摘 要：文章以“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”為例，設(shè)計(jì)基于觀念建構(gòu)的初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)，以水為載體，能量為線索，結(jié)合宏微觀角度分析物質(zhì)變化及能量轉(zhuǎn)化的主要因素，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)變化本質(zhì)的認(rèn)知，令其能夠在真實(shí)的教學(xué)活動(dòng)中，解決具體化學(xué)問(wèn)題，多角度看待物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化.

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式單元教學(xué)；物質(zhì)變化；能量轉(zhuǎn)化；初中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）29-0116-03

收稿日期：2023-07-15

作者簡(jiǎn)介：

楊丹丹（1986.10-），女，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究.

化學(xué)觀念建構(gòu)的意義是通過(guò)研究不同事物與現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)及規(guī)律構(gòu)建科學(xué)理論，從而對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行解答，其重心是通過(guò)化學(xué)教學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生化學(xué)觀念認(rèn)知^[1].本文以“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”為例進(jìn)行基于觀念建構(gòu)的初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)設(shè)計(jì).

1 基于觀念建構(gòu)的初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)設(shè)計(jì)

基于觀念建構(gòu)的初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)設(shè)計(jì)是以化學(xué)學(xué)科觀念目標(biāo)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題，依據(jù)所設(shè)問(wèn)題科學(xué)、合理設(shè)置項(xiàng)目式單元教學(xué)活動(dòng).在“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”的研究過(guò)程中，通過(guò)項(xiàng)目式單元教學(xué)多角度定性、定量地認(rèn)識(shí)“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”，從而建構(gòu)分類觀、元素觀以及變化觀等化學(xué)觀念.基于微觀角度體會(huì)化學(xué)在生活中的社會(huì)發(fā)展價(jià)值，系統(tǒng)建構(gòu)學(xué)生的化學(xué)價(jià)值觀^[2].

1.2 初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)案例設(shè)計(jì)

1.2.1 教學(xué)目標(biāo)制定

本文通過(guò)多角度幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化，體會(huì)物質(zhì)變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，意識(shí)到其發(fā)生存在一定規(guī)律和條件且均具有可控性^[3].深入探索能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，強(qiáng)化化學(xué)學(xué)科知識(shí)理解.

1.2.2 教學(xué)活動(dòng)流程

具體教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)見(jiàn)表1.

1.3 初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)案例實(shí)施

1.3.1 鏈接學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)書寫化學(xué)方程式

【教師】以“水”為“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”的研究對(duì)象，請(qǐng)同學(xué)們回想水電解實(shí)驗(yàn)，回答與其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并書寫對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式.

（宏觀現(xiàn)象活動(dòng)內(nèi)容）

【學(xué)生】通電條件下，電解器內(nèi)的水正、負(fù)極區(qū)域均有大量氣泡形成，分別檢驗(yàn)正、負(fù)極區(qū)域產(chǎn)生的氣體，將帶火星的木棍靠近正極區(qū)域，木棍復(fù)燃，表示該區(qū)域產(chǎn)生的氣體為氧氣，將火柴靠近負(fù)極區(qū)域產(chǎn)生的氣體，氣體發(fā)生燃燒現(xiàn)象，在火焰上方放置干冷的燒杯，杯壁內(nèi)產(chǎn)生白霧，表示該區(qū)域產(chǎn)生的氣體為氫氣.根據(jù)霍夫曼水電解器的U型管刻度可以看出，所產(chǎn)生氧氣的體積約為氫氣的1/2.

【設(shè)計(jì)意圖】結(jié)合宏觀與微觀角度對(duì)物質(zhì)的變化進(jìn)行辨識(shí)和探析，通過(guò)定性、定量的分析才能了解物質(zhì)的本質(zhì)^[4].

【教師】請(qǐng)同學(xué)們思考水分解的微觀變化過(guò)程，并給出對(duì)應(yīng)的示意圖.

【學(xué)生】（分組討論）得出水分子分解微觀示意圖如圖1所示.

【教師】通過(guò)微觀角度我們可以看到，水分子分解為氫、氧原子，2個(gè)原子可對(duì)應(yīng)結(jié)合成1個(gè)分子.請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合圖1所示書寫水分解微觀變化的化學(xué)表達(dá)式.

【學(xué)生】（交流、討論、思考）寫出化學(xué)方程式：2H₂O===2H₂↑+O₂↑

【教師】該化學(xué)方程式是否完整？

【學(xué)生】（交流、討論、思考）寫出化學(xué)方程式：2H₂O通電2H₂↑+O₂↑

【教師】請(qǐng)同學(xué)們思考“氫氣在空氣中燃燒形成水”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并給出對(duì)應(yīng)的示意圖.

【學(xué)生】（分組討論）得出氫氣燃燒微觀示意圖如圖2所示.

【教師】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合圖2書寫氫氣燃燒微觀變化的化學(xué)表達(dá)式.

【學(xué)生】（交流、討論、思考）寫出化學(xué)方程式：2H₂+O₂點(diǎn)燃2H₂O

1.3.2 基于“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”的化學(xué)觀念建構(gòu)

【教師】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合“水電解”與“氫氣燃燒”實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)分析反應(yīng)物和生成物變化過(guò)程中存在的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.

【學(xué)生】水可以在通電條件下轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣；氫氣和氧氣可以在點(diǎn)燃的條件下轉(zhuǎn)化為水.

【教師】在水電解實(shí)驗(yàn)中氫氣被點(diǎn)燃時(shí)燒杯外壁有什么觸感？這意味著什么呢？

【學(xué)生】燒杯外壁發(fā)熱，表示存在散熱現(xiàn)象.

【教師】已知化學(xué)變化中存在能量轉(zhuǎn)化情況，同學(xué)們可否結(jié)合“水電解”與“氫氣燃燒”實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行總結(jié)歸納呢？

【學(xué)生】電能可轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，化學(xué)能也可轉(zhuǎn)化成熱能.

【設(shè)計(jì)意圖】化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，除了要觀察物質(zhì)之間存在的變化關(guān)系，還需注意能量之間的轉(zhuǎn)化，但是學(xué)生常會(huì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中忽略能量轉(zhuǎn)化情況，需引起重視^[5].

【師生】結(jié)合氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取原理深入研究“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”，在教師引導(dǎo)下學(xué)生展開(kāi)分組討論，并繪制化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，得到結(jié)果如圖3所示.

【設(shè)計(jì)意圖】“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”的化學(xué)觀念建構(gòu)過(guò)程中涉及了大量的物質(zhì)及其變化，通過(guò)合理建構(gòu)物質(zhì)之間的聯(lián)系能夠令學(xué)生更好地對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解與掌握，通過(guò)繪制適宜的物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化概念圖能夠令零散的化學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，有利于化學(xué)知識(shí)的記憶和理解.

【教師】請(qǐng)同學(xué)們分析過(guò)氧化氫制取氧氣實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的微觀變化，并寫出對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式.

【學(xué)生】（分組討論）得出過(guò)氧化氫分子分解微觀微觀變化過(guò)程（如圖4所示）.

1.3.3 基于計(jì)算分析的定量研究

【問(wèn)題驅(qū)動(dòng)】已知某質(zhì)量為4 g的純凈物R完全燃燒后產(chǎn)生11 g二氧化碳及9 g水，請(qǐng)結(jié)合已知條件猜測(cè)該物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)式.

【教師】根據(jù)題意可以得到該反應(yīng)的化學(xué)表達(dá)式為：R+O₂C===O₂+H₂O，基于質(zhì)量守恒定律可知，元素的種類不隨反應(yīng)發(fā)生變化并且相同元素的質(zhì)量相等.請(qǐng)同學(xué)們?cè)囍茰y(cè)R中可能存在的元素有哪些？

（教師引導(dǎo)、組織學(xué)生討論.）

【學(xué)生】根據(jù)表達(dá)式進(jìn)行推斷，R中必然包括有碳、氫元素，可能存在氧元素；并且R內(nèi)碳、氫元素的質(zhì)量分別等同于二氧化碳、水中的碳、氫元素質(zhì)量.

【教師】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)化學(xué)式計(jì)算R中碳、氫元素的質(zhì)量.

【學(xué)生】m（C）=11 g×（12/44）×100%=3 g；m（H）=9 g×（2/18）×100%=1 g.

【教師】現(xiàn)在同學(xué)們能否根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)推斷出R中是否含有氧元素？

【學(xué)生】碳、氫元素的質(zhì)量和為4 g，等同于R物質(zhì)的質(zhì)量，由此可得R物質(zhì)中不存在氧元素.

【教師】設(shè)R的化學(xué)式為C_xH_y，首先需要確定x、y的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比，然后結(jié)合化學(xué)式的相關(guān)計(jì)算推導(dǎo)R的化學(xué)式.

【學(xué)生】m（C）/m（H）=12x/1y=3；x/y=3×1/1×12=1/4，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得出R的化學(xué)式為CH₄，可知R為甲烷.

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)計(jì)算練習(xí)令學(xué)生深入了解“物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化”在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的定量思維，奠定后續(xù)學(xué)習(xí)基礎(chǔ).

2 基于觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)思考

初中化學(xué)知識(shí)中涵蓋了大量的概念性、理論性知識(shí)，整體較為零散，學(xué)生無(wú)法自主構(gòu)建化學(xué)觀念，所以需要通過(guò)項(xiàng)目式單元教學(xué)令知識(shí)系統(tǒng)化、邏輯化，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)化學(xué)觀念.以教學(xué)目標(biāo)為教學(xué)設(shè)計(jì)核心，多維度利用教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)科知識(shí)梳理，整體構(gòu)建化學(xué)觀念.

通過(guò)設(shè)置有效的教學(xué)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題可以有效提升學(xué)生的思維高度，從而推動(dòng)學(xué)生觀念建構(gòu)，提升其化學(xué)學(xué)科素養(yǎng).

基于觀念建構(gòu)的初中化學(xué)項(xiàng)目式單元教學(xué)，能夠令學(xué)生在較高級(jí)別的思維活動(dòng)過(guò)程中強(qiáng)化對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解及掌握.化學(xué)觀念不是以結(jié)論的形式獨(dú)立存在的，其是以化學(xué)知識(shí)為承載，常隱藏在課程知識(shí)體系中，并隨著知識(shí)層次的提升而不斷深化.教師應(yīng)在教學(xué)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生思考、認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、本質(zhì)與規(guī)律，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中滲透培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)觀念建構(gòu)，提升其思維水平，滿足新課標(biāo)要求.

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]