“整理與提升”欄目的教學理解與實施
——以人教版《選擇性必修1》為例

陳陸策 王愛富

（1.浙江省杭州第四中學吳山校區 浙江 杭州 310000；2.浙江省杭州第四中學下沙校區 浙江 杭州 310018）

教材中的每個欄目都被賦予一定的內涵和功能，新教材以新課標為依據，著力凸顯科學方法體系的構建，人教版教材以“章引言”“方法導引”“整理與提升”等欄目，構建科學方法體系并貫穿教材，體現于教材的每一章。“整理與提升”欄目是針對各章內容，“從提升認識和觀念的角度進行歸納與整理”，但部分教師在教學中對學科理解不夠，在處理該欄目時，大多停留在知識歸納，導致該欄目的教學功能缺失。筆者試圖從學科理解角度，以人教版《選擇性必修1》為例，結合教學實踐，闡釋如何“整理”章節知識，“提升”學生的學科能力和素養。

一、“整理與提升”欄目的教學理解

對教材要從“化學學科知識及其思維方式和方法的本原性、結構化的認識”進行深入理解，根據各章內容的課標要求以及素養發展目標，基于認識和觀念的視角進行科學歸納、總結和提升。讓學生知識結構化，讓認知建構方法化。［1］

1.基于學科的認識方式，理解“整理與提升”的教學功能

化學反應原理是在完成必修課程的基礎上，圍繞“化學反應與能量（第一章和第四章）”“化學反應的方向、限度與速率”“水溶液中的離子反應與平衡”三大主題，探索化學反應的規律并用以分析問題、解決問題，進一步認識化學變化所遵循的基本原理并形成關于物質變化的科學觀念，領略化學反應原理的應用對科學技術和人類社會文明所起的重要作用。［2］通過化學反應原理的學習，主要發展學生“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”等化學學科核心素養。所以，通過各章知識的學習后，章末“整理與提升”的教學功能不僅是對各章內容的簡單總結，也不僅是簡單地匯總各章內容的知識要點，而是要提升認識和觀念。“整理與提升”欄目的編排和呈現，精心提煉了化學的認識視角和認識思路，這是教材中化學學科核心素養外顯的重要途徑。［3“］整理與提升”欄目是從學科內容的知識邏輯關系、認識視角和思路、核心觀念等方面對整章內容進行的歸納與整理。

如：第一章“化學反應與能量”，基于某一反應事例（如H2與Cl2生成HCl或火箭推進劑肼與N2O4反應等）為出發點，從如何測定反應熱，到如何表示反應熱的宏觀與微觀角度分析反應伴隨著能量變化的邏輯進行整理與歸納，明確化學反應中既有物質變化又有能量變化，并從定性與定量相結合方式加深理解。

再如：第二章“化學反應的方向、限度與速率”，從物質種類的變化到反應方向、限度、速率和調控四個認識化學反應的角度，既形成化學熱力學與化學動力學兩條線，又體現兩者之間聯系的認識思路（見圖1）。［4］

圖1 “化學反應的方向、限度與速率”主題的認識思路

“整理與提升”的教學功能是促進知識結構化，構建結構化的認識模型和應用實例。［1］

2.基于學科思維方式，理解“整理與提升”對學科能力的發展價值

化學學科的理解，不僅僅是對化學知識的理解，還需要對化學學科特質的思維方式和方法的理解，［5］需要探索化學教育的本原，建構認識物質及其變化特征及規律的認識角度與思路的化學學科思維方式。知識的科學理解是知識符號背后的思想和思維邏輯的內化過程。［6］如：第二章“化學反應速率與化學平衡”可以從反應歷程、反應速率、反應限度、反應方向等角度認識化學反應規律及原理，其中“化學反應速率及其影響因素”可從宏觀與微觀兩個角度進行整理歸納（見圖2）。

圖2 “化學反應速率及其影響因素”的知識邏輯

基于上述的整理思路，一方面，從實驗現象變化判斷反應的快慢，利用變量控制法研究濃度、溫度和壓強等對反應速率的影響并從微觀角度解釋，從反應歷程解釋催化劑影響反應速率。另一方面，基于不同反應物或不同反應條件下反應速率不同的實驗事實，進行分析綜合、抽象概括、證據推理、模型建構等。從活化能、基元反應、催化劑影響反應速率等角度，形成基元反應、活化能是影響反應速率的本質原因的認識。從微觀角度認識催化劑能改變反應歷程、用碰撞理論（或過渡態理論）模型解釋外界條件對化學反應速率的影響等，形成從反應歷程認識影響化學反應速率的本質的認識。

二、“整理與提升”欄目的教學實施

“整理與提升”不是對各章內容的簡單總結。基于對該欄目的教學理解，促進知識的建構與應用、促進學科思維能力的發展等方面是欄目教學價值的追求。根據化學反應原理的知識結構與學科特點，可以從宏觀現象、微觀實質和符號表征三個維度促進知識的建構與應用，促進認識角度和思路的形成。下面以第一章“化學反應的熱效應”為例說明教學的實施過程。

1.學習目標

（1）通過分析火箭推進劑的原料及反應原理，從物質變化和能量變化兩個角度認識化學反應，以“體系與能量”為核心概念的宏觀與微觀相結合的方式認識化學反應熱效應。

（2）通過分析火箭推進劑的反應原理，從定性與定量角度進一步整理化學反應的物質變化和能量變化，提升核心觀念的結構化水平。

（3）通過火箭推進劑的原料選擇，建立“綜合考慮化學變化中的物質變化和能量變化來分析、解決實際問題”的多角度認識思路，體會化學反應原理的社會價值和應用價值。

2.教學基本思路

以“體系與能量”和“化學反應與熱能”為統攝性核心概念。基于火箭推進劑及其反應原理，從宏觀的物質變化及伴隨的能量變化、微觀的物質變化及能量變化的本質兩個視角構建化學反應中能量變化的本質、途徑以及表征方法和計算依據的結構化知識體系，深入理解熱力學函數的影響因素（如內能受溫度、壓強、物質的聚集態的影響）和適用條件（如恒溫、恒壓條件下化學反應的反應熱可以用焓變ΔH表示），從定性和定量兩個角度理解化學反應中既有物質變化又有能量變化。基本思路見圖3。

圖3 教學設計流程

3.教學過程

【問題情境1】運送神舟系列飛船的長征二F型火箭所使用的化學推進劑，燃料是偏二甲肼，氧化劑是四氧化二氮。火箭發射時，兩種液體在發動機燃燒室中混合，燃料燃燒生成的熾熱氣體，通過火箭尾部的尾噴管向后快速噴出，對火箭產生反作用力，推動火箭向前飛行。

（1）問題導向，促進認識角度的形成

【問題】在火箭發動機燃燒室中發生了怎樣的反應？反應時為什么會放出大量的能量？放出能量的本質原因是什么？

【分析】通過氧化還原反應規律，分析火箭推進劑發生反應的化學方程式為：

化學反應中產生能量變化，宏觀上燃燒體系的內能發生變化，微觀上各物質分子中化學鍵發生斷裂與形成，從這兩個視角可解釋偏二甲肼與四氧化二氮發生反應時放出大量能量。教學時可以提供有關化學鍵的鍵能數據，讓學生通過定量計算，解釋反應會放出大量的能量。

通過上述問題的討論與解決，引導學生從“體系與能量”的核心概念，從宏觀與微觀理解化學反應的熱效應。

（2）基于多角度認識，促進“化學反應的熱效應”核心觀念的結構化

在從宏觀與微觀兩個角度分析化學反應的熱效應的基礎上，進一步討論以下問題：

【問題】不同的火箭推進劑發生反應放出的能量不同，對于某個化學反應，如何測定或計算反應熱？如何表示化學反應的反應熱？

【分析】進一步認識化學反應中的熱效應可以通過實驗方法測定或應用蓋斯定律計算獲得，用熱化學方程式或圖像等表征化學反應的熱效應，從而構建“宏觀—微觀—符號”三重表征化學反應熱效應的結構化認識思路（見圖4）。

圖4 化學反應熱效應的結構化認識思路

（3）構建實際問題解決的思維模型

【問題情境2】火箭推進劑的發展歷史：中國古代發明的黑火藥，是世界上最早的火箭推動劑，其反應為聚硫橡膠、高氯酸銨（NH4ClO4）、鋁粉（Al）是第二代火箭推進劑，其中高氯酸銨分解反應為：2NH4ClO4=N2↑+Cl2↑+4H2O↑+2O2↑，產生的Cl2、O2將聚硫橡膠、鋁粉氧化，放出熱量較多且快速，使高氯酸銨快速分解，推動火箭升空。20世紀60年代，使用液氧、四氧化二氮（N2O4）、液氫（H2）和混肼等液體火箭推進劑，其特點是相對易存儲。目前，也采用液氫、液氧做火箭推進劑。

【問題】根據火箭推進劑的發展歷史，選擇火箭推進劑的要求有哪些？

【分析】發射衛星（飛船）的火箭燃料的要求：體積小，重量輕，熱值高。不僅要盡量減輕火箭的重量，而且具有高能量，能快速將衛星（飛船）送上軌道。

選擇燃料考慮的視角有：

①原料視角：物質的變化（原料應體積小，重量輕）。

②能量視角：能量的變化（原料應有高熱值）。

③環境視角：原料及反應后的產物對環境污染小。

目前，火箭升空推進劑在很多情況下采用液氫、液氧做推進劑，符合上述條件。

在知識的建構過程中，讓學生感受到化學知識背后的社會價值和應用價值。

4.教學反思

在教學實踐中，充分理解“整理與提升”欄目的教學功能，才能發揮其最大的教學價值。

（1）明確“整理”每章教學內容的角度，改變重在知識點的整理歸納的方式，促進知識與觀念結構化。

（2）設置一定的問題情境，引領學生構建知識結構化的認識思路，促進思維模型的形成。

（3）努力實現從聚焦知識學習到聚焦能力和素養發展的教學轉化，在知識的“整理”過程中與學科思維方法、學科思想觀念有效融合。只有在知識的建構與應用中不斷培養學生的思維能力，學生才能形成終身學習的能力。