以二氧化碳的產生為主線培養(yǎng)學生能力與責任的教學策略

周淑晶 操強 馮艷茹 欒芳 李進京

摘要：能力與責任是社會主義建設者和接班人必備的品質。文章以中學化學二氧化碳的教學為重點，以二氧化碳的產生為主線設計教學方案，通過學生預習，組織課堂討論、指導分析等教學策略。實現(xiàn)教與學的有效互動，激發(fā)學生的學習興趣，調動學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生的綜合能力，提高環(huán)境保護意識，增強社會責任感。

關鍵詞：能力培養(yǎng);責任意識;教學策略

文章編號：1008-0546（2020）10-0024-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.10.006

2018年習近平主席在全國教育大會上明確指出：我國教育的根本任務是培養(yǎng)社會主義建設者和接班人，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環(huán)節(jié)，學科體系、教學體系、教材體系、管理體系要圍繞這個目標來設計，教師要圍繞這個目標來教，學生要圍繞這個目標來學。中學化學教師如何設計課堂教學，在完成課程知識目標的同時，實現(xiàn)育人目標，非常重要。早在2016年，國務院在《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》中明確提出：到2020年，單位國內生產總值二氧化碳排放比2015年下降18%[1]。2019年在第25屆聯(lián)合國氣候變化大會上，中國表示將堅定不移實施應對氣候變化國家戰(zhàn)略，與各方一道應對全球氣候變化、共謀全球生態(tài)文明建設、構建人類命運共同體。2020年在全國生態(tài)環(huán)境保護工作會議上生態(tài)環(huán)境部部長李干杰指出，要確保實現(xiàn)污染防治攻堅戰(zhàn)階段性目標，在部分地區(qū)和重點行業(yè)啟動二氧化碳達峰行動等等?？梢姸趸荚谏鷳B(tài)環(huán)境保護中的重要作用。而二氧化碳恰巧是初中化學教材（人教版）九年級上冊第六單元的教學內容之一[2]，學生也熟知“溫室效應”產生的原因之一是空氣中二氧化碳的含量增加。以此為切入點，以二氧化碳的產生為主線，研究設計教學策略，努力調動學生學習的積極性和主動性，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合素質，同時將減少二氧化碳的排放、保護環(huán)境的理念深深烙印在學生的腦海中，這對培養(yǎng)富有社會責任感的未來建設者和接班人具有非常重要的意義。

一、以“溫室效應”為切入點，激發(fā)學生的學習興趣

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2010-2020年）明確指出，義務教育階段注重品行培養(yǎng)，激發(fā)學習興趣[3]。興趣是最好的老師，由于二氧化碳是產生“溫室效應”的主要元兇，而溫室效應將會導致全球變暖、海平面上升、冰川融化、淹沒土地、侵蝕海岸、病蟲害增多等等。據(jù)此，激發(fā)學生的學習興趣。指導學生預習初中化學教材（人教版）九年級上冊教材，引導學生主動學習，積極查閱教材，梳理出二氧化碳的10種產生途徑，即（1）炭燃燒生成二氧化碳;（2）-氧化碳燃燒生成二氧化碳;（3）氧化銅與炭高溫加熱反應生成二氧化碳;（4）氧化銅與一氧化碳加熱反應生成二氧化碳;（5）三氧化二鐵遇炭高溫加熱反應生成二氧化碳;（6）三氧化二鐵與一氧化碳加熱反應生成二氧化碳;（7）乙醇燃燒生成二氧化碳;（8）碳酸鈣（大理石或石灰石的主要成分）與鹽酸反應生成二氧化碳;（9）天燃氣、石油、煤等化石燃料燃燒生成二氧化碳;（10）人和動植物呼吸產生二氧化碳。

二、繪制二氧化碳的產生示意圖，培養(yǎng)學生歸納總結能力

學生對于所學內容及時進行歸納總結，有利于知識理解和掌握，使基礎知識更加牢固，脈絡更加清晰[4]。學生通過預習，梳理了二氧化碳的10種產生途徑，再讓學生用簡化反應方程式的形式練習繪圖，用圖示式表示出二氧化碳的產生過程，圖示要簡練、清晰（圖1）。通過繪圖，總結分析不同途徑的特點，并進行歸納整理，由此可以培養(yǎng)學生的歸納總結能力。

三、小組討論二氧化碳的產生過程，培養(yǎng)學生思維能力

發(fā)展學生智力是教學的重要任務之一，而思維能力正是智力系統(tǒng)的核心[5]，因此，培養(yǎng)思維能力是發(fā)展學生智力的重要途徑。通過課堂討論的形式，充分發(fā)揮學生的主體作用，提高主動參與意識，促使學生積極思考，進而培養(yǎng)其思維能力。

1.以二氧化碳的10種產生途徑為基礎，將學生分成小組，然后組織學生分組討論，思考產生二氧化碳的每個途徑中，除了二氧化碳以外的其它產物種類、數(shù)量、狀態(tài)。

2.討論將產物進行分離的方法及難易程度，分析其它產物的可利用價值。

3.分析二氧化碳的產生途徑所涉及的化合反應、分解反應、還原反應等反應類型，比較不同反應的特點。

四、開展實驗探究，培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個民族不竭的動力源泉，教學過程中把創(chuàng)新教育理論和學生的創(chuàng)新學習結合起來，把創(chuàng)新的理念貫穿于教學的始終。而化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗是化學教育最有效的一種教學形式，它可以幫助學生建立和鞏固化學基本概念和基本理論，學會設計實驗方案。為此，通過教師演示實驗，引導和鼓勵學生模仿、創(chuàng)新，進一步激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力。

1.教師演示實驗，學生觀察實驗室用碳酸鈣（大理石或石灰石的主要成分）與鹽酸反應制取二氧化碳的實驗過程，使學生認識反應的儀器、裝置，了解儀器的功能作用;分析所選原料的特點。

2.結合碳酸鈣與鹽酸反應用于實驗室制取二氧化碳的方法，引導學生思考，設計可用于實驗室制備二氧化碳的其它方法，既可以從選用原料方面考慮，也可以從實驗裝置的角度考慮，不限定條件，鼓勵學生充分發(fā)揮自己的想象力，努力創(chuàng)新。

3.組織學生對設計的不同方案進行研討，分析對比方案的優(yōu)缺點，探討可行性，從而培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力。

五、分析制取反應過程，增強學生的社會責任感

社會主義建設者和接班人必須具備高度的社會責任感，在化學教學中將化學學習和環(huán)保意識的培養(yǎng)相結合，觸發(fā)學生的情感，使學生認識到當前環(huán)境問題的嚴重性，辯證看待化學與環(huán)境的關系，并利用所學知識解決實際問題，培養(yǎng)學生端正的環(huán)保態(tài)度及解決環(huán)境問題的能力，最終實現(xiàn)人與社會的和諧發(fā)展。

1.對比制取二氧化碳的反應原料價格，計算各制取方法的原料成本，分析制取方法的價格優(yōu)勢，引導學生在同等條件下，選擇制取成本低的原料，以創(chuàng)造更多的經濟價值。

2.對比反應條件需要消耗的能量，比較高溫加熱和室溫反應的能量差異，分析能量消耗的高低對環(huán)境和經濟的影響，引導學生在未來的學習和生活中盡量減少對能源的消耗，進而減少對環(huán)境的影響。

3.分析制取原料和其它產物的毒性作用，比較不同毒性物質對環(huán)境與健康的影響。通過分析比較，引導學生初步認識化學與環(huán)境、化學與資源、化學與人類健康的關系，初步樹立科學發(fā)展觀，增強對自然和社會的責任感。

六、教學設計方案

1.激發(fā)學生學習興趣培養(yǎng)歸納總結能力

【師】提問學生：哪位同學聽說過“溫室效應”？什么是“溫室效應”？你能說出“溫室效應”對人類和環(huán)境的影響嗎？由此引出“通過哪些途徑能夠產生二氧化碳？”的議題，然后請同學們課后預習，要求仔細閱讀教材，也可以查閱資料，梳理出教材中展示的產生二氧化碳的各種方法。在下次課堂上提問，要求學生說出有哪些途徑能夠產生二氧化碳。

【生】學生說出能夠產生二氧化碳的途徑或方法。

【師】要求學生用圖示表示二氧化碳的產生途徑，力求簡潔、清晰、明了。

【生】展示自己繪制的圖示。

【師】對學生的圖示進行總結點評，比較示意圖的效果。

2.培養(yǎng)學生思維能力和實驗創(chuàng)新能力

【師】將學生分成10組，每組針對一條途徑進行討論：討論每個產生途徑中產物的種類、數(shù)量、狀態(tài)？產物怎樣進行分離？哪種的產物分離容易？除二氧化碳以外的其它產物的可利用價值有哪些？

【生】學生分組開始討論。

【師】學生討論結束，教師讓每組派一名同學匯報討論結果，然后教師進行補充說明。

【生】（1）炭燃燒生成途徑的優(yōu)點是直接生成二氧化碳氣體，缺點是不充分燃燒時還會產生一氧化碳氣體，產物不容易分離;（2）-氧化碳燃燒途徑的優(yōu)點是沒有其它物質產生;（3）乙醇燃燒途徑的優(yōu)點是生成氣體二氧化碳和液體水，產物容易分離;水可回收再利用;（4）氧化銅遇炭高溫加熱反應途徑的優(yōu)點是生成二氧化碳氣體和銅固體，產物容易分離;（5）氧化銅與一氧化碳加熱反應途徑的優(yōu)點是生成二氧化碳氣體和銅固體，產物容易分離;（4）和（5）都產生銅，銅是一種常用的貴金屬，有很多用途，比如水龍頭、鑰匙、電線等;（6）三氧化二鐵遇炭高溫加熱反應途徑的優(yōu)點是生成二氧化碳氣體和鐵固體，產物容易分離;（7）三氧化二鐵與一氧化碳加熱反應途徑的優(yōu)點是生成二氧化碳氣體和鐵固體，產物容易分離;（6）和（7）都產生鐵，鐵在生活中有很多用途，如鐵門、鐵鎖、鐵管、刀具等等;（8）碳酸鈣（大理石或石灰石的主要成分）與鹽酸反應的優(yōu)點是生成二氧化碳氣體、氯化鈣和水液體，產物容易分離;氯化鈣可用作融雪劑，無水氯化鈣可用作干燥劑等;（9）天燃氣、石油、煤的燃燒途徑的缺點是生成二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等多種氣體，產物不易分離;（10）人和動植物的呼吸產生二氧化碳途徑的缺點是產生多種氣體，不易分離。

【師】將10種途徑及產物用表格匯總展示給學生（表1）。

引導學生結合上表分析、判斷二氧化碳的產生途徑所涉及的反應類型，對比總結不同類型反應的特征。炭和氧氣燃燒生成二氧化碳的反應以及一氧化碳和氧氣點燃生成二氧化碳的反應均為化合反應，化合反應的特征是“多合一”;碳酸鈣與稀鹽酸反應生成碳酸，碳酸加熱生成二氧化碳的反應是分解反應，分解反應的特征是“一變多”;氧化銅、三氧化二鐵與炭在高溫條件下反應、氧化銅、三氧化二鐵與一氧化碳的加熱反應均為還原反應，還原反應的特征是“失去氧”，與氧化反應相反。

【師】教師進行演示實驗：用大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳。讓學生觀察、記錄，說出二氧化碳無色、無味、比空氣重等性質。請學生根據(jù)教師的演示，設計制取二氧化碳的新方法、新裝置，引導學生選擇方法簡便、操作簡單、裝置簡易的實驗裝置，用反應方程式和繪圖表示。激發(fā)學生的探究欲望，增強創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力。

【生】學生課后查閱資料，設計實驗方案或實驗裝置，學生展示實驗方案或實驗裝置。

【師】組織學生討論，比較分析學生的設計方案和實驗裝置的優(yōu)缺點、可操作性，選出最優(yōu)化的實驗方案或改進的實驗裝置。

【師】給學生提供制取二氧化碳不同途徑所涉及的原料價格，讓學生課后針對不同途徑分組，計算制取lOOg二氧化碳需要消耗的原料成本。

【生】學生分別匯報制取lOOg二氧化碳需要消耗的原料成本，根據(jù)消耗成本的高低，進行排序，得出不同制取途徑的價格優(yōu)勢。

【師】引導學生在選擇物質的制取方法時，應考慮成本較低的原料，通過降低成本進而提高生產效益。

3.培養(yǎng)學生節(jié)能環(huán)保意識和社會責任感

【師】請學生討論制取二氧化碳的途徑需要消耗能量的差異，比較各產生途徑需要能量的大小，分析消耗的能量大小對環(huán)境和經濟的影響，從能量消耗的角度，說明選擇哪種方法制取二氧化碳比較合理。

【生】針對制取二氧化碳的途徑需要消耗的能量分組討論，比較高溫、加熱、室溫反應條件的能量大小，分析哪種條件消耗的資源少。

【師】提問學生，根據(jù)學生回答總結、指導、討論結果，使學生明確高溫反應和點燃反應所需要的能量高，能量高的反應消耗的資源多，成本也高，引導學生應選擇耗能低的反應更合理。

【師】請學生說出原料和產物的毒性作用，比較不同制取途徑用到的原料和產物的毒性大小。

【生】討論二氧化碳不同制取途徑所涉及物質的毒性，分析對環(huán)境與健康的影響。

【師】引導學生在化合物的制取時，要減少對環(huán)境的污染，降低對人類健康的危害。不能單純追求經濟利益，以犧牲環(huán)境和健康為代價，維護生態(tài)和人類健康安全。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國務院，國務院關于印發(fā)“十三五”控制溫室氣體排放工作方案的通知[EB/OL].[2016-10-27].http：//www.gov.cn/zhenge e/content/2016- ll/04/e ontent_5 128619.htm

[2]課程教材研究所，化學課程教學研究開發(fā)中心.化學·九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2006：107-117

[3] 中華人民共和國教育部，國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010- 2020年）[EB/OL].[2010- 07-29l.http：//www.gov.e n/j rzg/2010-07/29/content_1667 143.htm

[4]郭麗國.生物教學中培養(yǎng)學生歸納總結能力的體會[J].科學教育，2011（5）：16-17

[5]王道俊，郭文安.教育學[M].北京：人民教育出版社，2016：151