“能利用化学反应相关知识分析和解释自然界、生产生活、实验中的常见现象”等学业质量要求。

学生通过前四单元的学习，已经对化学变化有了较为深刻的认识，初步具备了一定的探究意识以及从宏、微观视角认识物质，从定性、定量层面分析化学变化的能力。同时，初三学生对于身边的物质及变化保有很强的好奇心和探知欲。基于上述分析，笔者将本节课的教学重点和难点分别设计如下：

（1）重点：复习燃烧与灭火、化学方程式的书写等相关知识，从宏观和微观视角认识质量守恒；

（2）难点：在运用知识解决实际问题的过程中建构“物质的变化与转化”的大概念，发展学科观念、培养科学思维。

二、教学实录

（一）设计理念

新版课程标准提出了五条课程基本理念，强调重视开展核心素养导向的化学教学；基于大概念的建构，整体设计和合理实施单元教学；创设真实的问题情境，更加倡导“做中学”、“用中学”和“创中学”。初三是化学学习的启蒙阶段，课堂教学不仅是为了应对升学考试而传授学科知识，更重要的是引导学生体验学科价值、发展学科思维、形成学科观念，从而更好促进学生学科素养的全面发展。学科知识乃至学科思想，随着时间的推移都会渐渐被淡忘，但是建构形成的学科观念则会伴随学生一生成长。

单元复习课作为实施单元教学的最后一个环节，对于落实单元整体教学目标、建构单元知识网络，发展科学思维、提升探究能力、培养科学态度与责任以及形成化学观念都有着至关重要的作用。单元复习不应是对已学单元知识的简单重现，它需要教者具有更高位的全局观，通过精心设计的问题情境、教学活动，引导学生实践的过程中运用所学知识解决实际问题，在问题解决中实现知识的深层理解、迁移和运用。从而最终实现单元核心知识优化重组、深度整合，以及单元大概念中所明确的化学观念的渗透。

（二）设计思路

（三）教学过程

环节一：情境创设

［开场］近日老师在家日夜苦练了一门武林绝学——火焰掌。现在总算初窥门径，在这里给大家展示一下。

［展示］火焰掌

［问］厉害吗？想不想学？

［答］想！（满怀期待，鼓掌欢迎，观看表演，思考原理。）

［揭秘］秘诀就在老师抓的这把特制的肥皂泡里。老师事先在肥皂水中冲入了一定量的丁烷气体。也就是说，其实我们看到的火焰是肥皂泡中的丁烷气体在燃烧。

［学生］恍然大悟，期待体验。

设计意图：以极具视觉冲击的趣味实验创设情境，极大地调动了学生好奇心和学习热情，同时从情境中引发问题，为后续丁烷燃烧产物和丁烷组成的探究埋好伏笔。

环节二：从燃烧识变化

［问］那么，你们知道丁烷燃烧发生了什么变化吗？

［答］化学变化！

［问］能说说你判断的依据吗？

［答］有新物质生成。

［质疑］你确定生成了新物质吗？

［答］不确定，燃烧是一种发光、发热的化学变化。

［投影］燃烧定义及常见的燃烧现象。

［问］你们能根据图片中的燃烧现象，判断出是哪些物质燃烧吗？请写出反应的化学方程式。

［学生］交流讨论，书写反应方程式：略。

［问］说说你们依据的特征现象是什么？

［答］白光、火星、耀眼的白光和白烟……

［总结、启思］说得很好！结合同学们书写的方程式我们不难发现，物质燃烧时不仅伴随着发光、放热这些能量的变化，也确实会有新物质生成。那么，丁烷燃烧的生成物又是什么呢？

［调度］来！实验帮你解答！老师想请一位小助手，跟我一起完成实验。谁肯帮忙？

［学生］积极请求参与，协助完成“丁烷燃烧产物检验”。

［组织探究］丁烷燃烧产物的检验。（引导学生观察现象）

①将干冷的烧杯罩在火焰上方；

②将涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方。

［问］给大家说说，你看到了哪些现象？这些现象能说明什么？

［答］①干冷的烧杯内壁有水珠产生；②烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊。说明丁烷燃烧产生水和二氧化碳。

设计意图：从燃烧的角度认识化学变化，通过复习常见的燃烧反应及燃烧现象，认识化学变化过程中伴随着物质转化和能量变化。在不断的设问和启发中引导学生设计实验探究丁烷燃烧产物，培养探究意识、发展科学探究能力、形成变化观念。

环节三：从守恒识变化

［问］据此，你能推测出丁烷是由什么元素组成的吗？

［答］一定含有C、H，可能含有O。

［追问］说说你判断的依据又是什么？

［答］①质量守恒定律；②化学反应前后元素的种类不变。

［承启］说得很好！如果我们还想进一步确定丁烷组成中是否含有氧元素，就要引入定量研究的方法了。老师这里提供一组数据，大家讨论一下，能否从中获得一些启示？［投影数据：已知丁烷的相对分子质量为58，11.6 g 丁烷在氧气中完全燃烧，产生35.2 g 二氧化碳和18 g 水。（C-12，H-1，O-16）］

［学生］结合数据、定量分析；交流讨论、汇报总结。

［问］哪组同学先来汇报一下你们的思考结果？（追问论证细节）

［答］①丁烷中不含氧元素；②丁烷的化学式为C4H10……

［评价］你们听明白了吗？老师觉得此处应有掌声。

［学生］收获满满，掌声鼓励。

［问］这次我们利用的是什么守恒呢？

［答］元素质量守恒。

设计意图：通过收集证据、分析论证，推理丁烷组成，促进知识建构和探究能力的提升；通过质量守恒定律的运用，促进学生从定性、定量的视角认识化学变化，培养学生的元素观、守恒观，发展学生的科学思维、变化观念。

［问］很好。现在，咱们能写出丁烷燃烧的化学方程式了吗？（引导学生自评、修正）

［答］书写反应的化学方程式。

［问］我们应该从哪些角度判断反应方程式书写是否正确呢？

［答］反应物、生成物的化学式、反应条件、气体、沉淀符号和配平……

［问］我们是依据什么给方程式配平的呢？

［答］①质量守恒定律；②反应前后原子的种类、数目不变。

［问］谁能从反应的微观本质角度分析一下，为什么反应前后原子守恒呢？

［答］丁烷分子和氧气分子拆分成碳、氢、氧原子，原子再重新结合成水分子和二氧化碳分子。

［投影总结］：化学变化的微观本质——原子之间的重新组合。

设计意图：通过丁烷燃烧方程式的书写，体会配平过程、探析配平依据，宏微结合体会化学反应的本质，促进学生微粒观、守恒观的建构。同时使学生对化学变化从物质、能量转化转向用化学方程式系统地表达，进一步发展学生的变化观念。

［承启］微观上的原子守恒也就决定了宏观上的元素种类、质量不变，也进一步决定了物质的总质量在反应前后不变，这就是同学们所说的质量守恒定律。而化学方程式则是对质量守恒定律最好的体现。

［问］除了我们刚刚分析出来的这些宏微观守恒，你还能从化学方程式中获得哪些重要信息呢？

［答］反应物和生成物之间存在固定的微粒个数比和质量比……

［问］明确化学反应中各物质的质量比有什么作用呢？

［答］进行化学方程式计算。

［问］来！咱们操练一下！哪位同学愿意上来展示一下？［投影问题：11.6 g丁烷完全燃烧，消耗氧气的质量是多少？（C-12，H-1，O-16）］

［学生］依据方程式计算所需氧气总质量（一位同学板演，其余同学完成后，相互评价）。

［例析方程式计算］老师这有一套计算过程（投影），你们能帮忙分析一下，存在哪些问题吗？

［投影］

解：设消耗xg 氧气

设计意图：通过分析化学方程式中反应物、生成物的微粒个数和质量关系，拓展学生对质量守恒定律和方程式价值的再认识；通过化学方程式计算例析，巩固计算步骤要点，进一步规范要求，培养学生科学、严谨的学习态度。

环节四：燃烧与灭火

［问］说得很好！老师还有个问题想考考大家，为什么表演时手没有烧起来？谁能从燃烧条件的角度，给我们作出分析。

［答］手的温度没有达到着火点。

［追问］为什么这么说呢？

［答］手上有水，水汽化吸热，降低了手的温度。

［问］是不是有点类似课本上烧不坏的手帕实验？你们还记得燃烧的另外两个条件是什么吗？

［答］①物质具有可燃性；②可燃物与氧气接触。

［问］如果我们破坏其中一个条件，是不是就能灭火了。谁能说说对应的灭火原理呢？

［答］①隔离可燃物；②隔绝氧气；③降低可燃物温度到着火点以下。

［问］结合这三个原理，我们怎么熄灭这支燃着的打火机呢？

［任务活动］尝试从不同原理熄灭打火机。

［学生讨论方案，汇报］：①松开气阀；②盖灭；③吹灭……

设计意图：本环节从主情境中再次引发问题，复习燃烧条件、灭火原理，在运用知识解决实际问题的过程中实现了温故知新和学生思维的发展。

环节五：不完全燃烧

［情境设疑］老师课前用一块白瓷板尝试盖灭打火机火焰时，意外地发现白瓷板底部被熏上了不少黑烟（投影图片），你们知道是怎么形成的吗？

［答］丁烷不完全燃烧产生。

［问］不完全燃烧通常发生在什么情况下？与完全燃烧相比有哪些特征呢？

［答］①氧气不足；②可燃物与氧气接触不充分；③燃烧慢、发热少、有污染……

［总结］这样既浪费资源又污染环境。现在你知道点火枪的枪口上为什么会有这些气孔了吧？

［答］使丁烷与氧气充分接触，促进完全燃烧。

设计意图：围绕熄灭打火机引入新的问题情境，复习不完全燃烧，再次培养、发展学生运用所学知识解决实际问题的能力。

环节六：爆炸与消防

［情境］小小的打火机给我们日常生活带来了很大的便利，但如果使用不当也会成为不小的隐患。（播放视频：“危险”的打火机！）

［思考］①生活中的哪些物质燃烧易引起爆炸？②爆炸发生的条件是什么？

［答］面粉、燃油、天然气等可燃性的气体、液体或粉尘在有限的空间内发生急速燃烧。

［问］那么我们日常生活中，使用打火机这类易爆品时要注意些什么呢？

［答］避免撞击、远离火源、放在通风处……

设计意图：通过打火机爆炸视频创设问题情境，引导学生从物理、化学角度复习爆炸产生的条件及常见的易爆物。在此过程中，体会化学指导我们合理的利用物质，培养消防安全意识。

环节七：总结提升

［总结］同学们的这些建议都很棒！今天我们结合丁烷气的燃烧给大家将第四单元的重点进行了简要回顾。

［网络建构］

［价值观升华］人的一生好比燃烧，是养料的不断吸取，是能量的充分释放，在付出与收获中不断平衡。从无光热，不燃而去，岂不遗憾。所以，亲爱的少年！拼尽全力，燃烧自我，纵是点点星火，也能汇聚星辰之辉。

设计意图：在知识建构的基础上，形成和发展学科观念、科学思维，感悟学科价值，最终实现价值观的引领和升华。

［检测］请同学们结合复习内容，思考下列问题。

1.根据视频内容，回答下列问题：

（1）燃烧不一定要有________参加，一定条件下，________也能支持燃烧。

（2）金属镁着火________（填“能”或“不能”）用CO2灭火。

（3）反应后集气瓶中有黑色和白色两种固体产生，则反应的方程式为：_____________________。

设计意图：根据单元学习目标和学业质量要求，基于镁条在二氧化碳中燃烧的视频为情境，启发学生对燃烧条件的再思考，进一步发展性质决定用途的学科观念。

2.根据下图回答问题

（1）反应物中缺少某种物质，在反应前方框内应补充的微粒是______（填序号）。

（2）该反应中B 和C 的个数比为__________。反应的化学方程式为_____________________________。

设计意图：以化学反应的微观过程创设问题情境，宏微结合，探析学科本质，融合对质量守恒定律、化学方程式书写等相关知识的考查，发展元素观、变化观、守恒观。

三、教学反思

传统的“练习——讲解——归纳”复习课教学组织形式，在当前教育改革大背景下，已难以满足教——学互动、教——学生长的需求，也无力推动知识的深度学习和思维的深层发展［2］。因此，从“知识教学”走向“观念建构”的方式转变变得尤为重要。就化学学科而言，复习课教学绝不能是知识的堆垒，必须以发展学生学科核心素养为最终目标，通过精心的设计将书本知识与所要解决的实际情境关联起来，结构化地呈现。对初中学生而言，他们对于身边的化学物质和化学变化有着强烈的好奇心和探求欲，教学设计时，教师应该抓住学生的这一心理特点，围绕学生感兴趣的话题创设问题情境。基于此，本节课教师以“火焰掌”为情境，以“丁烷燃烧”为主线，以发展学生化学学科核心素养为目标，以问题驱动为路径展开教学，培养探究意识、强化知识应用、发展化学观念，达到了较好的复习教学效果。