文| 尹 峻

在對化學(xué)計算教學(xué)背景分析的基礎(chǔ)上，闡述了真實(shí)情境下任務(wù)驅(qū)動教學(xué)下復(fù)習(xí)課設(shè)計框架與流程，利用“補(bǔ)鈣劑的選用、制備和保存”課例，從真實(shí)情境要蘊(yùn)含生活中的實(shí)際問題、驅(qū)動任務(wù)要促進(jìn)學(xué)生的真實(shí)參與、多元活動要瞄準(zhǔn)認(rèn)知的有效建構(gòu)、課堂實(shí)踐要注重從“雙基”走向素養(yǎng)四個方面進(jìn)行了反思，以期促進(jìn)一線教師的認(rèn)識與實(shí)踐。

一、化學(xué)計算教學(xué)的背景

（一）教學(xué)現(xiàn)狀

化學(xué)計算不僅是對學(xué)生計算技能的考查，更是學(xué)生綜合能力的表現(xiàn)。學(xué)生除了掌握化學(xué)計算的基本方法，還需感受計算的功能和價值，化學(xué)計算解決了什么實(shí)際問題，對人類生活生產(chǎn)有什么作用。對于化學(xué)計算這個重難點(diǎn)，人教版初中教材中已經(jīng)做了很好的設(shè)計，其將涉及化學(xué)計算的內(nèi)容分布在各個單元，使學(xué)生的認(rèn)知和能力達(dá)到螺旋式的上升。然而目前的資料顯示，化學(xué)計算的復(fù)習(xí)缺乏整體規(guī)劃，只是將化學(xué)計算復(fù)習(xí)滲透到平時單元復(fù)習(xí)或?qū)ｎ}復(fù)習(xí)中，學(xué)生未能對計算有更深入的理解，大多數(shù)學(xué)生還停留在套用公式的表層化認(rèn)知中，缺少對化學(xué)計算的結(jié)構(gòu)化認(rèn)知。

（二）對新課標(biāo)要求的分析

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》中提出，學(xué)生需要初步學(xué)會從定性和定量的視角研究物質(zhì)的組成及變化，認(rèn)識質(zhì)量守恒定律對資源利用和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要意義；能根據(jù)化學(xué)式進(jìn)行物質(zhì)組成的簡單計算，能根據(jù)相關(guān)標(biāo)簽辨識某些食品、藥品的主要成分，并能比較、分析相應(yīng)物質(zhì)的含量；學(xué)習(xí)利用質(zhì)量關(guān)系、比例關(guān)系定量認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識定量研究對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重大作用。由此看來，在中考前夕進(jìn)行化學(xué)計算的專題復(fù)習(xí)，逐步發(fā)展學(xué)生的系統(tǒng)思維，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的融合發(fā)展，顯得尤為重要。

二、真實(shí)情境下任務(wù)驅(qū)動的復(fù)習(xí)課設(shè)計流程

“化學(xué)計算專題復(fù)習(xí)”一課的任務(wù)與活動圍繞“補(bǔ)鈣劑的選用、制備和保存”展開，使學(xué)生在真實(shí)情境中學(xué)會用化學(xué)知識解決實(shí)際問題，服務(wù)于生活。課堂教學(xué)安排三個任務(wù)：任務(wù)1.感知應(yīng)用：從補(bǔ)鈣的家人調(diào)查報告出發(fā)，根據(jù)資料判斷是否需要補(bǔ)鈣、要補(bǔ)多少鈣以及如何選擇合適的補(bǔ)鈣劑，從而達(dá)成對化學(xué)式相關(guān)計算的更深層次理解。任務(wù)2.理解原理：通過對葡萄糖逐步轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸鈣過程中反應(yīng)物量的計算、不同濃度溶液轉(zhuǎn)化及反應(yīng)過程中條件的控制，讓學(xué)生真實(shí)感受化學(xué)計算工業(yè)生產(chǎn)中的功能和價值，深化對化學(xué)方程式計算和溶液計算的知識重構(gòu)。任務(wù)3.探究組成：通過了解葡萄糖酸鈣的保存方法，知道葡萄糖酸鈣的相關(guān)性質(zhì)。觀察葡萄糖酸鈣在無氧和空氣中高溫或灼燒時不同的現(xiàn)象，根據(jù)對熱重分析的數(shù)據(jù)處理活動，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中元素質(zhì)量與微粒個數(shù)的計算能力達(dá)成，加深對宏觀、微觀和符號三重表征的領(lǐng)悟。

三、真實(shí)情境下任務(wù)驅(qū)動的復(fù)習(xí)課課例分享

▲任務(wù)一：選用補(bǔ)鈣劑（感知應(yīng)用）

［問題1］你需要補(bǔ)鈣嗎？

資料1：從年齡段來看，青少年每天需要的鈣最多，每天至少應(yīng)該攝入1300 mg。成年人一般需要的鈣比較少，為每天最少800 mg。

教師：如果每天從食物中獲得的鈣元素量不足，就需要通過補(bǔ)鈣劑補(bǔ)充。那么，我們可以選擇哪些補(bǔ)鈣劑呢？需要怎樣考慮呢？

學(xué)生1：從鈣片的價格考慮，我爸爸吃的是碳酸鈣咀嚼片，相對比較便宜。

學(xué)生2：我爸爸也吃碳酸鈣片，他說碳酸鈣片中含鈣量高。

學(xué)生3：媽媽給我買的是葡萄糖酸鈣鋅口服液，口服液中的鈣、鋅更容易被吸收。

學(xué)生4：我爺爺吃的是乳酸鈣液體膠囊，更容易消化……

教師：看來大家是從價格、鈣元素含量、吸收效果及個人身體狀況等角度選擇合適的補(bǔ)鈣劑的。

［問題2］你知道怎么補(bǔ)鈣嗎？

教師：以成年人每天最低需要800 mg 鈣元素為例，如果所需的鈣均來自補(bǔ)鈣劑，我們選擇服用碳酸鈣片或葡萄糖酸鈣［化學(xué)式（C6H11O7）2Ca］片，每天需要服用幾片呢？我們?nèi)绾斡嬎隳兀?/p>

學(xué)生1：如果服用碳酸鈣片，每一片鈣片中含鈣0.2 g，需要服用4 片。

學(xué)生2：葡萄糖酸鈣相對分子量為430，鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40/430×100%≈9.3%，每一片葡萄糖酸鈣片含鈣0.5 g，其中該元素質(zhì)量為0.5g×9.3%=0.047g，每天需要服用17 片葡萄糖酸鈣片。

學(xué)生交流、評價計算過程的正誤。

教師：通過剛才的討論，同學(xué)們明確了化學(xué)計算需要掌握正確的方法。如相對分子質(zhì)量、化學(xué)式中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)中元素質(zhì)量等。

▲任務(wù)二：認(rèn)識葡萄糖酸鈣的制?。ɡ斫庠恚?/p>

［問題3］你知道如何用葡萄糖制取葡萄糖酸鈣嗎？

實(shí)驗(yàn)1：稱取18 g 葡萄糖，置于250 mL 三頸燒瓶中，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH 值，加入適量30%的過氧化氫溶液，水浴加熱一段時間，得到無色葡萄糖酸溶液。實(shí)驗(yàn)過程如圖1 所示。

圖1

［問題4］要使葡萄糖完全轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，至少需要30%的過氧化氫溶液的質(zhì)量為多少？

教師：要解決這個問題，我們需要哪些條件？計算步驟有哪些？

學(xué)生1：需要書寫葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸的化學(xué)方程式。

學(xué)生2：根據(jù)化學(xué)方程式，先計算出需要溶液中過氧化氫的質(zhì)量。

m（溶液）=3.4/30%=11.3 g

［總結(jié)］初中化學(xué)計算常見的三種形式：根據(jù)化學(xué)式計算、根據(jù)化學(xué)方程式計算和有關(guān)溶液的計算。

教師：市場售過氧化氫溶液的濃度一般有醫(yī)用的3%和工業(yè)用的35%兩種濃度。你有辦法配制上述所需的濃度為30%的過氧化氫溶液嗎？

學(xué)生3：取一定量3%的過氧化氫溶液加熱，蒸發(fā)掉部分水。

學(xué)生4：將工業(yè)用的35%的過氧化氫溶液稀釋。

學(xué)生5：將一定量3%和35%的兩種過氧化氫溶液混合。

教師：剛剛同學(xué)們提出的方案從理論上看，都是可行的。接下來，我們進(jìn)行深入思考并討論其在實(shí)際操作過程中的可行性。

學(xué)生6：如果選用3%的過氧化氫溶液，利用稀溶液蒸發(fā)濃縮過程中溶質(zhì)質(zhì)量不變：m（稀溶液）×3%=3.4 g。

m（稀溶液）=113.3 g。

學(xué)生7：蒸發(fā)濃縮過程中，溫度升高，導(dǎo)致過氧化氫分解，所以此方案不合理。

學(xué)生8：經(jīng)過計算，可以選擇用9.7 g 濃度為35%的過氧化氫溶液，加水稀釋得到。

學(xué)生9：兩種溶液混合的方法，有多種配比方式，計算過程較復(fù)雜。

教師：經(jīng)過大家交流討論，用濃溶液稀釋的方案最合理。

［實(shí)驗(yàn)2］將5 g 碳酸鈣粉末分5 次左右加入上步反應(yīng)得到的葡萄糖酸溶液，不斷攪拌，反應(yīng)80 分鐘后產(chǎn)率趨于穩(wěn)定。經(jīng)分離提純，得到葡萄糖酸鈣固體。

▲任務(wù)三：確定葡萄糖酸鈣組成（探究組成）

［問題5］你知道葡萄糖酸鈣的保存方法嗎？

資料2：正常情況下，葡萄糖酸鈣片能保存36 個月（密封），太陽光會影響藥品穩(wěn)定性，使分子運(yùn)動加劇，加速藥品發(fā)生反應(yīng)。高溫環(huán)境會使藥品提前失效，甚至變質(zhì)，引發(fā)毒副反應(yīng)?？諝庵凶破咸烟撬徕}，會生成碳酸鈣和碳單質(zhì)，并產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w。

教師：用噴火槍對葡萄糖酸鈣樣品灼燒，同時測定灼燒后固體的質(zhì)量。（見表1）

表1

［問題6］通過葡萄糖酸鈣灼燒后質(zhì)量的變化，你能確定其組成嗎？

教師給學(xué)生提示葡萄糖酸鈣樣品化學(xué)式——x（C6H11O7）2Ca·yH2O。加熱過程中，葡萄糖酸鈣會失去結(jié)晶水，同時分解生成碳酸鈣，當(dāng)溫度達(dá)到800℃時，碳酸鈣分解，最后生成氧化鈣。

學(xué)生思考并完成物質(zhì)組成的計算。

教師提示并總結(jié)：m（葡萄糖酸鈣樣品）=2.33 g，m（氧化鈣）=0.28 g，

m（鈣元素）=m（氧化鈣）×40/56=0.20 g，m（葡萄糖酸鈣）=2.15（g），

m（水）=0.18 g

葡萄糖酸鈣與水的微粒個數(shù)比

=2.15/430∶0.18/18=1∶2

葡萄糖酸鈣樣品化學(xué)式是（C6H11O7）2Ca·2H2O。

教師總結(jié)：本節(jié)課從補(bǔ)鈣劑的選擇、葡萄糖酸鈣的制備及化學(xué)式的確定，復(fù)習(xí)了化學(xué)計算的相關(guān)內(nèi)容，知道初中化學(xué)計算的三個基本類型（化學(xué)式的相關(guān)計算、根據(jù)化學(xué)方程式計算和有關(guān)溶液的計算），熟悉了如何利用計算建立宏觀質(zhì)量和微粒個數(shù)的聯(lián)系，理解了化學(xué)計算的遵循原則，即質(zhì)量守恒定律。

四、教學(xué)思考

（一）真實(shí)情境要蘊(yùn)含生活中的實(shí)際問題

真實(shí)情境能讓學(xué)生身臨其境，產(chǎn)生“關(guān)聯(lián)之感”，使學(xué)生主動地、持續(xù)地進(jìn)行項(xiàng)目探索，誘發(fā)學(xué)生探究的欲望。本節(jié)課圍繞補(bǔ)鈣這一主題，引發(fā)是否需要補(bǔ)鈣、要補(bǔ)多少鈣、如何選擇合適的補(bǔ)鈣劑等相互關(guān)聯(lián)且有現(xiàn)實(shí)意義的問題，既能達(dá)到化學(xué)計算專題復(fù)習(xí)的預(yù)設(shè)目標(biāo)，又能提升學(xué)生化學(xué)計算的能力，加深學(xué)生對化學(xué)計算功能和價值的理解。

（二）驅(qū)動任務(wù)要促進(jìn)學(xué)生的真實(shí)參與

創(chuàng)造力、問題解決能力的培養(yǎng)需要讓學(xué)生擁有真實(shí)的問題解決經(jīng)歷，成為積極的行動者，調(diào)動已有的知識經(jīng)驗(yàn)、能力基礎(chǔ)，創(chuàng)造性地解決真實(shí)情境中的問題。課前的調(diào)查報告、補(bǔ)鈣劑的選擇和合理補(bǔ)充、鈣片的合理保存等系列驅(qū)動任務(wù)，能促使學(xué)生深度參與教學(xué)活動，并用已有的學(xué)科知識解決生活中的問題，體現(xiàn)了學(xué)科的價值。

（三）多元活動要瞄準(zhǔn)認(rèn)知的有效建構(gòu)

多元化、多樣化的活動是建構(gòu)知識體系、促進(jìn)深度認(rèn)知的有效途徑。課前完成補(bǔ)鈣劑的調(diào)查報告，根據(jù)資料計算補(bǔ)鈣劑的用量；根據(jù)化學(xué)方程式計算反應(yīng)物和生成物質(zhì)量，根據(jù)溶液稀釋過程中溶質(zhì)不變的規(guī)律計算溶液質(zhì)量；通過資料和實(shí)驗(yàn)認(rèn)識葡萄糖酸鈣性質(zhì)，通過熱重分析數(shù)據(jù)計算確定其組成，通過這些系列活動，將分散于各個單元的化學(xué)計算逐步呈現(xiàn)，逐漸讓學(xué)生系統(tǒng)化再認(rèn)知化學(xué)計算，有效構(gòu)建知識體系。

（四）課堂實(shí)踐要注重從“雙基”走向素養(yǎng)

概念為基、能力驅(qū)動的課程代表技能、過程、行為和思維習(xí)慣的組合，更代表了更廣泛和更具有適應(yīng)性的成就，即素養(yǎng)。本節(jié)課從探究未知成分的補(bǔ)鈣劑出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)確定組成，再根據(jù)性質(zhì)理解制備的原理，最后感悟葡萄糖酸鈣的應(yīng)用和價值，教師將“告知”轉(zhuǎn)化為學(xué)生主動參與的“推知”，讓學(xué)生主動思考、分析和概括，讓學(xué)習(xí)回歸本質(zhì)，促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的落地生根。