高中化學元素化合物主題式復習課教學設計與實踐

【摘要】本文闡述主題式復習課的內涵、要素與實施路徑，以“鋁及其化合物”復習課為例，論述高中化學元素化合物主題式復習課的實施細節：在深入分析教學內容、課標以及學情的基礎上，結合生活實際擬定復習課的主題為“老廚房伴‘鋁’，新廚房無‘礬’”，設定教學目標，構建教學流程，在情境線、任務線、問題線、活動線以及認識線“五線”并行當中，使學生獲得沉浸式學習體驗，思維發生碰撞并不斷發展。

【關鍵詞】主題式復習課 鋁及其化合物 高中化學 元素化合物

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）35-0128-05

2019年，國務院辦公廳印發《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》，強調要深化課堂教學改革，積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式、體驗式的教學課堂。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）強調：選擇體現基礎性和時代性的化學課程內容，結合學生已有的經驗和將要經歷的社會生活實際，引導學生關注人類面臨的與化學有關的社會問題，培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力。

當前，對學生的培養目標從“知識立意”“能力立意”轉為“素養立意”。反觀高三復習課堂，填鴨式、機械式教學仍舊普遍存在，知識的灌輸導致學生被動學習，空洞的理解導致思維局限于淺層次。高三復習課應該充滿新情境、新知識、新發現，這樣學生才能真正獲得發現知識的新體驗，體會創造性思維火花的迸射，掌握學習內容中蘊含的科學思想、方法和價值觀。因此，在高三復習課的設計過程中，教師要將相關的內容重新進行編排、組織，讓學生在極具現實意義的主題情境中進行深度學習。

一、主題式復習課的內涵

2009年，袁頂國、朱德全在《論主題式教學設計的內涵、外延與特征》一文中提出主題式教學設計，它是以主題為中軸，圍繞教學主題展開，在系統論、學習理論與教學論指導下，以教學主題為樞紐，在系統內諸要素之間彼此聯系、相互作用與協調運行中，驅動師生“雙適應”“雙發展”，以達成教學主體心理結構的完善與自我實現的整體性設計。

主題式化學復習課的理念是“超越文本，關注意義”。“超越文本”即在復習課中，教師使用教材而不拘泥于教材；“關注意義”即超越教材而不脫離教材。在該理念的引領下，教師要明晰《課程標準》與教材的邏輯關系，關注學情起點與落點的直接關系，開展有意義的主題學習活動。

主題式復習課的內涵可概括為基于《課程標準》，圍繞特定主題，在主題統攝的情境、知識、任務、活動中，學生整理經驗，整合知識，立足自身已有認知主動地建構化學學科思想方法，獲得思維碰撞、情感共鳴等深度體驗，從而在知識復習中發展認知。

二、主題式復習課的要素和實施路徑

一節飽滿的主題式復習課應包含以下四個要素：一是基于學生現階段的知識、方法、觀念的生長點來確定的教學目標；二是精心挑選真實情境、教學素材創設的統攝性大情境；三是融合各個板塊知識點、促進認識發展的結構化知識；四是整合情境線索，導向沉浸式深度體驗的進階式學習任務（如下頁圖1所示）。

在具體的主題式復習課實施過程中，為避免主題意義流于形式，一節有深度的主題式復習課需要經歷反復打磨（實施路徑如圖2所示）。

在第一次教學實踐前，教師要依據學生知識基礎和《課程標準》要求確定主題目標，在主題目標的指導下，以能承載教學目標的合適的物質、反應或系統為突破口，多維、全面開發教學素材，篩選、整合適宜的情境線索，設計主題任務，并構建主題式教學設計框架。在第一次教學實踐后，教師需要對教學進行診斷，分析主題目標的達成度，突出主題線索的發展，調整主題活動設計的梯度，進行主題教學的再設計和再實踐。

三、鋁及其化合物的主題式復習課教學案例

筆者以高三“鋁及其化合物”的復習課“老廚房伴‘鋁’，新廚房無‘礬’”為例，具體闡述深度學習視域下主題式復習課的實施細節。

（一）教學內容分析

在人教版化學教材中，并沒有把“鋁及其化合物”設立為單獨的一節，而是分散在必修第一冊第三章第二節的“金屬材料”、第四章第一節“原子結構與元素周期表”和第二節“元素周期律”以及選擇性必修1第三章“水溶液中的離子反應與平衡”中。細查《課程標準》，又能發現該內容明確羅列在“常見的無機化合物及其應用”“化學與社會發展”這兩個主題中。教學用書中提到，這樣設置的主要目的是分散教學難點。但在復習課中，將各教學難點分散復習顯然不合適。

鋁鹽是鋁及其化合物相互轉化的樞紐，其可供學生學習的角度豐富，且與學生的日常生活聯系緊密。因此，本節課以KAl（SO4）2〔或NH4Al（SO4）2〕為研究對象，以“老廚房伴‘鋁’，新廚房無‘礬’”為主題，借助真實的問題情境，以“廚房必備品：膨松劑的使用—改良—監管”為線索，以達到以點串線、以線帶面、全面深入學習的目的。

（二）學情分析

知識儲備方面，學生對鋁及其化合物的基本性質掌握較好，并具備一定的實驗探究能力；認知方式方面，學生對鋁及其化合物的性質以記憶為主，對物質性質的認識存在線性化問題，缺乏準確認識復雜物質的能力；學習方式方面，學生具備一定的探究能力，但對復雜事物的探究能力有待增強。

（三）教學目標

結合“水溶液中的離子反應與平衡”的相關知識，分析能將明礬用作復合膨松劑、凈水劑的原理，梳理鋁鹽必備知識框架，夯實基礎。

通過模型認知與遷移，尋找新型復合膨松劑，形成設計、改進新工藝的思路，并結合現代先進技術，感悟工藝創新，開闊視野，增長見識。

尋找鋁元素的定量檢測方法，完善定量檢測的思維程序，實現由簡單到復雜、由定性到定量的認識的自主提升。

通過深度參與本節課，體會主動運用所學的化學知識和方法解決生產、生活中的化學問題，在運用化學成果時能主動考慮其對自然和社會帶來的可能影響，權衡化學成果在生產、生活中應用的利與弊，達到“知、情、意、行”的統一。

（四）教學流程

整個教學分為四個環節（如下頁圖3所示）。環節一：明礬（或銨明礬）的作用是什么？——梳理鋁及其化合物的必備知識，實現知識經驗結構化。環節二：明礬消失了，為什么消失？被誰取代了？——提煉膨松劑模型，實現知識經驗程序化。環節三：“鋁”禁不止，如何監管？如何對含鋁的產品進行檢測？——參與系統探究，實現知識經驗系統化。環節四：明礬還能在哪些領域發光發熱？——知識拓展，塑造正確的化學觀念。在問題線索的牽引下，學生不僅能增長知識、提升能力、發展思維，更重要的是，學生在真實的生活、生產、市場監管情境中，將形成自覺遵守國家關于化學品管理的法律法規意識，認識化學反應原理對科學技術所起到的重要作用。

（五）教學過程

1.教學片段一：早餐伴“鋁”——探索膨松劑的秘密

情境導入：在南北朝時期，中國人就開始使用明礬。傳統早餐面點總是離不開明礬。你知道明礬在哪兒嗎？為什么我們會大量使用它？

學生釋疑：一般食物中的鋁主要來源于含鋁食品添加劑。這些含鋁食品添加劑主要是作為膨松劑用于面制品。我國居民吃進去的鋁主要來自饅頭、油條和面條等面制品，7—14歲兒童吃進去的鋁主要來自膨化食品。

教師出示圖4并追問：這是一款老式膨松劑，請根據下圖的產品介紹標簽，解釋其能夠使面制品蓬松的原理。

學生分析匯報：膨松劑作用原理。

2NH4Al（SO4）2+6NaHCO3=2Al（OH）3+（NH4）2SO4+3Na2SO4+6CO2↑+3H2O

Ca（H2PO4）3+2NaHCO3 = CaHPO4+Na2HPO4+2CO2↑+2H2O

由于上述兩個反應都能生成CO2，所以膨松劑能夠讓面點蓬松。

教師追問：雖然兩個反應作用原理相似，但是為何不選用其中一組即可？

學生思考：兩個反應的規律相似，即碳酸鹽與酸性物質反應生成氣體，但反應真實發生的情況可能存在差異。暫時沒有分析差異的思路。

教師建議：先進行實驗探究，結合實驗現象，說明這兩個反應在面點制作中起到的具體作用。

學生進行實驗探究。

實驗一（如圖5、圖6所示）：向試管中加入1mL濃度為1mol/L的NaHCO3溶液，再加入1mL濃度為1mol/L的Ca（H2PO4）3溶液，觀察現象。3分鐘后，再加熱試管，觀察現象。NaHCO3和Ca（H2PO4）3在常溫下即可反應產生氣體，產生的氣泡細小、易破碎。將反應后的溶液放置3分鐘，加熱溶液，能產生少量氣體。

實驗二（如圖7、圖8所示）：另取一支試管，向其中加入1mL濃度為1mol/L的NaHCO3溶液，再加入1mL濃度為1mol/L的KAl（SO4）3溶液，觀察現象。3分鐘后，再加熱試管，觀察現象。NaHCO3和KAl（SO4）3在常溫下反應產生較少氣體，溶液中出現白色膠狀物質。將反應后的溶液放置3分鐘，加熱溶液，仍然能產生大量氣體，且產生的氣泡較大，具有一定結構性。

學生總結：通過實驗，我們發現兩組的反應速率、反應程度存在很大差異。在不同的條件下，主要發生的反應不同。在溫度較低的情況下，如和面、醒面的過程中，主要利用NaHCO3和Ca（H2PO4）3產生氣體，使面團松軟；在溫度較高的情況下，如在蒸煮、油炸的過程中，主要利用NaHCO3和KAl（SO4）3產生大氣泡，使面制品蓬松。

教師引導：通過以上認識過程，你對化學反應有何深度認識？

學生總結：認識一個物質的性質，不僅要從其反應方程式知曉其變化規律，還要結合反應原理中動力學與熱力學知識來洞悉反應的效果。

師生運用圖像總結歸納，認識物質性質及其變化的方法（如圖9所示）。

【設計意圖】在該環節中，筆者借助生活中最常見的食品添加劑——明礬切入，重構了認識物質性質及其變化的方法。在具體的教學過程中，師生由表及里、由淺入深，從物質的性質到物質的反應規律，再到多角度全方位認識物質，連點成線再形成知識面，在真實的探究情境中，形成了認識復雜事物的思路與程序。

2.教學片段二：早餐無“鋁”——探索膨松劑的改良

情境導入：聯合國糧農組織/世界衛生組織（FAO/WHO）食品添加劑聯合專家委員會（JECFA）對食源性鋁持續關注，經過多次審慎評估，將鋁的暫定每周耐受攝入量從1987年的7mg/kg bw下調到當前的2mg/kg bw。根據《食品添加劑使用標準（GB 2760-2014）》以及《國家衛生計生委關于批準β-半乳糖苷酶為食品添加劑新品種等的公告》（2015年第1號）規定，硫酸鋁鉀、硫酸鋁銨作為膨松劑、穩定劑可用于制作油炸面制品、腌制水產品（僅限海蜇）、粉絲粉條等食品，其添加量“按生產需要適量添加”，油炸面制品中的鋁殘留量少于或等于100mg/kg、腌制水產品（僅限海蜇）中的鋁殘留量少于500mg/kg、粉絲粉條中的鋁殘留量少于200mg/kg。

教師提問：超量攝入鋁會危害健康。民以食為天，食以安為先，人民對食品更安全、更健康的追求，讓化學工作者不斷探尋、設計新型膨松劑。學習本節課的知識后，你對改良膨松劑有什么思路嗎？

學生分析：尋找兩個能產生CO2的化學反應，一個反應在常溫即可發生產生氣體，一個反應在常溫時具有一定穩定性，在加熱時能產生大量氣體。

教師出示圖10并引導學生思考：請結合市面上的復配膨松劑——新型無鋁膨松劑，談談你的思考。

師生將圖10中呈現的膨松劑的化學成分分為碳酸鹽、酸性物質、有機高分子以及填充劑等四類，其中碳酸鹽包括碳酸氫鈉、輕質碳酸鈣，酸性物質為焦磷酸二氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸、蘋果酸、磷酸二氫鈣，有機高分子為雙甘油脂肪酸酯、木聚糖酶，填充劑是淀粉。

學生分析并匯報：復配膨松劑同樣利用了“碳酸鹽+酸性物質=氣體”這一反應，但并未出現常溫下較穩定的反應。仔細辨析后，我們發現，除常用試劑外，新型無鋁膨松劑中出現了有機高分子，因此有可能是利用有機高分子調控了反應，使得某些反應在常溫下具備一定穩定性。

教師釋疑：對，這里面就包含了新技術、新化學品的使用。在復配膨松劑中，利用微膠囊技術，以雙甘油脂肪酸酯和木聚糖酶為微膠囊壁材，以NaHCO3為芯材。膠囊在常溫時具有較高穩定性，在高溫時釋放芯材，芯材與酸性物質反應產生大量氣體。沒想到一種市面上常見的膨松劑竟然也有這么多奧秘！

【設計意圖】在該環節中，學生經歷模型提煉、模型遷移這兩個環節，通過細致觀察、深度思考，實現由掌握概念到超越概念的學習。在該過程中，主體對象發生了變化，卻使主題意義得到了凸顯，形變而神凝，學生對物質的性質及反應規律的認識將更加深刻，主題意義得以實現。

四、主題式復習課的效果與反思

實施主題式復習課的效果主要體現在以下四個方面。一是主題式教學能有效結合真實情境，實現學生能力的有效提升。主題式教學關注教學素材的選擇和使用，在情境素材的開發上，以各版本教材、課程標準、STSE高頻素材為資源庫，篩選出能滿足高三復習課要求的情境素材，并力求讓情境素材在教學中能一“境”到底。在對真實情境的深入挖掘中，讓學生用科學的研究思路，多角度、多層次地解決問題，促進學生在科學的生活觀念指引下健康地生活，實現“知、情、意、行”的統一。

二是主題式教學能突破單元的限制，實現知識的整合。深度學習立足教學內容的組織和安排，突破傳統教學方式中教材、單元、課時的限制，以有機整合的思維方式為指導，對教材內容進行深入挖掘，重新進行有意義的編排，目的在于幫助學生打通知識壁壘，提升學生的學科思維和學科素養。由此，師生都能將不同章節、不同學科、生活實際、科學探究等進行有意識地整合，使知識版圖更完善、知識連接更緊密。

三是主題式教學使師生得到沉浸式學習體驗，實現思維的不斷進階。主題式教學重視學科育人價值，在教學中以學生為主體，讓學生在主題情境中主動發現問題、解決問題，給予學生解決問題的機會和素養發展的空間，實現深度學習。學生經歷獲得知識、扭轉認識偏差、超越具體概念、形成認識能力的全過程，實現由知識解析到認識的提升和素養的發展。

四是主題式教學能真實開展德育活動，發揮活動育人價值。主題式教學注重學習的體驗，教師積極選取德育素材，將學科學習活動與德育深入結合，能夠給學生留下深刻的印象。本節課利用明礬這一化學品的使用，讓學生學會用辯證的思維來看待化學品的應用、化學前沿成果，能主動思考化學對自然和社會帶來的可能影響，權衡化學成果在生產、生活中應用的利與弊，提升社會責任感。

本節課是筆者在使用新教材后，關注到鋁及其化合物在教材中知識點分散后進行的一次以鋁及其化合物為核心的主題式教學嘗試。其優點是師生都能通過這節課對知識的全貌有深刻理解，但也有不少地方需要完善，例如在實驗設計中，學生有較多生成性的方案，教師難以立刻進行全面科學的評價，在新的檢測技術的使用上，沒有對應的設備和實驗能加以匹配。有嘗試就會有新發現，也會有新問題，筆者將不斷努力，不斷實踐，努力為打造優質的化學課堂添磚加瓦。

參考文獻

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（責編 劉小瑗）