大概念視域下的初中化學主題式復習教學

關鍵詞：初中化學;大概念;復習教學;亞運會

中圖分類號：G633.8 " "文獻標識碼：B " "文章編號：1009-010X（2024）11-0060-05

一、教學背景

大概念指反映化學學科本質，具有高度概括性、統攝性和遷移應用價值的思想觀念。大概念對學習主題內容具有統攝性，體現了核心素養在學習主題中的內容化和特質化要求?；诖蟾拍畹膬热菰O計，有助于學生建構化學觀念，形成化學學科思維方式和方法，樹立正確的價值觀，發展化學課程核心素養。

復習課對學生學習起著總結、深化、提升的關鍵作用。復習課應以新的視角和更高的標準重新設定教學目標，建立系統的知識網絡，引導學生對已學過的知識進行深入學習，從而促進知識的結構化、系統化和功能化，使學生的認知水平和價值觀念達到更高的層次?！盎瘜W與社會”主題的知識點淺顯且零散，在復習教學中，教師缺乏對本主題的關注，通常用少量課時帶領學生查看教材中的知識點，并將主要知識點進行簡單串講，而基本不進行系統設計，較少體現本主題的綜合性、實踐性以及時代性等。

二、教學設計思路

在“化學與可持續發展”大概念的統領下，筆者對“化學與社會”進行整體設計，以“杭州亞運會”為主線，設計 “無廢亞運”——新技術節水降耗、“低碳亞運”——新能源零碳排放、“綠色亞運”——新材料環保節約、“食享亞運”——新特色健康安全等4個主要環節，選擇“杭州亞運會”不同場域的真實情境，挖掘適宜的問題，引導學生自主、積極地對問題進行拆解和轉化，引發核心的學習活動，促使學生構建從化學視角分析資源、能源、材料、環境、健康等知識的基本框架，認識化學在促進社會可持續發展中發揮的重要作用，培養 “科學態度與責任”核心素養。教學流程如圖1所示。

三、教學過程

【主題情境】視頻介紹：杭州亞運會踐行“綠色和可持續發展”辦賽理念。

【設計意圖】引入“杭州亞運會”主情境，激發學生學習興趣，從“亞運瞬間”中感受“大國風范”，增強學生民族自豪感和凝聚力。

環節一：“無廢亞運”——新技術節水降耗

【情境】2023年9月30日，全紅嬋在杭州奧體中心游泳館上演“水花消失術”，以接近滿分的成績奪得金牌。該館是亞運會期間產生金牌數量最多的亞運場館。除了金牌，其水處理技術同樣“含金量”極高——池水能在常年不換的情況下依然干凈清澈，甚至可以達到“直飲標準”，每年可節約18萬噸水，相當于4000余名杭州人一年用水量。

【視頻】亞運會奧體中心游泳館的水處理過程。

【問題】如何從“用水大戶”變身“節水標桿”？請繪制處理流程。

【展示】學生繪制的水處理流程（見圖2）。

【活動】鞏固復習水的凈化相關化學知識（沉淀、過濾、吸附、消毒、蒸餾），分析亞運會泳池水處理流程中對應的凈化方法。完成學案，如右表所示。

【過渡】亞運會水處理技術不僅減少了廢水排放，而且節約了寶貴的水資源。

【資料】大型體育賽事往往產生大量建筑垃圾、生活垃圾等固體廢物，既浪費資源，又污染環境。亞運會場館建設過程中遵循“能改不建”的理念，56個競賽場館中44個為改建或臨建，12個新建場館也充分考慮賽后利用。亞運村引進了垃圾分類智能化系統進行實時統計分析，生活垃圾回收利用率達74.8%，易腐垃圾資源化利用率為100%。

【布置任務】課后查閱資料，了解亞運會中產生的氣體廢棄物是如何處理的。

【總結】利用化學知識，可以發展節水新技術，同時減少固體廢物的產生，防治環境污染。我們應該主動踐行節約資源環境友好的生活方式，樹立人與自然和諧共生的綠色發展觀。

【設計意圖】教材中沒有開設專門的章節進行環境教育，本環節以“泳池水處理技術”為載體，將水資源、水污染、水凈化相融合，向學生滲透節約資源、環境保護意識。通過觀看水處理過程視頻、繪制凈水流程圖，學生的信息提取和歸納總結能力得以提升。通過對比凈水基本原理和實際處理過程的異同，學生體會到實際問題的解決并非是知識的簡單套用，而是對知識運用的進階過程。課后查閱資料的作業設置，可提高學生通過技術手段獲取信息的自主學習能力，促使其科學探究與實踐核心素養得以培養。

環節二：“低碳亞運”——新能源零碳排放

【情境】“薪火”喻意著中華文明薪火相傳，源自中華五千年文明史的良渚文化，亞運會火炬造型向世界展現中國設計的獨特創意和中國制造的硬核力量。

【教師】如果你是火炬燃料的設計工程師，你會考慮哪些因素？

【學生】燃料的來源、成本;對環境的影響;運輸、儲存安全等。

【教師】我們之前了解過哪些燃料？各有哪些優缺點？

【生1】煤，儲量大、熱值高，但不可再生，燃燒產生大量二氧化碳、有害氣體和顆粒物，溫室效應嚴重、污染環境。

【生2】石油，熱值高，但不可再生、能源利用率低、污染環境。

【生3】天然氣，較為清潔環保，但會導致溫室效應。

【生4】氫氣，燃燒產物只有水——最清潔的能源，熱值高，但制取成本高，易燃易爆、運輸和儲存困難。

【生5】乙醇，添加到汽油中能適當節省石油資源，減少汽車尾氣污染，但存在糧食安全問題。

【生6】一氧化碳，燃燒放熱多，但有毒。

【生7】沼氣，可再生、經濟實惠、環保，但沼氣池的建設需要專業知識和技術且需要定期清理和維護。

【生8】可燃冰，較為清潔環保，但會導致溫室效應且開采困難。

【設計意圖】從能源安全使用、環境影響、物質及其化學反應等多角度，對能源使用中的問題進行綜合全面的分析，形成化學觀念。培養學生運用分類、比較、總結、歸納等方法認識燃料及其變化，形成一定的證據推理能力，發展科學思維的核心素養。

【過渡】“能源不可能三角理論”是指一種能源不可能同時兼顧環保、成本低、使用安全等條件。在本次亞運會中，科學家是如何解決這些問題的？火炬的燃料到底是什么？

【資料】甲醇是清潔的煤、便宜的油、簡裝的氣、移動的電、液態的氫，是全球公認的新型清潔綠色能源。

【視頻介紹】零碳甲醇——利用焦爐氣中的氫氣與從工業尾氣中捕集的二氧化碳結合而成。

【教師】根據資料和視頻，分別寫出零碳甲醇合成、燃燒的化學方程式。

【學生】 CO2+3H2 " " " " CH3OH+H2O

2CH3OH+3O2 " " " "2CO2+4H2O

【追問】 “零碳甲醇”是如何實現零碳的？

【學生】從生產甲醇到燃燒甲醇，消耗和產生的二氧化碳量相等。

【設計意圖】從“低碳亞運”的角度，感受化學反應的應用價值。依托零碳甲醇概念，強化化學方程式的書寫，進一步幫助學生深化守恒思想，發展探究化學反應規律的能力，深化分析推理的科學思維。

【教師】吉利控股集團和河南順成集團共同投資的全球首個十萬噸級綠色低碳甲醇工廠在安陽正式投產，假設你是工廠的總工程師，若生產10萬噸零碳甲醇可以消納多少二氧化碳？

【學生】學生計算過程（見圖3）。

【設計意圖】選擇實際生產中零碳甲醇制備、轉化的問題，引導學生在角色創設中體會定量研究的真實需求、意義和價值，激發學生的學習驅動力。

【追問】總結零碳甲醇有哪些優點？

【學生】甲醇在常溫常壓下為液態，儲運環節更安全;制取和燃燒過程中二氧化碳零排放比較環保;使用焦爐氣中的氫氣制取，成本低。

【前景】甲醇破解了“能源不可能三角理論”，它將迎來時代性發展，或將改變現有的新能源市場格局，有力緩解我國的能源安全問題。

環節三：“綠色亞運”——新材料環保節約

【情境】從亞運禮器到場館建設，從生活耗材到運動裝備，杭州亞運會上應用了多種新型材料，詮釋了“綠色、可持續發展”的辦賽理念。

【教師】亞運會中應用了哪些新型材料？這些材料具有哪些性能？

【活動展示】分組匯報課前收集的亞運會所使用的新型材料的信息。

【小組1】亞運火炬——“薪火”，金屬部分采用1070鋁合金，質感輕盈，便于手持。

【小組2】場館的地面采用石墨烯納米防滑涂層。石墨烯是一種由單層碳原子以蜂窩狀排列構成的二維碳材料，具有優異的機械強度和阻隔性，能減少運動員摔倒的風險。

【小組3】競賽自行車整體車架采用碳纖維，具有輕質、高強度、耐磨損、安全性能好的優點。

【小組4】場館的隔墻采用節能墻體材料——ALC板材，以粉煤灰（或硅砂）、水泥、石灰等為主原料，重量僅為傳統材料的三分之一，有效減輕墻體結構自重，高強耐用，在生產和使用中不產生有毒氣體。

【小組5】場館頂部采用四氟乙烯膜覆蓋，它是一種新型高分子聚合物，具有耐高溫、耐腐蝕，輕盈柔性好等特點，能夠保證自然采光，降低室內能耗。

【小組6】運動員房間的漱口杯、衣架均為麥秸稈材質，耐高溫、成本低，可降解，韌性好，不含重金屬，環保。

【小組7】低碳餐具套裝利用聚乳酸等全降解材料生產加工而成，具有良好的耐水性，可降解，對環境無污染。

【教師】將以上材料進行分類，并畫出材料分類的知識結構圖。

【活動】學生繪制的材料分類結構圖（見圖4）。

【設計意圖】學生能合理利用網絡資源，并運用分類、歸納、概括等方法從中獲取有用信息;加強小組協作，在與他人進行交流和分享的過程中提高信息整合、輸出等學科關鍵能力。學生感受到化學在新型材料制備方面的重要作用，同時培養節能低碳、節約資源、保護環境等“科學態度和社會責任”核心素養。

【展望】材料是社會進步的物質基礎，利用化學知識開發出環境友好材料對節約資源、保護環境、維持生態平衡至關重要，是實現可持續發展的有力保證。

環節四：“食享亞運”——新特色健康安全

【情境】杭州亞運會吸引了來自亞洲各國的優秀運動員。為了確保運動員在比賽期間能夠保持良好的競技狀態，提供科學、合理的飲食至關重要。

【教師】運動員的飲食要滿足哪些要求？

【學生】營養全面;嚴格控制飲食安全;不要引入食源性興奮劑;容易消化;符合不同國家的飲食習慣等。

【展示】為了歡迎各國運動員，餐廳準備一大波傳承浙菜文化，彰顯東道主熱情的特色菜品。其中的一套食譜包含菜品：米糕、龍井蝦仁、東坡肉、西湖莼菜湯和楊梅。

【教師】分析該套食譜是否營養全面，不同菜品分別富含哪些營養物質？

【學生1】該套食譜營養全面，米糕富含糖類，是主要的供能物質;龍井蝦仁中富含蛋白質，具有構成組織成分、促進生長發育、生成各種酶和激素等重要作用;東坡肉中富含油脂，是重要的備用能源;西湖莼菜湯和楊梅中富含維生素，具有調節新陳代謝，預防疾病，維持身體健康的重要作用。

【學生2】這些菜品中還含有無機鹽和水，對于維持人體的生命活動也具有重要意義。

【設計意圖】從定性的角度簡單評價一套食譜的營養價值，考查學生對知識的掌握程度。以杭州特色菜品活躍課堂氣氛，讓學生積極參與其中，意識到營養均衡的重要性并培養良好的飲食習慣，促進自身健康成長。

【過渡】為了保障參賽運動員吃得健康、吃得安心，組委會在食品采購、加工、儲存環節采取了諸多措施確保運動員飲食安全。

【教師】但是，隨著手機短視頻的興起，“舌尖上的謠言”層出不窮，這不僅引發消費者恐慌，也給相關產業帶來極大損失。謠言止于智者，請利用所學知識，對以下的信息進行科學判斷，做謠言粉碎機。

【網絡信息】食品安全謠言（1）食品添加劑有害健康;（2）純手工制作的食品對身體更好;（3）人體缺少必需的微量元素會得病，應盡可能多吃含有這些元素的營養補劑。

【學生1】食品添加劑指為改善食品品質以及防腐、保鮮等需要而加入的人工合成或天然物質。食品添加劑不等于違法添加物，按照國家標準添加是安全的。

【學生2】食品工業的整個生產過程都有嚴格的質量控制，小規模家庭純手工制作食品缺乏監管，沒有食品添加劑更容易出現腐敗變質，反而增加了安全風險。

【學生3】過量攝入微量元素會影響身體健康，如過多攝入碘會引起甲狀腺腫大、過多攝入硒會中毒。

【設計意圖】能積極參與社會熱點中有關食品安全問題的媒體信息的評論。通過謠言粉碎機，知道國家在食品安全等方面的法律法規，增強遵紀守法、自我保護及維護社會安全的意識。學會用一分為二的觀點看待元素對人體健康的影響。培養學生獨立思考，解決問題的能力。

【總結】全面的營養可以確保運動員良好的競技狀態，我們在生活中也要保證營養均衡，同時要用科學的知識、理性的態度甄別網絡上關于食品的信息，做謠言的終結者。

四、教學反思

本節課基于“化學與可持續發展”大概念，依托具有綜合性和時代性的真實情境，精心設計四個環節展開教學，重新整合初中階段資源與環境、能源、材料、健康核心知識，通過核心問題驅動，開展多元融合、有效互動的沉浸式活動，激發學生學習興趣，引導學生在問題解決和活動開展中，完成對原有零散知識的整合和結構化，體現復習課的價值和功能，培育“科學態度與責任”的核心素養，充分彰顯化學學科的育人價值。反思整節課，環節一的復習沒有充分開展，因為查閱資料有限和課堂時間的限制，對固體廢棄物和空氣污染復習的不夠充分。環節三小組展示過程不夠充分，一些環保材料沒有分享。