论文部分内容阅读
化学复习课怎么上一直是个值得探讨的热点问题。传统的化学复习课注重知识的系统性、科学性、完整性，教师授课面面俱到，重细节轻整合，重知识轻能力，容易将学生引入单纯记忆知识的误区。我们在教学实践中探索元素化合物单元复习法，帮助学生在复习中形成整体化、结构化知识，以任务驱动，激发学生学习的积极性，不仅有效提高了复习效率，学生的化学学科核心素养也得到了发展。下面，本文以“钠及其化合物”单元复习为例，谈谈我们的做法。
一、构建结构化的知识体系
元素化合物知识是高中化学中的重要内容。受认知水平局限，高一学生学习必修1元素化合物知识，主要通过观摩演示实验获得实验表象，再记忆相关元素化合物的性质和用途。这样习得的知识通常是碎片化的，遗忘率较高。为了让学生真正掌握知识、形成迁移能力，我们尝试引导学生从以下几个角度去构建结构化的知识体系。
1.基于物质分类观构建知识网络。从物质分类角度构建知识网络，复习物质类别的通性，便于学生真正掌握并巩固物质类别与物质性质的关系，进而形成根据物质类别推断物质性质的学科能力。以“钠及其化合物”单元复习为例，为了让学生真正掌握金属钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的性质，我们运用化学分类思想，以思维导图为工具，按照“金属单质→氧化物→碱→盐”的顺序构建相关知识体系，与学生一道制作完成了钠及其化合物为主题的知识网络（如图1）。
2.基于氧化还原观构建知识网络。钠与过氧化钠是典型的代表物，钠具有强还原性，过氧化钠既有氧化性又有还原性。因此，要掌握钠和过氧化钠的化学性质，还应从氧化还原反应的角度引导学生认识反应的实质，培养学生基于化合价升降的氧化还原反应思维，构建钠及其化合物的价类二维图（如图2），提高分析问题和解决问题的能力，实现深度学习，为后续各单元复习起到指导作用。
对钠及其化合物进行归纳分类，构建其相互转化关系图，可以让学生从不同层面认识物质的多样性，进而形成物质观、分类观，发展宏观辨识与微观探析核心素养。
二、培养实验探究能力
“钠及其化合物”中有丰富的实验素材：金属钠放置于空气中，金属钠放在石棉网上加热，金属钠与水反应，金属钠与盐溶液反应，过氧化钠与水反应，过氧化钠与二氧化碳反应，碳酸钠与碳酸氢钠的性质实验及相互转化实验，焰色反应实验，氢氧化钠溶液与盐酸溶液的酸碱中和滴定等。以这些实验为载体，进行实验基本知识和基本技能复习的同时，还可以设计以下几个探究实验：探究Na与CuSO4溶液反应的机理，探究Na2O2与H2O反应的机理，探究Na2O2与CO2反应的机理，探究Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法等。教师在组织实验探究活动中，可以通过实验观察启迪学生的思维，引导学生进行性质预测、方案设计、概括解释等高水平探究活动，发现和提出有价值的问题，不断提高科学探究能力，从而发展科学探究与创新意识核心素养。
三、培养“结构决定性质”观念
化学学科核心素养中“宏观辨识与微观探析”水平2要求学生“能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程，能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质差异及其原因，解释同类的不同物质性质变化的规律”。
以钠为代表元素的碱金属是典型的金属元素，其结构、性质有典型的变化规律，是发展学生“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的好素材。为了让学生学会从原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”观念，提高从宏观和微观相结合视角分析问题能力，我们运用碱金属在周期表中的位置，以任务驱动组织下面的学习活动：先是引导学生归纳整理其性质递变规律，进而复习元素周期律、元素周期表、元素推断、物质结构等知识;再结合Na、Na2O、Na2O2、NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3等具体物质，引导学生围绕结构特点、化学键类型判断、微粒种类判断、电子式书写、以“物质的量”为中心的计算、反应规律等展开探究式学习。课堂上，教师布置的学习任务包括：①说出钠元素在周期表中的位置，思考钠为什么那么活泼;②怎样利用元素周期律比较金属元素的金属性强弱;③判断Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的化学键;④写出Na、Na2O、Na2O2、NaOH的电子式;⑤判断1 mol Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中阴、阳离子的数目。
围绕钠元素的“位—构—性”学习，逐渐培养学生的证据意识，让学生“能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系”，进而建立“结构决定性质”的认知模型，最终可培养学生的证据推理与模型认知核心素养。
四、培养分析和解决问题能力
钠及其化合物所发生的反应可从不同视角进行分析，比如化学反应与能量变化、离子反应、氧化还原反应、水解反应、化学平衡、定量反应、反应条件、电化学原理等。教师在复习过程中，结合具体反应，引导学生从不同视角认识化学变化的多样性，运用对立统一思想和定性与定量相结合的方式揭示化学变化的本质特征，一方面可以帮助学生复习巩固知识，一方面又能让学生体会到理论知识在分析和解决化学问题中的应用，便于其形成“变化观念和平衡思想”核心素养。
钠及其化合物在化学实验、生活、生产中用途广泛，教师可以为学生设置真实的情境，将需要掌握的知识镶嵌在真实情境中，提出学生需要思考、研究才能解决的任务或问题。例如：
碳酸氫钠俗称“小苏打”，在生产生活中用途广泛。请解答下列问题。
（1）某“复合膨松剂”中的主要成分为碳酸氢钠和硫酸铝铵[NH4Al（SO4）2]，可用于面包、糕点、饼干的面食制作，使用方法是先将本品与面粉拌匀，再加适量30℃左右的水搅拌即可蒸烤。试写出使用时发生反应的离子方程式。 （2）Na2O2和NaHCO3都属于钠的化合物，它具有很强的氧化性。少量Na2O2与FeCl2溶液能发生如下反应： Na2O2+ FeCl2+ H2O→ Fe（OH）3↓+
FeCl3+ NaCl;已知FeCl2前面系数为6，请配平上述化学方程式并标出电子转移方向和数目该反应中被还原的元素是氧化产物.
（3）向NaHCO3溶液中加入少许Ba（OH）2固体，忽略溶液体积变化，溶液中的c（CO32-）的变化是 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）已知HCO3-在水中既能水解也能电离。NaHCO3溶液呈碱性，溶液中c（H2CO3） （选填“>”“<”或“=”）c（CO32-）。
（5）NaHCO3溶液中有哪些守恒？请写出它们的表达式。
上述问题，涉及盐类水解反应、氧化还原反应、离子反应、工艺流程的比较、弱电解质电离和水解程度大小比较判断等知识，可有效提高学生运用所学基础化学知识分析和解决现实生产或生活中的真实问题的能力。
五、培养科学态度与社会责任
核心素养导向下的高考复习，更加重视培养学生运用化学的思想方法分析、处理和解决真实问题的能力，让学生“具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产生活中简单的化学问题”。学生只有在真實问题的解决过程中，才能够切身体会到物质性质及其变化在促进社会可持续发展方面的应用，其科学态度与社会责任素养才能得到切实的发展。还是以“钠及其化合物”单元复习为例。
下图为侯德榜制碱法流程图。
请思考并讨论以下问题：
（1）从流程图可以看出侯氏制碱法是先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通入CO2，从元素守恒角度分析，NaCl→…→Na2CO3，能否直接向饱和食盐水中通入足量的CO2得到Na2CO3？
（2）NH3在水中溶解度有多大？NH3与CO2反应是生成（NH4）2CO3还是NH4HCO3？已知25℃时H2CO3、HCO3-、NH3·H2O的Ki分别为4.4×10-7、4.7×10-11、1.8×10-5。
（3）氨的食盐水吸收了CO2后溶液中有哪些离子？沉淀池中析出的晶体是NaHCO3、NH4Cl、NaCl还是NH4HCO3？已知20℃时几种物质的溶解度如下：
[ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 溶解度/g 36.0 21.7 9.6 37.2 ]
（4）工业制碱，是由自然界易得到的原料开始，经过一系列反应连续生产的，包含哪些反应？哪些物质可以循环使用？
（5）NaHCO3是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物，在滤出小苏打后，母液提取氯化铵有两种方法：①通入氨，冷却、加食盐，过滤;②不通入氨，冷却、加食盐，过滤。对两种方法的评价正确的是 （选填编号）。
A.①析出的氯化铵纯度更高
B.②析出的氯化铵纯度更高
C.①的滤液可直接循环使用
D.②的滤液可直接循环使用
（6）侯氏制碱法的优点是什么？
在讨论以上问题的过程中，学生揭示了以上化学现象的本质：无论是化学反应还是结晶析出的过程，都体现出了“竞争”和“有序”的原则，说明工业生产在很大程度上取决于自然资源，从中了解了绿色化学的思想。这样的复习体现知识价值，指向能力培养，有利于学生学科核心素养的形成和发展。
本文所说的元素化合物单元复习法，以化学思想观念建构为主，以发展学生化学学科核心素养为目标，通过回顾元素化合物的重要物质建构元素观，对物质进行分类建构分类观，形成转化关系建构转化观，设计实验建构实验观，了解物质结构建构微粒观，探讨反应机理建构守恒观，解释反应原理建构平衡观，促进知识迁移巩固核心观，进而发展学生的化学学科核心素养。以元素及其化合物为一个单元进行整体复习，突出内容与过程的联系性和整体性，避免孤立地学习元素及其化合物知识，导致认识角度单一、认识思路僵化的弊端，便于学生建立元素化合物知识与化学原理知识间的联系，从多视角对元素化合物展开复习，从单元宏观范畴规划教学，设置有思维梯度的学习任务，在完成任务过程中达到复习目标，提高复习效率。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S]北京：人民教育出版社，2018.
[2]郭金，于宝忠，刘洋，李洪山.素养为本的元素化合物教学思路研究——以“钠及其化合物”为例[J].中学化学教学参考.2019，（4）：34—35.
[3]侯丽丽，刘晶，于少华，王磊.基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究——以“铁及其化合物”单元整体教学为例[J].化学教学.2019，（7）：44—46.
注：本文为2017年度广西教育科学“十三五”规划A类重点课题“基于学科核心素养培养的高中化学教学单元设计的研究”（课题编号2017A003）阶段性研究成果。
（责编 白聪敏）
一、构建结构化的知识体系
元素化合物知识是高中化学中的重要内容。受认知水平局限，高一学生学习必修1元素化合物知识，主要通过观摩演示实验获得实验表象，再记忆相关元素化合物的性质和用途。这样习得的知识通常是碎片化的，遗忘率较高。为了让学生真正掌握知识、形成迁移能力，我们尝试引导学生从以下几个角度去构建结构化的知识体系。
1.基于物质分类观构建知识网络。从物质分类角度构建知识网络，复习物质类别的通性，便于学生真正掌握并巩固物质类别与物质性质的关系，进而形成根据物质类别推断物质性质的学科能力。以“钠及其化合物”单元复习为例，为了让学生真正掌握金属钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的性质，我们运用化学分类思想，以思维导图为工具，按照“金属单质→氧化物→碱→盐”的顺序构建相关知识体系，与学生一道制作完成了钠及其化合物为主题的知识网络（如图1）。
2.基于氧化还原观构建知识网络。钠与过氧化钠是典型的代表物，钠具有强还原性，过氧化钠既有氧化性又有还原性。因此，要掌握钠和过氧化钠的化学性质，还应从氧化还原反应的角度引导学生认识反应的实质，培养学生基于化合价升降的氧化还原反应思维，构建钠及其化合物的价类二维图（如图2），提高分析问题和解决问题的能力，实现深度学习，为后续各单元复习起到指导作用。
对钠及其化合物进行归纳分类，构建其相互转化关系图，可以让学生从不同层面认识物质的多样性，进而形成物质观、分类观，发展宏观辨识与微观探析核心素养。
二、培养实验探究能力
“钠及其化合物”中有丰富的实验素材：金属钠放置于空气中，金属钠放在石棉网上加热，金属钠与水反应，金属钠与盐溶液反应，过氧化钠与水反应，过氧化钠与二氧化碳反应，碳酸钠与碳酸氢钠的性质实验及相互转化实验，焰色反应实验，氢氧化钠溶液与盐酸溶液的酸碱中和滴定等。以这些实验为载体，进行实验基本知识和基本技能复习的同时，还可以设计以下几个探究实验：探究Na与CuSO4溶液反应的机理，探究Na2O2与H2O反应的机理，探究Na2O2与CO2反应的机理，探究Na2CO3和NaHCO3的鉴别方法等。教师在组织实验探究活动中，可以通过实验观察启迪学生的思维，引导学生进行性质预测、方案设计、概括解释等高水平探究活动，发现和提出有价值的问题，不断提高科学探究能力，从而发展科学探究与创新意识核心素养。
三、培养“结构决定性质”观念
化学学科核心素养中“宏观辨识与微观探析”水平2要求学生“能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程，能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质差异及其原因，解释同类的不同物质性质变化的规律”。
以钠为代表元素的碱金属是典型的金属元素，其结构、性质有典型的变化规律，是发展学生“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的好素材。为了让学生学会从原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”观念，提高从宏观和微观相结合视角分析问题能力，我们运用碱金属在周期表中的位置，以任务驱动组织下面的学习活动：先是引导学生归纳整理其性质递变规律，进而复习元素周期律、元素周期表、元素推断、物质结构等知识;再结合Na、Na2O、Na2O2、NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3等具体物质，引导学生围绕结构特点、化学键类型判断、微粒种类判断、电子式书写、以“物质的量”为中心的计算、反应规律等展开探究式学习。课堂上，教师布置的学习任务包括：①说出钠元素在周期表中的位置，思考钠为什么那么活泼;②怎样利用元素周期律比较金属元素的金属性强弱;③判断Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的化学键;④写出Na、Na2O、Na2O2、NaOH的电子式;⑤判断1 mol Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3中阴、阳离子的数目。
围绕钠元素的“位—构—性”学习，逐渐培养学生的证据意识，让学生“能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系”，进而建立“结构决定性质”的认知模型，最终可培养学生的证据推理与模型认知核心素养。
四、培养分析和解决问题能力
钠及其化合物所发生的反应可从不同视角进行分析，比如化学反应与能量变化、离子反应、氧化还原反应、水解反应、化学平衡、定量反应、反应条件、电化学原理等。教师在复习过程中，结合具体反应，引导学生从不同视角认识化学变化的多样性，运用对立统一思想和定性与定量相结合的方式揭示化学变化的本质特征，一方面可以帮助学生复习巩固知识，一方面又能让学生体会到理论知识在分析和解决化学问题中的应用，便于其形成“变化观念和平衡思想”核心素养。
钠及其化合物在化学实验、生活、生产中用途广泛，教师可以为学生设置真实的情境，将需要掌握的知识镶嵌在真实情境中，提出学生需要思考、研究才能解决的任务或问题。例如：
碳酸氫钠俗称“小苏打”，在生产生活中用途广泛。请解答下列问题。
（1）某“复合膨松剂”中的主要成分为碳酸氢钠和硫酸铝铵[NH4Al（SO4）2]，可用于面包、糕点、饼干的面食制作，使用方法是先将本品与面粉拌匀，再加适量30℃左右的水搅拌即可蒸烤。试写出使用时发生反应的离子方程式。 （2）Na2O2和NaHCO3都属于钠的化合物，它具有很强的氧化性。少量Na2O2与FeCl2溶液能发生如下反应： Na2O2+ FeCl2+ H2O→ Fe（OH）3↓+
FeCl3+ NaCl;已知FeCl2前面系数为6，请配平上述化学方程式并标出电子转移方向和数目该反应中被还原的元素是氧化产物.
（3）向NaHCO3溶液中加入少许Ba（OH）2固体，忽略溶液体积变化，溶液中的c（CO32-）的变化是 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）已知HCO3-在水中既能水解也能电离。NaHCO3溶液呈碱性，溶液中c（H2CO3） （选填“>”“<”或“=”）c（CO32-）。
（5）NaHCO3溶液中有哪些守恒？请写出它们的表达式。
上述问题，涉及盐类水解反应、氧化还原反应、离子反应、工艺流程的比较、弱电解质电离和水解程度大小比较判断等知识，可有效提高学生运用所学基础化学知识分析和解决现实生产或生活中的真实问题的能力。
五、培养科学态度与社会责任
核心素养导向下的高考复习，更加重视培养学生运用化学的思想方法分析、处理和解决真实问题的能力，让学生“具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产生活中简单的化学问题”。学生只有在真實问题的解决过程中，才能够切身体会到物质性质及其变化在促进社会可持续发展方面的应用，其科学态度与社会责任素养才能得到切实的发展。还是以“钠及其化合物”单元复习为例。
下图为侯德榜制碱法流程图。
请思考并讨论以下问题：
（1）从流程图可以看出侯氏制碱法是先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通入CO2，从元素守恒角度分析，NaCl→…→Na2CO3，能否直接向饱和食盐水中通入足量的CO2得到Na2CO3？
（2）NH3在水中溶解度有多大？NH3与CO2反应是生成（NH4）2CO3还是NH4HCO3？已知25℃时H2CO3、HCO3-、NH3·H2O的Ki分别为4.4×10-7、4.7×10-11、1.8×10-5。
（3）氨的食盐水吸收了CO2后溶液中有哪些离子？沉淀池中析出的晶体是NaHCO3、NH4Cl、NaCl还是NH4HCO3？已知20℃时几种物质的溶解度如下：
[ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 溶解度/g 36.0 21.7 9.6 37.2 ]
（4）工业制碱，是由自然界易得到的原料开始，经过一系列反应连续生产的，包含哪些反应？哪些物质可以循环使用？
（5）NaHCO3是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物，在滤出小苏打后，母液提取氯化铵有两种方法：①通入氨，冷却、加食盐，过滤;②不通入氨，冷却、加食盐，过滤。对两种方法的评价正确的是 （选填编号）。
A.①析出的氯化铵纯度更高
B.②析出的氯化铵纯度更高
C.①的滤液可直接循环使用
D.②的滤液可直接循环使用
（6）侯氏制碱法的优点是什么？
在讨论以上问题的过程中，学生揭示了以上化学现象的本质：无论是化学反应还是结晶析出的过程，都体现出了“竞争”和“有序”的原则，说明工业生产在很大程度上取决于自然资源，从中了解了绿色化学的思想。这样的复习体现知识价值，指向能力培养，有利于学生学科核心素养的形成和发展。
本文所说的元素化合物单元复习法，以化学思想观念建构为主，以发展学生化学学科核心素养为目标，通过回顾元素化合物的重要物质建构元素观，对物质进行分类建构分类观，形成转化关系建构转化观，设计实验建构实验观，了解物质结构建构微粒观，探讨反应机理建构守恒观，解释反应原理建构平衡观，促进知识迁移巩固核心观，进而发展学生的化学学科核心素养。以元素及其化合物为一个单元进行整体复习，突出内容与过程的联系性和整体性，避免孤立地学习元素及其化合物知识，导致认识角度单一、认识思路僵化的弊端，便于学生建立元素化合物知识与化学原理知识间的联系，从多视角对元素化合物展开复习，从单元宏观范畴规划教学，设置有思维梯度的学习任务，在完成任务过程中达到复习目标，提高复习效率。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S]北京：人民教育出版社，2018.
[2]郭金，于宝忠，刘洋，李洪山.素养为本的元素化合物教学思路研究——以“钠及其化合物”为例[J].中学化学教学参考.2019，（4）：34—35.
[3]侯丽丽，刘晶，于少华，王磊.基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究——以“铁及其化合物”单元整体教学为例[J].化学教学.2019，（7）：44—46.
注：本文为2017年度广西教育科学“十三五”规划A类重点课题“基于学科核心素养培养的高中化学教学单元设计的研究”（课题编号2017A003）阶段性研究成果。
（责编 白聪敏）