基于“三單”的“化學方程式專題復習”教學設計

摘要：化學方程式是化學學習的工具和重要內容。通過實驗強化化學反應宏觀現象的認識，進而加強宏觀現象、微觀本質和符號表征的關聯，可以促進學生對化學方程式的全面認識和深刻理解，從而在一定程度上突破化學方程式的學習障礙，取得較好的復習效果。

關鍵詞：化學方程式;專題復習;教學設計

文章編號：1008-0546（2022）10x-0078-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、化學方程式專題復習教學中的問題

化學方程式是化學學習的重要內容和學習化學的重要工具，但不少學生將化學方程式當作“第二門外語”來“死記硬背”。如此學習，沒有把握化學方程式的獨特性和學科價值，加重記憶和學習的負擔。這也是每年中考化學方程式書寫和根據化學方程式計算得分率不高的主要原因。

吳運鐸提出在化學方程式的單元復習知識梳理中感悟學科觀念和問題解決中培育學科觀念的策略[1]。但在傳統的“化學方程式”專題復習教學中，往往過于重視知識的傳遞與接受，整節課都是對課本知識的簡單歸納，或是化學方程式的書寫訓練、根據化學方程式計算的機械重復，所以學習進程中少有學生的思維發展，學習興趣難以被激發。

二、以學生為主體的“三單”復習教學策略

復習教學的主體是學生，主要功能是“診斷、建構和發展”，復習教學通過創設關鍵事件優化學生的學習方式。在龍巖市教科院楊梓生老師的指導下，筆者參與“一圖、二表、三單”的專項研究，其中“一圖”是學科課堂教學的邏輯意圖;“二表”分別是知識內容能力細目表和學生情況座位表，“三單”分別是學習任務的導學、導探與導用單。教學中，依托一圖、二表、三單，并通過圖1所示的教學流程開展復習教學，可以有效地轉變學生的學習方式。

三、以“三單”為關鍵事件的學科教學設計

關鍵事件一：在先學中導學，暴露學生問題和明確學習起點。

正確書寫化學方程式，關鍵是學生對化學反應的認識，含化學反應發生的條件、反應物與生成物及特殊的化學反應現象、化學反應的微觀本質等的觀察、理解與識記水平。作為化學反應符號表征的化學方程式書寫，還涉及元素符號和化學式的書寫，以及對化學方程式的配平等。對此，設置如下問題進行導學，布置學習任務導學單。

問題1：寫出下列反應的化學方程式：

（1）雙氧水在二氧化錳催化作用下分解產生氧氣;

（2）氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液混合形成藍色沉淀;

（3）用稀硫酸除去鐵銹（其主要成分為Fe2O3）。

學生極易將雙氧水的分解產物錯寫成氫氣和氧氣，氫氧化鈉與硫酸銅反應中漏寫沉淀符號，鐵銹與硫酸反應中生成物錯寫成硫酸亞鐵。對于這些錯誤，如果只是簡單地“告訴”學生，學生似懂非懂，過一段時間依然還會犯錯。百聞不如一見，為幫助這些學生將化學符號與宏觀現象關聯起來，筆者的做法是“重做實驗”，通過實驗輔助“導學”：讓學生觀察氫氧化鈉與硫酸銅溶液混合產生藍色絮狀沉淀;氧化鐵粉末與硫酸反應產生黃色而不是淺綠色溶液;雙氧水分解產生的氣體只能助燃而不能燃燒。

如此教學，讓學生主動暴露錯誤，然后引導學生認識化學方程式的書寫不是簡單地對符號進行記憶與回顧，而是要結合反應發生的條件、宏觀物質變化轉化及其典型現象等的觀察，從而深層次、針對性地“究錯”，給學生學習留下較為深刻的印象。

化學是從分子原子角度認識物質變化的學科，可引導學生對物質變化的本質進行分析。如用微粒模型演示雙氧水分子分解，產生水分子和自由的氧原子，氧原子化學性質非?；顫?，所以雙氧水具有消毒能力;自由氧原子會與另一個自由氧原子結合生成氧分子。如此教學，學生在認識物質性質與變化過程中，將宏觀現象—微觀本質—符號表征三者融合，進一步明晰化學方程式專題學習的方法與路徑。

關鍵事件二：在思維進階中導探，以問題鏈融合三重表征。

以三重表征的思想方法幫助深刻理解化學方程式，圍繞物質變化的宏觀現象、微觀本質、符號表征，設計問題組，在導探單的問題探究與解決過程中增進學科理解。

問題2：2021年，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員馬延和帶領團隊，在實驗室中首次實現從二氧化碳到淀粉分子的全合成。該技術路徑不依賴光合作用，而是直接將二氧化碳與氫氣反應轉化為甲醇（CH3OH），然后轉化為淀粉。

（1）科學家利用二氧化碳等為原料合成淀粉，對人類有重大意義。請寫出其中一點：。

（2）人工合成甲醇的微觀過程如圖2所示。二氧化碳轉化為甲醇時，參加反應的二氧化碳分子與氫分子的個數比是;該反應中屬于有機物的有。

以現代化學研究成果為情境，認識通過二氧化碳轉化為淀粉不僅可以幫助解決空氣中二氧化碳含量過高帶來的溫室效應，還能幫助獲得食物而解決糧食危機，從而激發學生的化學學習興趣。然后，以模型圖為抓手，認識物質化學變化本質和變化規律，促進學習思維進階，并進一步感受化學學習“從生活走進化學，然后從化學走向生活”的認知規律。

問題3：在一密閉容器中，有一種未知物質M，以及一定質量的氧氣、二氧化碳和水蒸氣。

（1）若已知密閉容器中的反應為2M+3O22CO2+4H2O，則M的化學式是;

（2）若已知M的相對分子質量為32，且通過實驗測得容器中各物質在化學反應前后的質量關系如表1。

①x=。

②在表1將各物質“反應中質量變化”補充完整。

③M物質組成中一定含有的元素是。

④寫出該化學反應的化學方程式：。

對于問題（1），觀察化學符號，根據化學反應前后“原子種類不變，原子數量不變”可知M的化學式是??? CH4O。對于問題（2），根據表格中的數據，可得出變化為“M+O2CO2+H2O”，且物質間的質量比關系為64∶96∶88∶72。接下來，可根據化學式結合變化數據確定M的元素組成及化學式，也可結合物質相對分子質量應用待定系數確定化學反應為“aM+bO2cCO2+dH2O”，再關聯物質變化的質量關系和相對分子質量可得到64∶96∶88∶72=（a×32）∶（b×32）∶（c×44）∶（d×18），即2M+3O22CO2+4H2O，同題（1）得出M為CH4O。

此題將兩個相關聯的常見的典型考題進行組合。解題過程中將化學方程式的宏觀、微觀表示意義，即物質宏觀的質與量的變化及微觀的分子數量變化進行深度融合與合理應用。[2]實際教學中，可放手引導學生對問題進行主動探究，讓學生從不同角度應用不同的方法對M物質的組成問題進行分析與解答。最終，通過問題解決過程的最優化，促進知識關聯與應用水平的提升，實現學科理解和思維進階，進而融合形成“宏觀現象—微觀本質—符號表示”的三重表征。

關鍵事件三：在三重表征中再導用，以問題解決促進素養形成。

化學反應的本質是分子與原子在一定條件下發生規律性重組。在化學方程式的專題復習中，為檢測學生的三重表征思維水平情況，最后還要通過導用單進行應用檢測，并進一步提升學生對物質變化的宏觀現象、微觀本質和符號表征的認識。

問題4：光發動機是一種可以把光能轉化為機械能輸出的機械裝置，其核心部件原理如圖3所示，該裝置中的化學反應室內密封著氣態物質四氧化二氮（N2O4），在太陽光照射下，四氧化二氮反應生成氧氣和一氧化氮。

（1）寫出光照條件下反應的化學方程式：。

（2）在無光條件下，化學反應室內發生的化學反應過程恰好與光照條件下的相反。請在圖4中用微粒模型圖表示出無光條件下的化學反應。

（3）已知“相同條件下，容器中氣體分子數目越多，對應的壓強越大”，據此判斷在無光條件下化學反應室的活塞將怎樣發生運動，該過程中能量如何轉化？

試題以“光發動機”中的物質變化和能量轉化為情境，要求由物質變化的宏觀現象分析物質發生化學變化時的分子數量變化情況，進一步判斷與化學反應室相聯的活塞及轉動裝置的運動變化情況。問題從反應條件變化、反應發生方向的改變，理解氣體分子數量變化與壓強變化，從而確定“光發動機”中的能量變化情況。問題解決過程需要物質變化的宏觀現象、微觀本質和符號表征三者間的相互支持，[3]三重表征的思想方法得到進一步地強化，從而有效地提升學生對化學方程式的學習理解、學科理解，提升學生的學科素養水平。

參考文獻

[1]吳運鐸.單元復習課中養育化學學科觀念的教學策略[J].化學教學，2017（7）：41-44.

[2]賴天浪，羅月旺.在讀寫用中培育三重表征的小專題復習教學[J].化學教與學，2019（5）：39-42.

[3]賴天浪，陳金玉.基于關鍵事件的化學用語專題復習二次執教與反思[J].福建教育研究，2015（12）：45-46.