陳怡

摘要：以“燃料的合理利用與開發(fā)”教學(xué)片段為例，試將我國(guó)傳統(tǒng)燃料千年利用的史料情境應(yīng)用于初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中。設(shè)置3個(gè)層層遞進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié)：“古今燃料說”“燃燒本質(zhì)論”和“燃料一定燃？”使學(xué)生體會(huì)我國(guó)傳統(tǒng)燃料利用歷程，結(jié)合現(xiàn)代燃料能源發(fā)展，感受化學(xué)對(duì)人類生產(chǎn)生活的價(jià)值。通過組織學(xué)生閱讀分析，討論交流，科學(xué)探究等活動(dòng)，幫助學(xué)生建立學(xué)科思維模型，形成解決問題的思路方法。結(jié)合物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行跨學(xué)科融合，拓展學(xué)科的視野，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)文化;初中化學(xué);燃料利用;學(xué)科價(jià)值

文章編號(hào)：1008-0546（2022）10-0032-05中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2019年12月，教育部考試中心發(fā)布《基于高考評(píng)價(jià)體系的化學(xué)科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑》中指出，在高考評(píng)價(jià)體系“一核四層四翼”的框架下，試題情境是實(shí)現(xiàn)“四層”考查內(nèi)容和“四翼”考查要求的載體。具體可分為“日常生活”“生產(chǎn)環(huán)?！薄皩W(xué)術(shù)探索”“實(shí)驗(yàn)探索”和“化學(xué)史料”五種情境。[1]在日常教學(xué)中，教師要尤為重視教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，及《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》也提出課程內(nèi)容應(yīng)有機(jī)融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。并在“教學(xué)與評(píng)價(jià)建議”中提出，化學(xué)教學(xué)可以結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史，探索化學(xué)科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理與方法。[2]因此，將合適的傳統(tǒng)文化史料情境融入初中化學(xué)課堂，可促進(jìn)學(xué)生理解學(xué)科原理，掌握學(xué)科方法，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)，彰顯學(xué)科價(jià)值。本文以初中化學(xué)“燃料的合理利用與開發(fā)“相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)為例，將中華傳統(tǒng)燃料發(fā)現(xiàn)利用史實(shí)與現(xiàn)代新能源技術(shù)融入其中，探索基于傳統(tǒng)文化史料情境彰顯學(xué)科價(jià)值的教學(xué)路徑。

一、教學(xué)主題內(nèi)容

“燃料的合理利用與開發(fā)”是人教版初中《化學(xué)九年級(jí)（上冊(cè)）》第七單元“燃料及其利用”課題2中第一課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，為新授課。[3]本課時(shí)的主要教學(xué)內(nèi)容包括：（1）結(jié)合生石灰與水反應(yīng)放出熱量的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量的變化，知道有些反應(yīng)放熱，有些反應(yīng)吸熱，知道人類需要的大部分能量是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。（2）知道化石燃料的用途，認(rèn)識(shí)化石燃料是人類重要的自然資源，對(duì)人類的生活起著重要作用。（3）了解化石燃料的不可再生性、燃料充分燃燒的重要性以及化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，認(rèn)同合理開發(fā)和利用能源、節(jié)約使用化石燃料等，樹立環(huán)保意識(shí)。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析與教學(xué)創(chuàng)新點(diǎn)

1.教學(xué)現(xiàn)狀分析

在知網(wǎng)、維普等平臺(tái)檢索到的相關(guān)主題的教學(xué)設(shè)計(jì)，[4-6]其教學(xué)思路各有可借鑒之處：有利用核心概念，建構(gòu)有關(guān)燃料問題的思維路徑的學(xué)科本質(zhì)教學(xué)設(shè)計(jì);有圍繞問題鏈，組織學(xué)生進(jìn)行閱讀討論、科學(xué)探究、幫助學(xué)生獲得解決問題思路方法的教學(xué)設(shè)計(jì);還有基于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科基本觀念，立足學(xué)科整體高度，將基本化學(xué)觀念具體化的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.教學(xué)創(chuàng)新點(diǎn)

以上案例，對(duì)培育學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)一定幫助，但未在教學(xué)設(shè)計(jì)的全過程中深度融合傳統(tǒng)文化。為此，筆者查閱更多與“燃料（煤、石油、天然氣）利用”相關(guān)的傳統(tǒng)文化情境素材，并梳理傳統(tǒng)與現(xiàn)代的燃料利用史料，具體內(nèi)容如表1—表3所示。

三、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)流程

1.教學(xué)目標(biāo)

本課制訂如下教學(xué)目標(biāo)：

（1）基于我國(guó)能源利用史料情境，知道物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)伴隨著能量變化，認(rèn)識(shí)通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的重要性;知道化石燃料（煤、石油、天然氣）是人類重要的自然資源，知道它們都是混合物，對(duì)煤和石油綜合利用有認(rèn)識(shí)，了解海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，增強(qiáng)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)、交流的能力。

（2）認(rèn)識(shí)燃料完全燃燒的重要性，了解使用氫氣、天然氣（沼氣）、煤氣、酒精、石油和煤等燃料對(duì)環(huán)境的影響，懂得選擇對(duì)環(huán)境污染較小的燃料，培養(yǎng)學(xué)生思辨精神。

（3）通過與“能源利用”相關(guān)的古今中外資料拓展，擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)視野，體會(huì)化學(xué)學(xué)科對(duì)人類生存發(fā)展的巨大價(jià)值，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，由衷贊賞熱愛化學(xué)。

2.教學(xué)流程

本節(jié)課的教學(xué)流程見圖1。在本節(jié)課中，教學(xué)主旨定為“古今燃料說”，在教學(xué)過程中，結(jié)合中華傳統(tǒng)燃料（煤、石油、天然氣）的使用，林則徐虎門銷煙等情境，對(duì)比現(xiàn)代生物、航空、清潔燃料使用，以及氫燃料電池等新技術(shù)，讓學(xué)生體會(huì)到，燃料的使用也是隨著時(shí)代變遷而不斷演進(jìn)創(chuàng)新的。充分挖掘今昔大量的燃料利用工藝史實(shí)資料等，重建教學(xué)環(huán)節(jié)的呈現(xiàn)順序（情境線）。采用體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的策略，讓學(xué)生在真實(shí)情境中內(nèi)化知識(shí)，形成自己的“燃料利用”知識(shí)體系（知識(shí)和活動(dòng)線）。融合古今中外燃料使用的演變歷程，在此基礎(chǔ)上揭示化學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)燃料改進(jìn)和能源工藝提升的重大影響，弘揚(yáng)中華傳統(tǒng)文化，彰顯化學(xué)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)（價(jià)值線）。

四、教學(xué)片段實(shí)錄

教學(xué)片段1：穿越古今，構(gòu)建新知（古今燃料說）

師：課前老師安排同學(xué)們預(yù)習(xí)新課，并采訪了幾位同學(xué)談一談家庭燃料的使用情況。

生：充滿期待，共同觀看采播錄像1，大部分同學(xué)知道當(dāng)前家用燃料有煤、石油和天然氣等。

師：補(bǔ)充煤和石油的古代利用史，并對(duì)比二者在當(dāng)代的綜合利用，見圖2。

生：結(jié)合導(dǎo)學(xué)案，學(xué)生們匯報(bào)補(bǔ)充煤和石油的狀態(tài)，燃燒主要產(chǎn)物和優(yōu)缺點(diǎn)等。

師：天然氣通常與石油伴生，所以最早在春秋時(shí)期發(fā)現(xiàn)石油，也同時(shí)發(fā)現(xiàn)了天然氣，《易經(jīng)》記載：“澤中有火，上火下澤”。漢、晉、明三朝史料文獻(xiàn)也有相應(yīng)的記載（見圖3）。而從化學(xué)角度我們?nèi)绾畏治鎏烊粴獾脑亟M成？

生：交流探究方案，設(shè)計(jì)可利用檢驗(yàn)其燃燒產(chǎn)物的方法推測(cè)含有碳、氫元素，并觀看甲烷燃燒視頻。

師：總結(jié)甲烷物理化學(xué)性質(zhì)，完全燃燒產(chǎn)物、不完全燃燒的產(chǎn)物不同。

過渡：領(lǐng)略了傳統(tǒng)燃料的魅力，咱們?cè)僬J(rèn)識(shí)幾種新燃料，播放學(xué)生采訪視頻2。

生：饒有興致觀看，不時(shí)發(fā)出笑聲。從訪談中知道目前還有幾種清潔燃料，如酒精、氫氣、可燃冰等。

師：剛才天然氣（甲烷）燃燒，大家設(shè)計(jì)了其元素組成的檢測(cè)方案，可否進(jìn)行知識(shí)遷移，進(jìn)行酒精元素組成的檢測(cè)？

生：利用打火機(jī)、酒精燈、澄清石灰水、干冷燒杯等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論，證明酒精中含碳、氫元素。并通過查閱課本資料，寫出酒精燃燒化學(xué)方程式。

師：能否從微觀角度畫出酒精燃燒反應(yīng)示意圖？

生：利用希沃白板的克隆技術(shù)，補(bǔ)充完成圖中相應(yīng)的空白，見圖4。

師：酒精由谷薯類糧食釀造，為生物燃料;在第五單元《利用化學(xué)方程式計(jì)算》一課中，我們還介紹過液氫，是航天燃料;還有可燃冰（沼氣）等，屬于新型燃料。

生：觀看中央臺(tái)節(jié)目《加油向未來》可燃冰片段視頻，并完成相關(guān)導(dǎo)學(xué)案。

設(shè)計(jì)意圖：通過師生課內(nèi)外共同查閱古今對(duì)比的燃料相關(guān)資料，以及在課堂交流相關(guān)問題，從轉(zhuǎn)化觀、元素觀、微粒觀、守恒觀等角度樹立物質(zhì)（燃料）的化學(xué)變化，從整體角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)（燃料）及其轉(zhuǎn)化。

教學(xué)片段2：建立模型，深化體系（燃燒本質(zhì)論）

師：在人類利用各種燃料改善生產(chǎn)生活條件的進(jìn)程中，也出現(xiàn)過一些不和諧的狀況，如1952年英國(guó)倫敦爆發(fā)的“倫敦?zé)熿F事件”。當(dāng)時(shí)法國(guó)的印象派畫家莫奈恰好在倫敦，接連畫了19幅不同色調(diào)的“倫敦國(guó)會(huì)大廈”（見圖5），什么原因形成這些煙霧？造成空氣的污染？

生：查閱課本等資料，了解分析空氣污染是由于煤、石油等燃燒生成二氧化硫、二氧化氮等有害氣體并結(jié)合雨水等形成酸雨污染，造成金屬、大理石建筑以及動(dòng)植物等危害。

師：結(jié)合古今對(duì)比的各種燃料及其燃燒產(chǎn)物，總結(jié)燃料燃燒的原理本質(zhì)，形成本課的知識(shí)結(jié)構(gòu)關(guān)系框架如圖6所示。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)豐富的教學(xué)情境，從西方美學(xué)史料中，分析獲取與化學(xué)生產(chǎn)、生活實(shí)際相關(guān)的問題。組織學(xué)生參與相關(guān)問題的討論，在學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中發(fā)展新認(rèn)知，師生共同構(gòu)建本課知識(shí)體系。

教學(xué)片段3：展望科技，堅(jiān)定信念（燃料一定燃？）

師：人類利用燃料，即利用其燃燒產(chǎn)生的能量，那么燃料是否一定要燃燒才能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化？

生：回答是否各半，部分不能確定，持懷疑態(tài)度。

師：實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的最高標(biāo)準(zhǔn)，不妨一試。

演示：簡(jiǎn)易氫燃料電池實(shí)驗(yàn)，在U型管中裝入氫氧化鈉溶液，用學(xué)生電源連接U型管正負(fù)極，進(jìn)行水電解實(shí)驗(yàn)數(shù)十秒鐘（氫氧化鈉起導(dǎo)電作用），可用希沃投屏技術(shù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播實(shí)驗(yàn)。待兩極石墨碳棒出現(xiàn)明顯氣泡時(shí)，立即換接檢流計(jì)，觀察到檢流計(jì)指針大幅度偏轉(zhuǎn)，如圖7所示：

師：檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)說明什么？原因是什么？能量如何轉(zhuǎn)化？

生：說明有電流通過，氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。觀看氫燃料電池汽車視頻。

師：目前在氫燃料電池汽車領(lǐng)域，日本豐田的Miria汽車技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，中國(guó)技術(shù)還需要追趕。但我國(guó)在新能源電動(dòng)汽車等領(lǐng)域也有許多亮點(diǎn)，未來可期。請(qǐng)觀看紀(jì)錄片《輝煌中國(guó)》第四集“綠色家園”片段，歸納出我國(guó)還有哪些關(guān)于新能源利用方面的舉措。

生：觀看視頻，歸納：光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、特高壓輸電技術(shù)、“華龍一號(hào)”核電等技術(shù)。為13億中國(guó)人提供清潔能源，為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展提供充足動(dòng)力，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化做出綠色承諾。（鼓掌，連聲說“超燃”……）

師：對(duì)，本單元主題就是燃料，當(dāng)然要“燃”！燃料，鏈接古今，關(guān)系民生。感謝先輩們的負(fù)重前行，才有我們今天的歲月靜好。而未來的詩和遠(yuǎn)方，還需要在座同學(xué)們不忘化學(xué)學(xué)習(xí)的初心，砥礪前行……

設(shè)計(jì)意圖：通過前沿科技的滲透，引領(lǐng)同學(xué)們展望化學(xué)的前景，體會(huì)化學(xué)對(duì)中國(guó)乃至全人類社會(huì)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。勉勵(lì)孩子們堅(jiān)定理想信念，學(xué)好化學(xué)，勇于擔(dān)當(dāng)！

五、教學(xué)反思

1.增強(qiáng)文化底蘊(yùn)，凸顯化學(xué)學(xué)科價(jià)值

燃料利用的歷史就是人類發(fā)展史的縮影，其演變歷程是一幅恢宏的畫卷。本課從傳統(tǒng)文化史料引入，并通過古今燃料（煤、石油、天然氣）使用的對(duì)比，展現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代工藝結(jié)合煥發(fā)的魅力，學(xué)生既能感嘆于古人智慧之結(jié)晶，又能體會(huì)和感受我國(guó)傳統(tǒng)文化之美。教學(xué)設(shè)計(jì)新穎，穿插西方美學(xué)史料，趣味解說酸雨成因，學(xué)生既掌握了知識(shí)又豐富了視野，還深切感受到化學(xué)對(duì)人類生產(chǎn)、生活的價(jià)值。

2.建構(gòu)學(xué)科體系，注重方法觀念滲透

本課從元素角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)化學(xué)變化，進(jìn)而把這些變化和反應(yīng)置于社會(huì)應(yīng)用和環(huán)境影響的大背景中，抽提出燃燒反應(yīng)的本質(zhì)。建立知識(shí)體系整體主干后，再通過師生互動(dòng)，逐漸豐富體系中的“枝葉”，讓學(xué)生從整體把握本課題乃至本單元的結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容，而不是零碎知識(shí)點(diǎn)的堆砌。在學(xué)生親身參與的課前采訪和課中檢驗(yàn)燃料元素組成等實(shí)踐活動(dòng)中，滲透元素觀、物質(zhì)觀、平衡觀、環(huán)保觀等化學(xué)學(xué)科觀念。

3.展望化學(xué)未來，搭建學(xué)科跨越橋梁

本課中利用能源、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是我們大家共同關(guān)注的社會(huì)議題。化學(xué)學(xué)科與生產(chǎn)生活緊密相連，是STSE教育的重要組成部分，因此在教學(xué)中還應(yīng)注重補(bǔ)充較前沿的化學(xué)展望，這也對(duì)教師終身學(xué)習(xí)提出更高的要求。備課過程借鑒多版本教材（初中化學(xué)滬教版、魯教版、科粵版教材，高一化學(xué)必修教材等），從中提取并設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)。通過演示實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)，并與初中電學(xué)物理知識(shí)無縫銜接，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)直觀感知中，突破能量轉(zhuǎn)化的教學(xué)難點(diǎn)。

總之，博古通今，觀照未來?！抖Y記·中庸》中談學(xué)習(xí)：“博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”。即學(xué)習(xí)需廣博涉獵;善于提問請(qǐng)教;周全縝密思考;做出清醒判斷;在學(xué)習(xí)后付諸實(shí)踐。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅要關(guān)注知識(shí)“是什么”和“怎樣用”，也要明白知識(shí)“從哪來”“到哪去”，對(duì)知識(shí)“先傳承”“再創(chuàng)造”。從單一的平面知識(shí)，到立體的縱深拓展，從而建立跨學(xué)科，多維度的網(wǎng)狀聯(lián)系。教育最終目的是使人全面發(fā)展，終身學(xué)習(xí)獨(dú)立思考，絕不能只有學(xué)科的知識(shí)灌輸。

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