核心概念建构视域下单元复习教学研究

2023-05-25 21:05徐婉陈梦麟
化学教与学 2023年8期
关键词:核心概念乙醇

徐婉 陈梦麟

摘要:以乙醇的组成、结构、性质、变化、用途、制法的探究为主线,促进学生建构“化学变化”核心概念体系,并通过各项探究性任务的开展,引导学生应用“化学变化”核心概念解决实际问题,以实现知识体系的重構,促进“化学变化”核心概念的形成。

关键词:乙醇;化学变化;核心概念

文章编号:1008-0546(2023)08-0061-05   中图分类号:G632.41   文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.013

一、问题的提出

“认识化学变化”是沪科版九年级化学第四章内容,主要包括常见的化学反应——燃烧、化学反应中的质量关系、化学方程式相关内容。燃烧与灭火的内容能让学生体悟化学变化在生活中的价值;化学反应中的质量关系的探究以及化学方程式的书写,能让学生形成定量研究化学变化的意识,掌握表征化学变化的方法。

《义务教育化学课程标准(2022年版)》在教学建议部分明确指出,“教师应注重基于大概念来组织单元教学内容,发挥大概念的统摄作用”。因此,初中化学“认识化学变化”单元复习阶段,需要重点突破对具体化学变化的再认识,触发学生对化学变化特征、本质、表征、应用等的系统认识和深层思考,以促进学生思维水平的提高和“化学变化”核心概念的建构。

然而,在教学实践中,复习课常以“学生练习、教师讲评”的模式为主,易让学生失去兴趣,又达不到知识结构化、促进素养提高的目的。资料显示,“认识化学变化”的单元复习教学文献有限,且主要从观念培养、素养发展的角度对章节内容进行系统复习,[1~3]尚未有文献基于核心概念建构的层面对本节课内容进切入口,对核心概念视域下的单元复习教学的相关问题进行探讨。

二、教学思想与教学目标

核心概念的学习需要学生围绕具有挑战性的学习主题,以多种形式的探究活动为载体,在解决综合复杂问题的过程中逐步建构形成。[4~6]为此,本节课选取了学生生活中熟悉但课程中未系统深入学习的乙醇为载体,充分调用了学生的先前经验,以乙醇的性质及用途的探究贯穿始终,引导学生从宏观角度描述乙醇的性质与变化,在微观层面认识乙醇的组成与结构,用符号表达乙醇燃烧的方程式,在这个过程中,通过对乙醇燃烧情况以及燃烧产物的定性、定量分析,巩固燃烧条件、灭火原理、质量守恒、化学方程式等相关知识,并引导他们多角度认识化学变化,建立“化学变化的本质是生成新的物质,化学反应前后元素和质量守恒”“化学变化伴有能量转化和各种现象”“化学变化需要一定的条件”“通过化学变化可以研究物质的组成、结构、性质、制备和用途”“人们可以利用化学变化为人类服务,同时也有一定的风险”等的认识。

为此,笔者确定了如下的教学目标:

(1)通过数字化实验感受“乙醇燃烧”这一化学变行阐述,为此,本文以“认识化学变化”的单元复习为化,认识化学变化伴随物质和能量的变化,建立宏观、微观、符号、曲线四重表征化学方程式的模型。

(2)通过李比希法测定乙醇中元素组成,认识化学反应中的各物质间存在定量关系,化学反应遵守质量守恒定律。

(3)通过研究乙醇的组成、结构、用途、制法,认识化学研究的基本内容与基本方法,学会研究物质的一般思路和方法。

(4)通过对乙醇汽油的讨论,初步树立资源绿色环保的发展理念,体悟化学变化与生活、生产、社会的密切联系。

三、教学思路及设计意图

本节课的教学流程见表1,以乙醇为主线探索“乙醇的变化和性质”和“乙醇的组成和结构”,最后再到“乙醇的用途与制法”,以各种探究活动为载体,指向学生对化学变化的系统认识,促进学生深度学习和大概念建构。

四、教学实践

1.探究乙醇的“性质与变化”

【教师】点燃“红色固体”。

【教师】问题1.刚才点燃的物质是什么?在哪里见过?

【学生】固体酒精,在餐厅吃饭的时候见过,家里烧火锅也用过。

【教师】问题2.固体酒精是固态酒精吗?你知道固体酒精如何制作吗?

【教师】固体酒精并不是固体状态的酒精,而是在工业酒精(主要成分:乙醇)中加入凝固剂使之成为固体形态。

【学生】利用乙酸钙饱和溶液和工业酒精自制固体酒精,点燃“固体酒精”并熄灭。

【学生】分享实验现象、熄灭方法及原理。【教师】燃烧的条件和灭火原理。

【教师】问题3.乙醇在空气中反应需要怎样的条件?生成什么?

【学生】需要点燃,可能生成水和二氧化碳。

【教师】数字化实验探究乙醇燃烧,实验装置如图1。分别将氧气传感器、二氧化碳传感器和温度传感器固定在一个容积为500mL 的四颈烧瓶内,将燃烧匙内的乙醇点燃后迅速伸入四颈烧瓶中。二氧化碳浓度曲线及温度曲线见图2。

【教师】问题4.你观察到烧瓶内有哪些实验现象?图像有什么变化?如何解释?

【学生】乙醇燃烧产生淡蓝色火焰,烧杯内壁有水雾。氧气曲线下降,二氧化碳和温度曲线都上升,随着时间的增加,氧气浓度和二氧化碳浓度不再改变,温度曲线下降。这是由于乙醇燃烧,放热,消耗氧气,产生了水和二氧化碳。

【教师】总结化学变化的本质和伴随的现象。

2.理解乙醇的“组成与结构”

【教师】问题5.通过乙醇燃烧的实验,你认为乙醇中一定含有哪些元素?

【学生】碳元素和氢元素,可能有氧元素。

【教师】问题6.乙醇中是否还含有氧元素?如何确定?【学生】需要计算得出。

【教师】展示燃烧法(李比希法)测定有机物的组成,改进后的实验装置如图3。

【教师】问题7.4.6 g 乙醇完全燃烧,产生5.4 g水和8.8 g二氧化碳,如何通过计算得到乙醇的具体组成?

【学生】计算得到乙醇中碳元素质量为2.4 g,氢元素质量为0.6 g,氧元素质量为1.6 g。

【教師】如何确定元素质量比?由元素质量比如何确定碳、氢、氧元素的原子个数比呢?

【学生】m(C)∶m(H)∶m(O)=12∶3∶8,

n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶6∶1。

【教师】乙醇的相对分子质量是46,试确定乙醇的化学式。

【学生】计算得乙醇化学式为C2H6O。

【教师】问题8.化学式可以从宏观角度描述物质的元素组成,也可以从微观角度描述物质的微观构成,从化学式中,你能描述酒精的微观结构吗?

【教师】乙醇分子微观模型见图4。

【教师】问题9.写出乙醇燃烧的化学方程式。该化学方程式表示什么含义?

【学生】乙醇和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳和水;在点燃的条件下,每46份质量的乙醇和96份质量的氧气完全反应,生成88份质量的二氧化碳和54份质量的水;在点燃的条件下,每1个乙醇分子和3个氧气分子反应,生成2个二氧化碳分子和3个水分子。

【教师】质量守恒定律为定量研究化学变化提供了依据。定性和定量结合的方法可以更科学地研究物质的组成。

3.感悟乙醇的“用途与制法”

【教师】问题10.为什么餐桌燃料使用固体酒精而不直接使用乙醇?

【学生】固体酒精便于携带,比较安全。

【教师】餐桌燃料有很多,你还知道哪些?汽油可以做餐桌燃料吗?

【教师】演示汽油燃烧实验。

【教师】问题11.汽油燃烧产生什么现象?产生黑烟,说明什么?什么原因引起不完全燃烧?促进完全燃烧有哪些方法?

【学生】讨论交流。

【教师】4.6 g汽油(以 C8H18计)完全燃烧究竟需要消耗多少克氧气?

【学生】计算分析。

【教师】问题12.选择燃料需要考虑哪些因素呢?【教师】见表2。

【学生】交流讨论,从安全、环境、经济、热值等角度综合考虑燃料的选择。

【教师】问题13.乙醇汽油与传统汽油对比,有哪些优势?乙醇还有哪些用途?

【教师】乙醇汽油作为一种新型清洁燃料,可节省石油资源,减少汽车尾气对空气的污染,还可促进农业的生产。

【学生】乙醇除了做燃料,还可以消毒、用于饮料、化工业原料等。

【教师】问题14.今天我们对“乙醇”这一常见的物质进行了学习,从哪几个方面开展的呢?

【学生】小组合作,画出乙醇的思维导图,见图5。

【教师】问题15.对“化学变化”大家有怎样的系统认识?

【学生】画出化学变化的知识架构图,见图6。

【教师】从“乙醇”思维导图,建构“化学变化”知识框架。

五、教学反思

通过教学实践,笔者认为聚焦核心概念建构的单元复习的教学应该关注如下问题。

1.聚焦核心概念建构,实现知识体系重构

聚焦核心概念建构的单元复习教学,强调从碎片化的知识教学转变为核心知识的结构化教学。[6]这节课以“乙醇”为主线,将“认识化学变化”单元涉及的“燃烧的条件”“完全燃烧与不完全燃烧”“灭火的原理”“化学式的确定”“方程式的书写及计算”等重点内容整合后解决新情境问题,引导学生在问题解决中完成对原有知识的整合和结构化,并进行迁移应用。从学生构建的思维导图可以看出,学生对知识有了一个系统建构,不仅对乙醇这种物质有了全面的认识,也能深刻认识到化学变化是研究物质的组成、结构、性质和用途的手段,认识到化学变化伴随物质和能量的变化,学会用化学方程式准确表达化学变化。

2.促进学生深度思考,逐步感悟核心概念内涵

聚焦核心概念建构的单元复习教学,可通过环环相扣的问题链,自始至终引导学生不断思考、深度学习。深度学习的化学教学实践,强调从具体化学知识的教学转变为化学学科思想方法的教学,[7,8]利于核心概念的建构。本节课通过对固体酒精制作的体验、固体酒精燃烧的现象观察、固体酒精燃烧后的产物分析,学生调动了分析判断、创造性思维以及反省认知等复杂的思维;用燃烧法测定乙醇的元素组成,从计算元素的质量过渡到计算原子的个数比,然后进入乙醇分子结构的微观探讨,加深了学生对化学变化中“变”与“恒”的理解,渗透了计量观、微粒观、变化观和守恒观。再如,讨论餐桌燃料选择需考虑的因素、燃料燃烧不充分带来的危害以及如何调控使其充分燃烧等问题,学生树立了绿色化学的学科思想,了解了化学对环境保护的贡献,体悟了化学变化的独特魅力及价值。

3.探究深入化,引领学生学会建构和应用核心概念

聚焦核心概念建构的单元复习教学,强调从对核心知识的浅显认识转向理解化学学科本质。[6]本节课设计了“探究乙醇的性质和变化”“理解乙醇的组成和结构”“感悟乙醇的用途和制法”三个学习环节,在物质的构成与组成、物质的变化与性质、物质的用途与制取等知识间进行整体性联通,促进学生系统认识化学变化,建构化学变化的核心概念内涵,学会利用这些观念性认识解决新问题,建立研究一类物质的基本方法,体现了复习课的价值与功能,更好地服务于学生核心素养的培养。

参考文献

[1]余晨曦,周文荣.基于观念建构的复习课教学设计——以初中化学“认识化学变化”复习课为例[J].化学教与学,2022(4):38-42.

[2]王宝斌.基于证据推理与模型认知的“认识化学变化”复习课[J].中学化学教学参考,2021(19):57-59.

[3]何春霞.学科观念为本的复习课教学设计策略——以沪教版“认识化学变化”的复习为例[J].化学教与学,2020(10):46-49.

[4]吴永军.关于深度学习的再认识[J].课程、教材、教法,2019,39(2):51-58+36.

[5]胡久华.以深度学习促核心素养发展的化学教学[J].基础教育课程,2019(Z1):70-78.

[6]胡久华,罗滨,陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程、教材、教法,2017,37(3):90-96.

[7]陈美钗,吴新建,张贤金.“金属和金属材料”单元核心概念建构及备课研究[J].化学教学,2019(11):34-38.

[8]黄清辉,张贤金,吴新建.化学课堂促进学生深度学习的实践与探索[J].教学与管理,2018(10):66-68.

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