張玉榮

摘要：《綜合問題分析》一課教學，基于“分析題中涉及的化學反應→考查學生考慮化學反應是否全面，引出新問題→溶液中有多種氧化性微粒時，要根據(jù)氧化性的強弱來決定反應的先后順序→濾渣成分的分析→樣品中CuO質(zhì)量的確定→綜合應用題給信息和前面分析出的結論，求出標準狀況下氣體V的數(shù)值”的思路，運用問題引領的方式不斷促進學生學習進階。在此過程中，還落實了化學學科大概念，引領了學生思維的升級，培育了學生的證據(jù)推理素養(yǎng)，促進了學生思維模型的建構。

關鍵詞：高中化學；綜合問題；學習進階；《綜合問題分析》

所謂“因材施教”，指針對學習的人的能力、性格、志趣等具體情況施行不同的教育。筆者以為，這個“材”還可以指教學內(nèi)容，即針對不同的教學內(nèi)容采用不同的教學方法，如新知教學宜采用“情境教學法”，復習教學可采用“思維導圖法”等。而綜合問題的教學，我們常采用“問題引領”的方法?！皢栴}引領”是指，在教學中圍繞某個知識點、主題或問題從基礎知識引入，在問題的引發(fā)下使學生思維開啟、升級、融合，促進學生學習進階。以下通過《綜合問題分析》一課的教學來具體說明。

一、教學背景與分析

在學生學習了鐵、銅及其化合物的基本知識之后，筆者開設了《綜合問題分析》這節(jié)課。此階段，學生已經(jīng)完成了高中化學（蘇教版）必修第一冊和必修第二冊中元素及其化合物、氧化還原反應、離子反應、物質(zhì)的量、元素周期表和元素周期律等基本知識的學習。本節(jié)課的綜合問題如下：

已知部分被氧化的Fe、Cu合金樣品（氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO）共5.76 g，經(jīng)圖1所示的流程處理：

下列說法正確的是（）

A.濾液A中的陽離子為Fe2+、Fe3+、H+

B.樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 g

C.樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24 g

D.V=896

需要說明的是，該題除了選擇題的形式，還會以如下填空題的形式出現(xiàn)：

濾液中的陽離子有__________________________，樣品中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)為__________________________，濾渣3.2 g的成分是__________________________，樣品中Cu元素的質(zhì)量是__________________________，V=__________________________。

教學中，無論是選擇題還是填空題（以及可能的問答題），教師都需要將題中涉及的知識、思維、技能等給學生交代清楚。在這個過程中，不同的教師可能有不同的教學方法。而筆者認為，對學生能力的培養(yǎng)應遵循由低到高、由淺入深、循序漸進的過程，必要時可以將題目中的問題重新梳理，然后按由低級（簡單）向高級（困難）排列，引領學生學習進階。由此，得到此題的教學思路：分析題中涉及的化學反應→考查學生考慮化學反應是否全面，引出新問題→溶液中有多種氧化性微粒時，要根據(jù)氧化性的強弱來決定反應的先后順序→濾渣成分的分析→樣品中CuO質(zhì)量的確定→綜合應用題給信息和前面分析出的結論，求出標準狀況下氣體V的數(shù)值。

二、教學過程與說明

（一）化學符號表征的應用

【片段1】

師流程圖中加足量稀硫酸的目的是什么？

生充分溶解合金中能溶于稀硫酸的物質(zhì)。

師請寫出相應的化學方程式。

生Fe+H2SO4FeSO4+ H2↑，F(xiàn)e2O3+3H2SO4Fe2（SO4）3+3H2O，CuO+H2SO4CuSO4+H2O。

師這樣寫有問題嗎？

生我覺得有問題。

師問題在哪里？

生因為Fe與Fe2（SO4）3、 CuSO4溶液也能反應。

師那怎么處理這些問題？

生Fe+Fe2（SO4）33FeSO4，F(xiàn)e+CuSO4FeSO4+Cu。

［說明：合金中有Fe、Cu、Fe2O3、CuO，一方面考查學生稀硫酸不能溶解銅的基本知識，另一方面要求學生用化學用語表示反應的化學方程式，目的在于鞏固化學學科基本知識和化學用語的表征應用。針對學生的錯誤生成進行追問，促使學生積極地思考：是否存在問題？在思考中，學生會不斷地回憶已學知識進行分析判斷。］

（二）氧化還原反應知識的應用

【片段2】

師Fe與Fe2（SO4）3、 CuSO4、H2SO4溶液反應時，有先后順序嗎？

（學生討論。）

生有先后順序，因為氧化能力Fe3+>Cu2+>H+，所以反應順序是：（1）Fe+Fe2（SO4）33FeSO4；（2）Fe+CuSO4FeSO4+Cu；（3）Fe+H2SO4FeSO4+H2↑。

（教師給予鼓勵。）

師題中濾液A的成分如何分析？

生濾液A的主要成分為H2SO4和FeSO4。

師為什么沒有Fe3+？

生根據(jù)題中信息“不含Cu2+”和“氧化能力Fe3+>Cu2+>H+”，可以得出。

師能否從題中“標準狀況下V mL氣體”的信息得出？

生可以。有氣體放出，說明Fe和H+發(fā)生了反應，H+參加反應，則Cu2+和Fe3+就必然完全反應。

［說明：一石激起千層浪，學生的思維開始激烈沖突，并在討論中不斷展開：反應順序的依據(jù)是什么？氧化還原反應的基本知識中有哪些可以判斷？Fe3+、Cu2+、H+的氧化性強弱如何？……這樣，就抓住題中涉及的“氧化還原反應”這一大概念展開，不斷地落實氧化還原反應基本知識的應用：氧化還原反應方程式的書寫、氧化還原反應中得失電子總數(shù)守恒和微粒氧化能力或還原能力強弱比較的應用等。為什么先讓學生推斷濾液成分，再追問“標準狀況下V mL氣體”的信息利用？從學生的認知和思維視角，濾液成分的推理判斷認知層次較低，學生能夠綜合前面已獲得的信息和題中信息得到結論，符合學生的認知原理，也符合有梯度地引領學習進階的教育規(guī)律。］

（三）整體思維的建立

【片段3】

師如何判斷題中“濾渣3.2 g”的成分？

生濾渣成分是Cu。因為濾液中不含Cu2+，則Cu元素全部被置換出。

師合金中CuO的質(zhì)量為4.0 g嗎？

生濾渣3.2 g是Cu元素的總質(zhì)量，其中一部分來自合金中的Cu單質(zhì)，另一部分來自合金中的CuO，當Cu元素全部由CuO提供時，CuO的質(zhì)量才是4.0 g。

師濾液加足量的NaOH溶液過濾，對濾渣充分灼燒得到固體3.2 g，這3.2 g固體的成分是什么？

生固體成分是Fe2O3。

師理由？

生濾液成分是H2SO4和FeSO4，加足量的NaOH溶液，中和H2SO4，又將FeSO4完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）2沉淀，充分灼燒后Fe（OH）2被氧化為Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3分解生成固體Fe2O3。

［說明：有了上述思維過程，解決濾渣成分的問題就變得比較簡單了?！昂辖鹬蠧uO的質(zhì)量為4.0 g嗎？”這一追問，一是助推學生充分應用題目信息，二是幫助學生完善此題的整體性思考。學生的思維能夠跟隨含F(xiàn)e元素物質(zhì)的轉(zhuǎn)化拾級而上，順利解決問題。這樣的教學處理，能夠引領學生的認知和思維往深處走，培養(yǎng)學生的綜合分析能力和證據(jù)推理能力。這里需要提醒學生注意的是：題中“充分灼燒”的隱含條件是“在空氣中充分加熱”。］

（四）化學原理和規(guī)律的應用

【片段4】

師合金樣品中Fe元素的質(zhì)量為多少？Fe元素的質(zhì)量分數(shù)又是多少？

（學生計算。）

生固體Fe2O3中Fe元素的質(zhì)量為樣品中Fe元素的質(zhì)量，m（Fe元素）=112160×3.2=2.24（g）；Fe元素的質(zhì)量百分數(shù)=2.245.76×100%≈38.9%。

師這里運用了化學計算或分析問題時常用的什么原理？

生元素守恒原理（質(zhì)量守恒原理）。

［說明：元素守恒原理（質(zhì)量守恒原理）是化學學科中用來分析元素轉(zhuǎn)化過程不可脫離的主線，無論定性分析，還是定量分析，都非常適用。這里，通過問題引領學生總結歸納規(guī)律。可以說，這是一項重要的化學學科關鍵能力。學生只有會總結歸納規(guī)律，才能夠運用規(guī)律分析化學問題，運用化學思維方法解決問題。］

（五）綜合信息應用及守恒原理應用

【片段5】

師求標準狀況下V mL氣體的V值?？梢孕〗M討論。提示：參加反應的硫酸最終生成的產(chǎn)物有哪些？這些產(chǎn)物中，哪些可以從前面解決的問題中求出？綜合考慮前面的問題分析，我們還可以求出哪些與硫酸反應的產(chǎn)物？

（學生小組討論。）

生5.76 g樣品中共有三種元素，其中Fe元素的質(zhì)量是2.24 g，Cu元素的質(zhì)量是3.2 g，則O元素的質(zhì)量為032 g、物質(zhì)的量為0.02 mol。參加反應的稀硫酸最終的產(chǎn)物是FeSO4、H2、H2O，根據(jù)化學方程式可得出n（FeSO4）=n（H2）+n（H2O），而n（H2O）=n（樣品中的O元素）=0.02 mol，n（FeSO4）=n（Fe元素）=2.24 g56 g/mol=0.04 mol，所以n（H2）=0.04 mol-0.02 mol=0.02 mol，則V=0.02 mol×22.4 L/mol=448 mL。

［說明：這是題目中難度最大的一個小問，解決它需要：（1）運用前面已解決問題的結果；（2）用整體性思維求樣品中O元素的物質(zhì)的量；（3）綜合題中涉及的化學方程式，總結出參加反應的硫酸最終的產(chǎn)物是FeSO4、H2、H2O三種；（4）分析出產(chǎn)物中生成的H2O的物質(zhì)的量與樣品中O 元素物質(zhì)的量相等；（5）分析出三種產(chǎn)物之間的物質(zhì)的量關系，即n（FeSO4）=n（H2）+n（H2O）。因此，在教學中教師做了適度的提示，要求學生從參加反應的硫酸最終的產(chǎn)物分析入手，在這一思維主線的牽引下，充分利用前面得出的信息，綜合分析解決問題。以上五個方面中的后四個方面，都要運用元素守恒原理來思考，而教師也在上一階段就做了鋪墊。］

（六）問題拓展

師如果題中濾液A后面的括號內(nèi)的內(nèi)容不提供，即題中沒有“不含Cu2+”的信息，你可以從哪些依據(jù)中分析出濾液A中不含Cu2+？如果題中不提供此信息，你在解題時是否要進行判斷？

……

［說明：當學生的思維進階到頂峰狀態(tài)時，提出拓展問題，對此時的學生來講已經(jīng)沒什么難度了。但是，如果我們在對一類問題分析后，不進一步地回顧反思，則很可能會前功盡棄。同時，引領學生改變題目條件，進行變式思考，這是“問題引領”教學的最高境界——學生掌握問題本質(zhì)，發(fā)散思考，“自己給自己出題”。］

三、教學反思

（一）落實了化學學科大概念

學生的學科能力必須以學科知識經(jīng)驗為中心而實現(xiàn)。那么，什么樣的學科知識最能轉(zhuǎn)化為學科能力？余文森指出，學科大概念是指反映學科本質(zhì)及其特殊性的構成學科框架的概念；學科大概念是學科知識的精華所在，是有價值的知識，是最能轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的知識。上述教學中，元素及其化合物、氧化還原反應、物質(zhì)的量等的應用就落實了中學化學中部分的大概念。

（二）引領了學生思維的升級

具有化學學科特質(zhì)的思維分析能力是化學學科關鍵能力中的重要組成部分。如何讓學生通過化學知識的學習形成化學思維，是化學教師需要不斷思考研究的課題?！皢栴}引領”教學方法最大的特質(zhì)就是讓學生在問題引發(fā)下運用化學基本知識，不斷升級思維，發(fā)展思維分析能力。上述教學中的一系列問題引領，無不是在逐漸挖掘題目中隱含的信息，引領學生綜合應用知識。在問題升級的同時，學生思維的深度和廣度也不斷加大，逐步升級。

（三）培育了學生的證據(jù)推理素養(yǎng)

化學是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結構、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應用的一門基礎學科。學科中涉及的基本理論、基本原理、大概念和核心觀念等都是以實驗為基礎，通過科學論證、推理、總結得出的。因此，高中化學教學的目標之一就是引導學生學會、掌握并運用科學、嚴密的證據(jù)推理，不斷認識和揭示從元素到生命的奧秘。上述教學中，教師引導學生充分利用基礎知識收集證據(jù)、綜合證據(jù)、充分利用證據(jù)。圖2所示即為上述教學中“氣體體積V的求解”的推理思維過程。這樣的證據(jù)推理，不僅是嚴密的，更是科學的，既培育了學生的證據(jù)推理素養(yǎng)，也能促進學生養(yǎng)成科學、嚴密的思維觀念。

（四）促進了學生思維模型的建構

化學教學，一方面要讓學生認識已有的物質(zhì)結構模型、化學反應理論模型等，建構相應的認知模型并運用模型解釋化學現(xiàn)象；另一方面還要讓學生掌握抓取要素進行分析，以建構相應的模型，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，改進和優(yōu)化模型。很明顯，后者要求學生在認知模型的基礎上，通過分析、歸納、整理、創(chuàng)新等，建構能夠揭示化學現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的思維模型。上述教學中，教師通過對氧化還原反應大概念的深度教學，引導學生建構“氧化還原反應思維模型”，用于處理涉及氧化還原反應本質(zhì)和規(guī)律的問題；通過化學反應中元素守恒原理的深度應用，引導學生構建“元素守恒原理應用思維模型”，抓住化學反應中的元素守恒，關注反應過程中元素始、終態(tài)的存在形式，橫跨或略去中間過程中復雜問題的干擾，直接列式解決問題。這些思維模型的構建，將“復雜問題簡單化”，提高了教學效率和學習效率。同時，學生建構了這些思維模型，必然會大大增強分析、解決化學問題的能力。

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