基于學(xué)生思維發(fā)展的化學(xué)一輪復(fù)習策略

周國香 江曉棟

摘要：當碳排放與碳吸收平衡時，即達到碳中和。以二氧化碳的排放和吸收為例，復(fù)習初中化學(xué)方程式的書寫和分類，并借此培養(yǎng)變化和平衡觀念、有序和守恒思想以及環(huán)境保護的意識。

關(guān)鍵詞：碳中和；變化；性質(zhì)；平衡

文章編號：1008-0546（2021）12-0078-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.019

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

本課題選自人教版九年級《化學(xué)》上冊第一單元“走進化學(xué)世界”的課題1“物質(zhì)的變化與性質(zhì)”。在《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》[1]中，“物質(zhì)的變化和性質(zhì)”分屬兩個一級主題“身邊的化學(xué)物質(zhì)”和“物質(zhì)的化學(xué)變化”。雖然教材中沒有以物質(zhì)的化學(xué)變化命名的章節(jié)，但是與物質(zhì)的化學(xué)變化有關(guān)的內(nèi)容卻貫穿教材的始終，幾乎每個章節(jié)都涉及了化學(xué)變化。正確看待這些零散知識間的關(guān)系，緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，使學(xué)生真切地感受到身邊發(fā)生的化學(xué)變化，引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)變化的規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習過程中不斷發(fā)展對物質(zhì)化學(xué)變化的認識，最終形成化學(xué)的變化觀、平衡觀[2]是這部分內(nèi)容的主要教學(xué)目標。

對于“物質(zhì)的變化和性質(zhì)”的復(fù)習課的研究文獻，從網(wǎng)上查閱到的不是很多。通過對一些教學(xué)設(shè)計分析[3-6]，發(fā)現(xiàn)多是對變化的知識點的羅列、歸納、總結(jié)，對性質(zhì)的判斷等，缺少對學(xué)生思維能力深層次的培養(yǎng)。性質(zhì)和變化的概念、區(qū)分，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的區(qū)分，物理變化和化學(xué)變化的區(qū)分，化學(xué)變化的類型及判斷等，這些都屬于思維的基礎(chǔ)階段。復(fù)習，即是在基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高，學(xué)會分析、推理、運用，使思維得以發(fā)展，形成深層次的能力，養(yǎng)成思考的習慣，形成有效解決問題的方法，才是復(fù)習的目的。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點

化學(xué)研究的對象是物質(zhì)，而身邊的物質(zhì)分布在每一個單元，知識點零散。物質(zhì)是變化的，這些零散的知識卻又是相互聯(lián)系的。復(fù)習課就是要把這些零散的知識點復(fù)習到，而且聯(lián)系起來。用一個點或一條線把知識點巧妙地串在一起，再延伸拓展開。二氧化碳就是一個中心點，把各個單元的知識點和生活扭在一起的中心點。水是另一個點，教學(xué)中可用二氧化碳作為范例，展開知識的鋪陳和歸納，用水作為思維的發(fā)展和提高。

三、教學(xué)目標

（1）知道碳中和即是二氧化碳的排放和吸收相平衡，實現(xiàn)零排放。

（2）能推理出物質(zhì)的變化、性質(zhì)和用途三者的關(guān)系。

（3）能歸納出初中有關(guān)二氧化碳的排放和吸收的所有反應(yīng)，并正確寫出化學(xué)方程式。

（4）形成正確的書寫化學(xué)方程式的方法，能正確書寫出不熟悉的化學(xué)方程式。

（5）能根據(jù)基本反應(yīng)類型的特征，判斷反應(yīng)的類型，分析反應(yīng)的實質(zhì)。

四、教學(xué)流程

本節(jié)課設(shè)計與實施的教學(xué)流程見圖1。

五、教學(xué)實錄

1.活動一：書寫化學(xué)方程式

【情景導(dǎo)入】碳達峰、碳中和工作被列為2021年的重點工作之一。那么，什么是碳達峰、碳中和呢？

【播放視頻】碳達峰碳中和

生活中所說的碳減排、碳交易、碳足跡、低碳、零碳，指的是人類生活中排出的各類溫室氣體，為了便于統(tǒng)計計算，人類把這些溫室氣體按照影響程度的不同，折算成二氧化碳當量。所以，人類常常用二氧化碳指代溫室氣體。碳達峰是指某個地區(qū)或行業(yè)年度溫室氣體排放量達到歷史最高值，使溫室氣體的排放量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點，標志著經(jīng)濟發(fā)展由高耗能、高排放，向清潔低能耗模式的轉(zhuǎn)變。碳中和是指某個地區(qū)在一定時間內(nèi)（一般指一年），人類活動直接或間接排放的碳總量與通過植樹造林和工業(yè)固碳等吸收的碳總量相互抵消，實現(xiàn)碳“凈零排放”。我國承諾2030年前達到碳達峰，2060年前達到碳中和。

【講述】當碳排放和碳吸收總量相互抵消時，即達到了碳平衡。

【引導(dǎo)思考】作為祖國的一分子，我們應(yīng)該支持祖國的工作，并為之奮斗。請回憶并寫出初中階段，我們學(xué)過的所有的有關(guān)碳排放和碳吸收的反應(yīng)的化學(xué)方程式，今日課上的碳排放和碳吸收僅指二氧化碳。

【投影】多媒體展示書寫的化學(xué)方程式。

】提問】大家看看黑板上兩位同學(xué)的書寫，寫出的反應(yīng)全面嗎？

【學(xué)生回答】不全面。

【追問】如何能寫全面而沒有遺漏呢？

【師生一起歸納】①可以從性質(zhì)方面著手，因為性質(zhì)決定了變化，變化體現(xiàn)了性質(zhì)。

②可以從質(zhì)量守恒定律著手。反應(yīng)后生成二氧化碳，反應(yīng)前有碳元素參與反應(yīng)。

【構(gòu)建】性質(zhì)與變化的關(guān)系（如圖2）。

【小組思考并討論】用上述方法，如何有效地寫出所有的反應(yīng)？

小組1：關(guān)于碳排放的反應(yīng)，我們小組是從元素守恒的角度去思考的，從碳元素組成的單質(zhì)、化合物出發(fā)，再逐一去分析各種物質(zhì)的性質(zhì)。我們小組分析如表1。

小組2：關(guān)于碳吸收的反應(yīng)，我們小組從二氧化碳的性質(zhì)出發(fā)，分析如下：

①CO2能溶于水（物理性質(zhì)），但在溶于水的過程中同時發(fā)生化學(xué)變化，CO2與水反應(yīng)（條件不同，產(chǎn)物不同）

②CO2使澄清的石灰水變渾濁

③CO2可以與氫氧化鈉反應(yīng)

④CO2具有弱氧化性，CO2可以與C、H2等具有還原性的物質(zhì)反應(yīng)。

【講述】生活中，也可以利用物質(zhì)的性質(zhì)來達到某種目的。例如：利用水來吸收二氧化碳，可制成汽水，既能增加口感，又能吸收二氧化碳。還可以利用光合作用，在大棚中施用二氧化碳增加農(nóng)作物產(chǎn)量。可利用氫氧化鈣和氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的現(xiàn)象不同，利用氫氧化鈣檢驗二氧化碳，利用氫氧化鈉吸收二氧化碳。

【構(gòu)建】性質(zhì)與用途的關(guān)系（如圖3）

【展示】補全學(xué)生1、2的化學(xué)方程式。

【提問】上述化學(xué)方程式的書寫都正確嗎？

【學(xué)生回答】有錯誤。

【追問】正確書寫化學(xué)方程式有哪些注意點？

【歸納】1.遵守質(zhì)量守恒定律：①元素種類守恒②原子個數(shù)守恒（即要配平）。

2.尊重客觀事實：①反應(yīng)物、生成物的化學(xué)式正確；②條件正確；③生成氣體或固體需要說明（即標注氣體或固體生成符號）。

【投影】糾正前幾位學(xué)生的書寫錯誤。

【講述】從同學(xué)們寫的碳排放和碳吸收的反應(yīng)，可以看出，目前碳的排放量大于碳的吸收量，為了達到碳中和，我們還需要掌握更多的碳吸收的反應(yīng)。

【拓展】（1）氫氧化鈣、氫氧化鈉吸收二氧化碳生成碳酸鹽后，還可以繼續(xù)吸收二氧化碳生成碳酸氫鹽，寫出碳酸鈣、碳酸鈉吸收過量的二氧化碳的反應(yīng)。

（2）宇航員使用的呼吸裝置，利用過氧化鈉（Na2O2）使二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣，同時生成碳酸鈉。

（3）二氧化碳與氫氣在催化劑的作用下，可以生成甲烷或甲醇（CH4O）和水。

（4）在440℃、800 MPa的條件下，二氧化碳和金屬鈉可以轉(zhuǎn)化成金剛石和氧化鈉。

正確寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2.反應(yīng)類型及實質(zhì)分析

【提問】上述反應(yīng)可以分為哪些基本類型？

【學(xué)生回答】分解反應(yīng)、化合反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、非基本反應(yīng)類型。

【布置任務(wù)】對活動一的反應(yīng)類型分類，并標注在化學(xué)方程式的前面（正確的寫在后面）。

【構(gòu)建】變化的知識框圖（如圖4）

【師生一起歸納】（1）有分子參與的反應(yīng)，其反應(yīng)實質(zhì)是：分子分成原子，原子重新結(jié)合成新的分子。（2）有離子參與的反應(yīng)，其反應(yīng)實質(zhì)是：離子濃度的減小，也就是離子相互結(jié)合成水或氣體或沉淀等。

3.知識及思維的拓展

【提問】二氧化碳是涉及空氣污染的物質(zhì)之一，治理環(huán)境，除了需要治理空氣污染，還需治理什么污染？

【學(xué)生回答】水體污染、土壤污染。

【拓展】一條河流，一部法律。3月1日起，我國首部流域立法《長江保護法》實施了。核心目標是堅持生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展，修復(fù)長江。你知道初中階段關(guān)于水的消耗和產(chǎn)生的反應(yīng)有哪些嗎？以小組為單位，根據(jù)活動一的方法，寫出所有水消耗和水產(chǎn)生的化學(xué)方程式。

【投影】學(xué)生關(guān)于水消耗的和水產(chǎn)生的化學(xué)方程式的書寫。

六、教學(xué)效果與反思

本課旨在發(fā)展學(xué)生的思維和養(yǎng)成變化觀念與平衡思想，通過以下幾個方面來促進思維的發(fā)展。

1.方法的形成

①從碳排放與碳吸收達到碳中和的平衡出發(fā)，引發(fā)學(xué)生回憶初中階段所接觸到的排放二氧化碳與吸收二氧化碳的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納得出寫全所有反應(yīng)的兩種方法：利用物質(zhì)的性質(zhì)歸納變化或根據(jù)組成物質(zhì)的元素守恒羅列反應(yīng)，很明顯守恒的方法更有利；②從客觀事實和書寫規(guī)范角度出發(fā)，歸納正確書寫化學(xué)方程式的方法；③從化學(xué)方程式構(gòu)成的幾大要素出發(fā)，判斷反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物、條件、反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，歸納正確書寫出不熟悉的化學(xué)方程式的方法。

2.模型的建立

物質(zhì)的性質(zhì)是多樣的，物質(zhì)的變化是復(fù)雜的，物質(zhì)的用途是全方位的。性質(zhì)、變化、用途三者之間有怎樣的關(guān)系？根據(jù)授課的進程，逐步構(gòu)建三者的關(guān)系，首先構(gòu)建性質(zhì)與變化的關(guān)系，然后在同一模型上構(gòu)建性質(zhì)與用途的關(guān)系，最后完善性質(zhì)與變化的細化。構(gòu)建三者的關(guān)系模型除了能夠直觀地表達三者的關(guān)系外，還能促使思維的生成。

3.思想和方法的遷移

化學(xué)中有很多的平衡：碳平衡、氧平衡、水平衡……由碳平衡遷移到水平衡，是思維的躍遷。如何正確全面寫出水產(chǎn)生和水消耗的所有的反應(yīng)，這需要方法的遷移。

由方法的形成促進思維的發(fā)展到方法的遷移促進思維的躍遷，再到新的方法的形成和更高思維的發(fā)展，由此便構(gòu)成了一條思維的閉合環(huán)。依據(jù)此環(huán)書寫水的反應(yīng)時，全班38人，除卻7人一點都不會之外，其余學(xué)生基本都能寫出反應(yīng)，且書寫方法得當。

本課始于平衡，終于平衡，在平衡中形成方法，發(fā)展思維，形成平衡觀。執(zhí)教的過程中，有收獲的同時，也存在很多問題：（1）學(xué)生書寫二氧化碳的排放反應(yīng)時，速度很慢，詢問得知，該學(xué)生書寫的原則是腦袋里蹦出哪條就寫哪條，毫無方法可言。（2）有些學(xué)生在扳手指，詢問得知，是根據(jù)反應(yīng)的類型去腦袋中搜索，方法不得法。（3）化學(xué)式的書寫存在很大的問題。（4）無法判斷反應(yīng)的類型，即使重新復(fù)習了反應(yīng)類型的判斷方法后，依然很多學(xué)生無法準確判斷。（5）不熟悉反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫正確率偏低。如果說，思維、變化觀、平衡觀是深層次的能力的話，化學(xué)式、化學(xué)方程式規(guī)范的書寫則是基礎(chǔ)能力，綜上可知兩者都需要發(fā)展。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

[2]任寶華.新版課程標準解析與教學(xué)指導(dǎo)·初中化學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

[3]張蓉暉.淺談信息技術(shù)支持下的初中化學(xué)專題復(fù)習——以“物質(zhì)的變化和性質(zhì)復(fù)習”為例[J].新智慧，2018，（32）：19，51

[4]陳瑾祥.巧分變化與性質(zhì)[J].初中生學(xué)習指導(dǎo)，2020（27）：55

[5]武衍杰，江合佩，楊伏勇.基于化學(xué)教學(xué)內(nèi)容“結(jié)構(gòu)化”的項目式教學(xué)——以“人工固碳”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2021（408）：44-50

[6]葉婉，李婉冰，姜建文.發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)的教學(xué)實踐——以“燃燒與滅火”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2021（408）：57-62

[7]新華社.MG動畫：“碳達峰”和“碳中和”到底是啥？[DB/ OL].https：//haokan.baidu.com/v？vid=136731193304952124 66&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video，2021-03-29/2021-07-20