基于化學(xué)學(xué)科觀念培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

[摘要] 以“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”為例開展培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科觀念的課堂教學(xué)，學(xué)生了解化學(xué)方程式的含義，利用已有知識(shí)更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)之間存在的質(zhì)量關(guān)系;學(xué)習(xí)如何利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)中元素不變和質(zhì)量守恒的理解，形成“元素觀”“守恒觀”等學(xué)科基本觀念。

[關(guān)鍵詞] 化學(xué);學(xué)科觀念;教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)分析

“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”是人教版化學(xué)教材九年級(jí)上冊(cè)第五章課題3的內(nèi)容，屬于課標(biāo)中一級(jí)主題“物質(zhì)的化學(xué)變化”中的內(nèi)容。該主題建議化學(xué)教師教學(xué)緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，使學(xué)生真切地感受到發(fā)生的化學(xué)變化，從而引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的規(guī)律，初步了解化學(xué)變化研究的科學(xué)方法;通過(guò)具體而生動(dòng)的化學(xué)變化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，從而逐步形成“物質(zhì)可以變化”的學(xué)科觀點(diǎn)。

在前兩節(jié)的基礎(chǔ)上，教師安排學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)變化中存在一定的質(zhì)量關(guān)系，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化遵循質(zhì)量守恒定律;并能依據(jù)質(zhì)量守恒定律來(lái)正確書寫化學(xué)方程式。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生再通過(guò)模仿、分析比較等方法學(xué)習(xí)利用化學(xué)方程式簡(jiǎn)單計(jì)算，認(rèn)識(shí)到定量研究化學(xué)變化在化學(xué)與生活中的重要作用，形成化學(xué)學(xué)科物質(zhì)“變化觀”。

學(xué)生在前四章已經(jīng)掌握了利用化學(xué)方程式計(jì)算化合物中某些元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的解題技巧，第五章還學(xué)習(xí)了質(zhì)量守恒定律的運(yùn)用和正確書寫化學(xué)方程式。因此，課堂教學(xué)中可以將這三者融合起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生以“化學(xué)計(jì)量”為主線建構(gòu)新的化學(xué)學(xué)科觀念知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)中“元素不變”和“質(zhì)量守恒”的理解，漸漸形成“元素觀”“守恒觀”等化學(xué)學(xué)科基本觀念。

[教學(xué)目標(biāo)]

1.尋找化學(xué)方程式中“量”的信息，體會(huì)從定量的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化;2.利用解題方法的討論，認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化中存在一定“量”的關(guān)系，并能從元素的觀點(diǎn)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)。

[重點(diǎn)難點(diǎn)]

1.從定量的角度更好地理解化學(xué)反應(yīng)，探究利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的方法;2.建立化學(xué)反應(yīng)中的元素守恒思想。

[教學(xué)流程]

二、教學(xué)過(guò)程

1.導(dǎo)入：視頻教學(xué)激發(fā)學(xué)生興趣

[活動(dòng)1]引入氫能源汽車視頻，提問(wèn)學(xué)生綠色鋼瓶中裝的是什么物質(zhì)。

問(wèn)題：（1）氫氣怎么樣獲??？（2）如何正確寫出制取氫氣的化學(xué)方程式？（3）如果要制取4 kg的氫氣，需要消耗水的質(zhì)量至少是多少？

[設(shè)計(jì)意圖]在激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)，引出了本節(jié)課的“主角”——?dú)淠芷嚕瑸檎?jié)課后面學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容埋下伏筆，讓學(xué)生感受到化學(xué)就在我們身邊。在復(fù)習(xí)舊知的同時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容的必要性。

2.探究活動(dòng)一：尋找化學(xué)方程式中“量”的信息

[活動(dòng)2]用紅色磁鐵釘代表氧原子模型、藍(lán)色磁鐵釘代表氫原子模型，要求學(xué)生在白磁板上搭出這個(gè)化學(xué)方程式的微觀示意圖。

問(wèn)題：（1）觀察搭建的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，每2個(gè)水分子分解生成氫分子的數(shù)量是多少？生成氧分子的數(shù)量是多少？（2）上述反應(yīng)中水分子、氫分子和氧分子的數(shù)量比是多少？（3）反應(yīng)中微觀粒子的數(shù)量比等于化學(xué)方程式中什么數(shù)之比？

學(xué)生小組分工合作動(dòng)手搭建水分子分解的微觀示意圖，仔細(xì)觀察和思考后回答問(wèn)題。通過(guò)討論和交流，對(duì)依據(jù)化學(xué)方程式分析量的關(guān)系形成初步感悟。

[設(shè)計(jì)意圖]通過(guò)搭建微觀示意圖，讓學(xué)生直觀感知微觀方面的知識(shí)。在前面所學(xué)微觀知識(shí)的基礎(chǔ)上讓學(xué)生進(jìn)一步從“粒子數(shù)量”的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，知道粒子的數(shù)量比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。通過(guò)初步認(rèn)識(shí)化學(xué)變化中微觀粒子之間存在一定的數(shù)量關(guān)系，學(xué)生逐步建立微粒觀。

[活動(dòng)3]投影氫和氧的相對(duì)原子質(zhì)量的近似值，得出原子質(zhì)量很小的結(jié)論。從已知水由大量水分子構(gòu)成，延伸到氫氣由大量氫原子構(gòu)成、氧氣由大量氧原子構(gòu)成。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)微觀粒子之間存在一定的數(shù)量關(guān)系，化學(xué)變化中宏觀物質(zhì)間也存在一定的質(zhì)量關(guān)系。

問(wèn)題：（1）在這個(gè)分解反應(yīng)中，水分子、氫分子以及氧分子三種分子的個(gè)數(shù)比是2：2：1，那么該分解反應(yīng)中三種物質(zhì)水、氫氣、氧氣的質(zhì)量比呢？（2）應(yīng)該怎么計(jì)算該化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量比？

學(xué)生經(jīng)過(guò)宏觀和微觀相結(jié)合的比較、分析、計(jì)算回答問(wèn)題。通過(guò)討論和交流，對(duì)依據(jù)化學(xué)方程式分析量的關(guān)系形成初步感悟。

[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化中宏觀物質(zhì)之間質(zhì)量關(guān)系是存在的，學(xué)會(huì)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中每種物質(zhì)的質(zhì)量比，深刻體會(huì)微觀粒子的數(shù)量關(guān)系與宏觀物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系之間的關(guān)聯(lián)。讓學(xué)生更好地感受從微觀到宏觀的過(guò)程，進(jìn)一步體驗(yàn)從微觀認(rèn)識(shí)問(wèn)題的必要性。

3.探究活動(dòng)二：學(xué)習(xí)依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的方法

[活動(dòng)4]通過(guò)問(wèn)題串讓學(xué)生感受化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，幫助學(xué)生建立對(duì)化學(xué)計(jì)算過(guò)程的正確認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)有關(guān)化學(xué)物質(zhì)質(zhì)量的正確計(jì)算。

問(wèn)題：（1）計(jì)算出相關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量。

（2）以上計(jì)算的依據(jù)是什么？

（3） 制取4 kg的氫氣，至少需要消耗水的質(zhì)量是多少？

學(xué)生自己按照課本例題的解題樣式，在導(dǎo)學(xué)案上寫出該題完整的解題步驟。

師生互動(dòng)：（1）學(xué)生說(shuō)解答過(guò)程，教師板書;（2）其

他學(xué)生補(bǔ)充、討論出完整的解答格式和解題時(shí)的注意事項(xiàng);（3）師生共同總結(jié)解題的步驟。

[活動(dòng)5]投影例題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決實(shí)際問(wèn)題。

例題：電解氧化鋁10.2 t理論上可以生產(chǎn)出鋁的質(zhì)量是多少？

學(xué)生思考，動(dòng)筆計(jì)算后回答。

師生互動(dòng)：（1）投影兩份學(xué)生的解答過(guò)程，其他學(xué)生“找不同”;（2）相鄰的學(xué)生之間互相“找不同”。

[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)后取得的進(jìn)步，認(rèn)識(shí)到可以依據(jù)物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，同時(shí)進(jìn)一步體會(huì)化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)解題的格式，鍛煉學(xué)生的交流、表達(dá)能力。

4.探究活動(dòng)三：尋找計(jì)算的其他方法

[活動(dòng)6]引導(dǎo)學(xué)生從其他角度思考解決探究活動(dòng)二的問(wèn)題，通過(guò)討論認(rèn)識(shí)到從元素角度分析化學(xué)變化可以更方便解決此類問(wèn)題。

問(wèn)題：（1）從元素的角度分析化學(xué)方程式，氧化鋁中鋁元素全部轉(zhuǎn)化為什么物質(zhì)？（2）氧化鋁中鋁元素的質(zhì)量與生成的單質(zhì)鋁質(zhì)量之間關(guān)系如何？（3）如何計(jì)算10.2 t氧化鋁中鋁元素的質(zhì)量？（4）計(jì)算的主要依據(jù)是什么？（5）如何計(jì)算出同時(shí)生成的氧氣質(zhì)量呢？

學(xué)生思考回答，提升化學(xué)思維。

[設(shè)計(jì)意圖]教師應(yīng)從學(xué)生已有的知識(shí)出發(fā)，逐步引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)變化中元素質(zhì)量不變的思想來(lái)解答問(wèn)題，進(jìn)一步體會(huì)到化學(xué)變化中元素守恒的觀念。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，要應(yīng)用化學(xué)變化首先要認(rèn)識(shí)、研究化學(xué)變化。

5.探究活動(dòng)四：利用化學(xué)方程式簡(jiǎn)單計(jì)算解決問(wèn)題

[活動(dòng)7]投影例題，播放視頻，使學(xué)生了解不同解法的差異。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同解法差異的本質(zhì)原因，即指向解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵——元素守恒思想。根據(jù)“利用化學(xué)方程式判斷元素的變化情況”，突出化學(xué)方程式在解決簡(jiǎn)單計(jì)算問(wèn)題中的作用。

例題：化學(xué)實(shí)驗(yàn)室用含H2O2 3.4 g的過(guò)氧化氫溶液來(lái)制取氧氣，最多可以產(chǎn)生多少氧氣？

學(xué)生比較兩種解法的差異，尋找差異的原因和正確解決問(wèn)題的方法。

[設(shè)計(jì)意圖]學(xué)生根據(jù)自己的體會(huì)自主選擇解題的方法，進(jìn)一步運(yùn)用“量”的關(guān)系來(lái)解決問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生將化學(xué)方程式的計(jì)算、化學(xué)式的計(jì)算融合起來(lái)，提升了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算思維，更好地領(lǐng)悟元素守恒思想的運(yùn)用。

6.總結(jié)：升華知識(shí)，重申重難點(diǎn)

[活動(dòng)8]讓學(xué)生明確化學(xué)變化中量之間的關(guān)系，并對(duì)化學(xué)變化開展進(jìn)一步的定量研究，以更好地認(rèn)識(shí)、控制和利用化學(xué)變化，解決生活、生產(chǎn)以及科學(xué)研究中的某些具體問(wèn)題。

[設(shè)計(jì)意圖]初步建立從定量的角度研究化學(xué)變化的意識(shí)。加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)中元素不變和質(zhì)量守恒的理解，逐步形成“元素觀”“守恒觀”等學(xué)科基本觀念。

三、教學(xué)拓展

“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”教學(xué)關(guān)鍵是讓學(xué)生自己獨(dú)立思考、探究，得出從定性到定量的解題思路與方法。再?gòu)囊褜W(xué)的有關(guān)化學(xué)式計(jì)算入手，找出隱含在化學(xué)方程式中的物質(zhì)間數(shù)量關(guān)系，歸納出利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的思路和方法，深刻地領(lǐng)悟化學(xué)變化中的元素守恒思想。教師在化學(xué)方程式計(jì)算方法教學(xué)的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格要求解題格式與解題步驟，這樣可以更好地培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。

1.創(chuàng)設(shè)情境，深化學(xué)習(xí)體悟

創(chuàng)設(shè)一系列的情境，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且還讓學(xué)生潛移默化地深刻體驗(yàn)到：利用化學(xué)方程進(jìn)行的簡(jiǎn)單計(jì)算，不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，而是建立在對(duì)化學(xué)變化中“量”的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上。定量分析化學(xué)變化在生活、生產(chǎn)和科研中有著重要意義，要從定量的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的必要性。

2.比較討論，促進(jìn)微觀認(rèn)知

通過(guò)歸納比較和交流討論，教師要引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的各粒子間的數(shù)量關(guān)系，確定宏觀物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，從而得出化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)。學(xué)生經(jīng)歷了從微觀本質(zhì)思考問(wèn)題的化學(xué)學(xué)科思維過(guò)程，進(jìn)一步從微觀角度、元素角度、定量角度等不同的方面認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，有效地促進(jìn)基于元素觀、微粒觀和變化觀的認(rèn)知方法的建構(gòu)。

3.引導(dǎo)思維，理解化學(xué)本質(zhì)

對(duì)于計(jì)算解題方法與思路的討論，不能只停留在計(jì)算的基本格式上，教師需要發(fā)展學(xué)生的思維能力，將宏觀與微觀、定性與定量在化學(xué)學(xué)習(xí)中融為一體，引導(dǎo)學(xué)生在“微觀粒子間的數(shù)量關(guān)系、宏觀物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系、化學(xué)變化前后元素質(zhì)量不變”三個(gè)方面對(duì)化學(xué)變化的本質(zhì)有更深刻的理解。

4.開發(fā)教材，滲透研究方法

基于學(xué)科觀念方法教學(xué)的需要，教師要適時(shí)對(duì)教材進(jìn)行二次開發(fā)和利用，在真實(shí)的情境中引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)。這些情境包括了生活與實(shí)驗(yàn)、科技與社會(huì)等方面，旨在開闊學(xué)生的眼界，讓其感受化學(xué)學(xué)科的魅力。在進(jìn)行學(xué)科觀念教學(xué)的同時(shí)，注重科學(xué)研究方法的引領(lǐng)，讓學(xué)生體驗(yàn)到定量研究化學(xué)變化的價(jià)值所在，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)研究的正確方法。

5.融合實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)學(xué)科價(jià)值

教學(xué)中，教師要以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。要將化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器生活化，拉近科學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)探究無(wú)處不在;同時(shí)將化學(xué)計(jì)量與化學(xué)實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合，還原真實(shí)情景，使學(xué)生一方面進(jìn)一步感知化學(xué)變化的魅力，另一方面也體驗(yàn)到化學(xué)計(jì)量的實(shí)際意義和價(jià)值。

采有余? ?江蘇省南京市揚(yáng)子第一中學(xué)松楊路分校。