基于學科觀念建構的單元復習教學設計
——以“認識化學變化”為例

唐 良

（淮安市周恩來紅軍中學 江蘇 淮安 223200）

一、設計背景

“認識化學變化”屬于滬教版初中化學上冊第四章學習內容，作為承啟第三章和第五章的學習內容，旨在讓學生從學會用“宏-微結合”的方式認識化學物質逐步轉向運用“宏-微結合”、“從定性到定量”和用“化學方程式”系統表示的視角認識化學變化，同時為第五章“金屬的性質和冶煉”的學習，建構學習思路、鋪墊學習方法。對比上一版課程標準對本單元的內容要求，《義務教育化學課程標準（2022年版）》［1］進一步優化主題結構，凝練了“物質的變化與轉化”的大概念。以“化學反應及質量守恒定律”為核心知識，細化了從物質轉化、能量變化、反應條件及現象、反應類型和質量守恒等視角認識化學反應的思路與方法。除此之外還明確提出“能根據真實的問題情境，多角度分析和解決生產生活中有關變化的簡單問題”、“能利用化學反應及綠色環保理念設計實驗方案，完成常見物質的制備、檢驗等任務”、“能利用化學反應相關知識分析和解釋自然界、生產生活、實驗中的常見現象”等學業質量要求。

學生通過前四單元的學習，已經對化學變化有了較為深刻的認識，初步具備了一定的探究意識以及從宏、微觀視角認識物質，從定性、定量層面分析化學變化的能力。同時，初三學生對于身邊的物質及變化保有很強的好奇心和探知欲。基于上述分析，筆者將本節課的教學重點和難點分別設計如下：

（1）重點：復習燃燒與滅火、化學方程式的書寫等相關知識，從宏觀和微觀視角認識質量守恒；

（2）難點：在運用知識解決實際問題的過程中建構“物質的變化與轉化”的大概念，發展學科觀念、培養科學思維。

二、教學實錄

（一）設計理念

新版課程標準提出了五條課程基本理念，強調重視開展核心素養導向的化學教學；基于大概念的建構，整體設計和合理實施單元教學；創設真實的問題情境，更加倡導“做中學”、“用中學”和“創中學”。初三是化學學習的啟蒙階段，課堂教學不僅是為了應對升學考試而傳授學科知識，更重要的是引導學生體驗學科價值、發展學科思維、形成學科觀念，從而更好促進學生學科素養的全面發展。學科知識乃至學科思想，隨著時間的推移都會漸漸被淡忘，但是建構形成的學科觀念則會伴隨學生一生成長。

單元復習課作為實施單元教學的最后一個環節，對于落實單元整體教學目標、建構單元知識網絡，發展科學思維、提升探究能力、培養科學態度與責任以及形成化學觀念都有著至關重要的作用。單元復習不應是對已學單元知識的簡單重現，它需要教者具有更高位的全局觀，通過精心設計的問題情境、教學活動，引導學生實踐的過程中運用所學知識解決實際問題，在問題解決中實現知識的深層理解、遷移和運用。從而最終實現單元核心知識優化重組、深度整合，以及單元大概念中所明確的化學觀念的滲透。

（二）設計思路

（三）教學過程

環節一：情境創設

［開場］近日老師在家日夜苦練了一門武林絕學——火焰掌。現在總算初窺門徑，在這里給大家展示一下。

［展示］火焰掌

［問］厲害嗎？想不想學？

［答］想！（滿懷期待，鼓掌歡迎，觀看表演，思考原理。）

［揭秘］秘訣就在老師抓的這把特制的肥皂泡里。老師事先在肥皂水中沖入了一定量的丁烷氣體。也就是說，其實我們看到的火焰是肥皂泡中的丁烷氣體在燃燒。

［學生］恍然大悟，期待體驗。

設計意圖：以極具視覺沖擊的趣味實驗創設情境，極大地調動了學生好奇心和學習熱情，同時從情境中引發問題，為后續丁烷燃燒產物和丁烷組成的探究埋好伏筆。

環節二：從燃燒識變化

［問］那么，你們知道丁烷燃燒發生了什么變化嗎？

［答］化學變化！

［問］能說說你判斷的依據嗎？

［答］有新物質生成。

［質疑］你確定生成了新物質嗎？

［答］不確定，燃燒是一種發光、發熱的化學變化。

［投影］燃燒定義及常見的燃燒現象。

［問］你們能根據圖片中的燃燒現象，判斷出是哪些物質燃燒嗎？請寫出反應的化學方程式。

［學生］交流討論，書寫反應方程式：略。

［問］說說你們依據的特征現象是什么？

［答］白光、火星、耀眼的白光和白煙……

［總結、啟思］說得很好！結合同學們書寫的方程式我們不難發現，物質燃燒時不僅伴隨著發光、放熱這些能量的變化，也確實會有新物質生成。那么，丁烷燃燒的生成物又是什么呢？

［調度］來！實驗幫你解答！老師想請一位小助手，跟我一起完成實驗。誰肯幫忙？

［學生］積極請求參與，協助完成“丁烷燃燒產物檢驗”。

［組織探究］丁烷燃燒產物的檢驗。（引導學生觀察現象）

①將干冷的燒杯罩在火焰上方；

②將涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上方。

［問］給大家說說，你看到了哪些現象？這些現象能說明什么？

［答］①干冷的燒杯內壁有水珠產生；②燒杯內壁的澄清石灰水變渾濁。說明丁烷燃燒產生水和二氧化碳。

設計意圖：從燃燒的角度認識化學變化，通過復習常見的燃燒反應及燃燒現象，認識化學變化過程中伴隨著物質轉化和能量變化。在不斷的設問和啟發中引導學生設計實驗探究丁烷燃燒產物，培養探究意識、發展科學探究能力、形成變化觀念。

環節三：從守恒識變化

［問］據此，你能推測出丁烷是由什么元素組成的嗎？

［答］一定含有C、H，可能含有O。

［追問］說說你判斷的依據又是什么？

［答］①質量守恒定律；②化學反應前后元素的種類不變。

［承啟］說得很好！如果我們還想進一步確定丁烷組成中是否含有氧元素，就要引入定量研究的方法了。老師這里提供一組數據，大家討論一下，能否從中獲得一些啟示？［投影數據：已知丁烷的相對分子質量為58，11.6 g 丁烷在氧氣中完全燃燒，產生35.2 g 二氧化碳和18 g 水。（C-12，H-1，O-16）］

［學生］結合數據、定量分析；交流討論、匯報總結。

［問］哪組同學先來匯報一下你們的思考結果？（追問論證細節）

［答］①丁烷中不含氧元素；②丁烷的化學式為C4H10……

［評價］你們聽明白了嗎？老師覺得此處應有掌聲。

［學生］收獲滿滿，掌聲鼓勵。

［問］這次我們利用的是什么守恒呢？

［答］元素質量守恒。

設計意圖：通過收集證據、分析論證，推理丁烷組成，促進知識建構和探究能力的提升；通過質量守恒定律的運用，促進學生從定性、定量的視角認識化學變化，培養學生的元素觀、守恒觀，發展學生的科學思維、變化觀念。

［問］很好。現在，咱們能寫出丁烷燃燒的化學方程式了嗎？（引導學生自評、修正）

［答］書寫反應的化學方程式。

［問］我們應該從哪些角度判斷反應方程式書寫是否正確呢？

［答］反應物、生成物的化學式、反應條件、氣體、沉淀符號和配平……

［問］我們是依據什么給方程式配平的呢？

［答］①質量守恒定律；②反應前后原子的種類、數目不變。

［問］誰能從反應的微觀本質角度分析一下，為什么反應前后原子守恒呢？

［答］丁烷分子和氧氣分子拆分成碳、氫、氧原子，原子再重新結合成水分子和二氧化碳分子。

［投影總結］：化學變化的微觀本質——原子之間的重新組合。

設計意圖：通過丁烷燃燒方程式的書寫，體會配平過程、探析配平依據，宏微結合體會化學反應的本質，促進學生微粒觀、守恒觀的建構。同時使學生對化學變化從物質、能量轉化轉向用化學方程式系統地表達，進一步發展學生的變化觀念。

［承啟］微觀上的原子守恒也就決定了宏觀上的元素種類、質量不變，也進一步決定了物質的總質量在反應前后不變，這就是同學們所說的質量守恒定律。而化學方程式則是對質量守恒定律最好的體現。

［問］除了我們剛剛分析出來的這些宏微觀守恒，你還能從化學方程式中獲得哪些重要信息呢？

［答］反應物和生成物之間存在固定的微粒個數比和質量比……

［問］明確化學反應中各物質的質量比有什么作用呢？

［答］進行化學方程式計算。

［問］來！咱們操練一下！哪位同學愿意上來展示一下？［投影問題：11.6 g丁烷完全燃燒，消耗氧氣的質量是多少？（C-12，H-1，O-16）］

［學生］依據方程式計算所需氧氣總質量（一位同學板演，其余同學完成后，相互評價）。

［例析方程式計算］老師這有一套計算過程（投影），你們能幫忙分析一下，存在哪些問題嗎？

［投影］

解：設消耗xg 氧氣

設計意圖：通過分析化學方程式中反應物、生成物的微粒個數和質量關系，拓展學生對質量守恒定律和方程式價值的再認識；通過化學方程式計算例析，鞏固計算步驟要點，進一步規范要求，培養學生科學、嚴謹的學習態度。

環節四：燃燒與滅火

［問］說得很好！老師還有個問題想考考大家，為什么表演時手沒有燒起來？誰能從燃燒條件的角度，給我們作出分析。

［答］手的溫度沒有達到著火點。

［追問］為什么這么說呢？

［答］手上有水，水汽化吸熱，降低了手的溫度。

［問］是不是有點類似課本上燒不壞的手帕實驗？你們還記得燃燒的另外兩個條件是什么嗎？

［答］①物質具有可燃性；②可燃物與氧氣接觸。

［問］如果我們破壞其中一個條件，是不是就能滅火了。誰能說說對應的滅火原理呢？

［答］①隔離可燃物；②隔絕氧氣；③降低可燃物溫度到著火點以下。

［問］結合這三個原理，我們怎么熄滅這支燃著的打火機呢？

［任務活動］嘗試從不同原理熄滅打火機。

［學生討論方案，匯報］：①松開氣閥；②蓋滅；③吹滅……

設計意圖：本環節從主情境中再次引發問題，復習燃燒條件、滅火原理，在運用知識解決實際問題的過程中實現了溫故知新和學生思維的發展。

環節五：不完全燃燒

［情境設疑］老師課前用一塊白瓷板嘗試蓋滅打火機火焰時，意外地發現白瓷板底部被熏上了不少黑煙（投影圖片），你們知道是怎么形成的嗎？

［答］丁烷不完全燃燒產生。

［問］不完全燃燒通常發生在什么情況下？與完全燃燒相比有哪些特征呢？

［答］①氧氣不足；②可燃物與氧氣接觸不充分；③燃燒慢、發熱少、有污染……

［總結］這樣既浪費資源又污染環境。現在你知道點火槍的槍口上為什么會有這些氣孔了吧？

［答］使丁烷與氧氣充分接觸，促進完全燃燒。

設計意圖：圍繞熄滅打火機引入新的問題情境，復習不完全燃燒，再次培養、發展學生運用所學知識解決實際問題的能力。

環節六：爆炸與消防

［情境］小小的打火機給我們日常生活帶來了很大的便利，但如果使用不當也會成為不小的隱患。（播放視頻：“危險”的打火機！）

［思考］①生活中的哪些物質燃燒易引起爆炸？②爆炸發生的條件是什么？

［答］面粉、燃油、天然氣等可燃性的氣體、液體或粉塵在有限的空間內發生急速燃燒。

［問］那么我們日常生活中，使用打火機這類易爆品時要注意些什么呢？

［答］避免撞擊、遠離火源、放在通風處……

設計意圖：通過打火機爆炸視頻創設問題情境，引導學生從物理、化學角度復習爆炸產生的條件及常見的易爆物。在此過程中，體會化學指導我們合理的利用物質，培養消防安全意識。

環節七：總結提升

［總結］同學們的這些建議都很棒！今天我們結合丁烷氣的燃燒給大家將第四單元的重點進行了簡要回顧。

［網絡建構］

［價值觀升華］人的一生好比燃燒，是養料的不斷吸取，是能量的充分釋放，在付出與收獲中不斷平衡。從無光熱，不燃而去，豈不遺憾。所以，親愛的少年！拼盡全力，燃燒自我，縱是點點星火，也能匯聚星辰之輝。

設計意圖：在知識建構的基礎上，形成和發展學科觀念、科學思維，感悟學科價值，最終實現價值觀的引領和升華。

［檢測］請同學們結合復習內容，思考下列問題。

1.根據視頻內容，回答下列問題：

（1）燃燒不一定要有________參加，一定條件下，________也能支持燃燒。

（2）金屬鎂著火________（填“能”或“不能”）用CO2滅火。

（3）反應后集氣瓶中有黑色和白色兩種固體產生，則反應的方程式為：_____________________。

設計意圖：根據單元學習目標和學業質量要求，基于鎂條在二氧化碳中燃燒的視頻為情境，啟發學生對燃燒條件的再思考，進一步發展性質決定用途的學科觀念。

2.根據下圖回答問題

（1）反應物中缺少某種物質，在反應前方框內應補充的微粒是______（填序號）。

（2）該反應中B 和C 的個數比為__________。反應的化學方程式為_____________________________。

設計意圖：以化學反應的微觀過程創設問題情境，宏微結合，探析學科本質，融合對質量守恒定律、化學方程式書寫等相關知識的考查，發展元素觀、變化觀、守恒觀。

三、教學反思

傳統的“練習——講解——歸納”復習課教學組織形式，在當前教育改革大背景下，已難以滿足教——學互動、教——學生長的需求，也無力推動知識的深度學習和思維的深層發展［2］。因此，從“知識教學”走向“觀念建構”的方式轉變變得尤為重要。就化學學科而言，復習課教學絕不能是知識的堆壘，必須以發展學生學科核心素養為最終目標，通過精心的設計將書本知識與所要解決的實際情境關聯起來，結構化地呈現。對初中學生而言，他們對于身邊的化學物質和化學變化有著強烈的好奇心和探求欲，教學設計時，教師應該抓住學生的這一心理特點，圍繞學生感興趣的話題創設問題情境。基于此，本節課教師以“火焰掌”為情境，以“丁烷燃燒”為主線，以發展學生化學學科核心素養為目標，以問題驅動為路徑展開教學，培養探究意識、強化知識應用、發展化學觀念，達到了較好的復習教學效果。