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以“燃烧”为主题,引领初中化学深度学习

2018-08-22 09:03:00 创新时代2018年6期
马鞍山文明网 ”他号召要认真总结经验,找出统战工作的规律,有所发现,有所创造,有所前进。

谢晓月

化学核心素养导向下的初中化学教学,让我们深刻认识到初中化学课堂在促进学生能力发展方面的价值所在。初三学生刚刚接触化学,对化学还没有形成认知,那么,怎样才能从以科学知识的获得为核心的教学,转变到以学生认知发展为核心的教学呢?这就需要从化学核心知识的角度深入理解和把握教学内容,挖掘出具有深度学习价值的素材。

化学反应观是初中化学学习中的重要核心内容,化学反应的系列知识是初三化学最重要的内容。笔者以学生生活中比较熟悉的燃烧为学习主题,通过螺旋上升的方式系统地让学生学习一些有关化学反应的核心知识,如化学变化的判断方法、反应物和生成物的判断、化学反应中的能量变化、质量守恒定律思想的运用、表示化学反应的化学方程式和化学反应的可控性等,渐次深入、扩展,逐步帮助学生建立起化学反应观。下面是笔者设计的关于燃烧主题的三轮螺旋主要思路。

第一轮螺旋,初步认识化学反应以及发生化学反应时伴随的能量变化

在第一单元,利用学生生活中比较熟悉的物质作为学习主题,是帮助学生初步认识化学变化的开始。以学生生活中较熟悉的蜡烛及其燃烧作为实验探究对象,让学生通过一堂课的实验探究来观察蜡烛点燃前、燃着时、熄灭后的现象,并学习用化学语言来描述观察到的实验现象。这样既巩固了学生认识化学变化的特征,引导学生学习观察化学变化的方法,以及如何验证水蒸气和二氧化碳气体这两种生成物,又让学生了解了什么是反应物、什么是生成物,如何用文字表达式来形象地表示一个化学反应等。

从学科知识角度看,燃烧是化学反应的下属概念,也是跟初中生生活密切联系的一类化学反应,学生在生活中已经积累了一些生活经验,如有火焰、放热、燃烧后反应物会减少等,但还不够系统,有的观点还不够科学等。以蜡烛燃烧来作为主题探究的起点,主要是因为蜡烛是学生生活中比较熟悉的物质,这也是学生有切身感受的具体的化学变化。在课堂上,笔者引导学生通过具体实验探究来巩固变化的判断方法,学会判断化学反应的反应物和生成物,知道化学变化会伴随着能量变化等。通过蜡烛及其燃烧的探究,使学生在刚学会判断是否是化学变化的基础上,进一步详细地了解化学变化的科学方法,学会观察和描述变化中的现象,激发学生对化学学习的兴趣,为后面第二单元中空气和氧气的学习奠定一些化学反应的经验基础。

第二轮螺旋,通过燃烧的微观示意图理解化学反应中的质量守恒定律

在第五单元,刚学完质量守恒定律后,如何把反应的文字表达式转变为化学方程式?怎么体现化学反应前后原子的种类和数目相等?这需要教师利用素材来引导学生写出化学方程式。书本上示范的木炭燃烧的方程式比较简单,所以笔者把甲烷燃烧的微观示意图作为素材,让学生写出正确的化学方程式。主要思路如下:

引入:2017年,我国成功开采了海洋中的可燃冰,其主要成分是甲烷,为开发新能源做出了巨大的贡献。甲烷燃烧生成二氧化碳和水,其微观示意图如下:

讨论:根据以上微观示意图,如何写出甲烷燃烧的化学方程式?

学生经过小组讨论,推出了多种可能,如在左边再加一个氧原子、去掉两个氢原子,或在右边再加两个氢原子、去掉一个氧原子等,这些可能性都是为了使反應前后原子的种类和数目相等。学生再经过集体讨论分析,对各种可能一一评价,最终一致同意以下方法(如下图所示)。

由此推出甲烷燃烧的化学方程式为:CH4+2O2=CO2+2H2O。

学生在上质量守恒定律第一课时时已经认识了宏观上物质质量相等,微观上原子的种类和数目不变,实现了宏观与微观的结合。但从微观角度来具体分析质量守恒定律,如何体现反应前后原子的种类和数目不变,如何让学生真正体会从化学反应的本质(即化学反应前后原子的重组)来理解质量守恒定律,引导学生对化学反应的宏观特征和微观本质之间建立思维模型,真正体会化学方程式的含义,这需要给学生机会来讨论和分析。所以笔者在第二课时通过甲烷燃烧反应物和生成物的微观示意图,让学生讨论出化学反应的微观示意图,充分体会配平的思想,了解化学方程式的含义,体会正确书写化学方程式的方法,加深宏观与微观之间的联系。通过这样的课堂教学设计,让学生根据微观示意图来理解化学反应中既要原子的种类、数目保持不变,又要符合客观事实。另外,经过这种讨论分析也能更好地帮助学生理解化学方程式中各物质间的微观粒子数关系和各物质之间的质量关系,同时也为后面化学方程式的书写和化学方程式的计算奠定了扎实的基础。

第三轮螺旋,通过燃烧条件的探究认识化学反应的可控性

到第七单元之前,学生已经学习了较多的燃烧反应,所以对燃烧条件的研究也是水到渠成。在之前关于燃烧的学习中,学生对燃烧的三个条件已积累了一定的实际经验,因此以上设计的探究活动仅仅让学生认识了燃烧的条件这一知识和运用对比实验来设计实验,缺乏深度学习和思维发展。经过这两年对化学核心素养的学习,笔者重新设计这一课题时想让学生理解化学反应是可以通过反应物和外界条件来控制的,即以学生最熟悉的燃烧为例,让学生明白不仅可以控制燃烧的发生,还可以控制燃烧的充分和熄灭等,从而让学生了解化学反应的可控性。

引入:从前面的学习中我们已经了解到一个化学反应的发生是要有条件的,如何来控制一个化学反应呢?下面以燃烧为例来研究。

问题1:前面我们已经学过几个燃烧的反应,它们有哪些共同点?

分析:从学生熟悉的燃烧反应开始,可以帮助学生总结出一些关于燃烧的知识,同时也为问题2的研究打下伏笔。

问题2:如何让燃烧发生?

分析:引导学生从反应物、外界条件和生成物角度来研究,推出燃烧要发生需要可燃物、氧气和一定温度。如下图所示:

化学教学要突破常规,需要教师长期引导学生从化学的视角看问题。从化学反应观的角度看,燃烧作为化学变化的下属概念,从燃烧的条件来看,要使化学反应发生既要考虑反应物因素,也要考虑温度等外界因素。

问题3:如何设计实验证明燃烧需要的条件?

分析:笔者让学生就问题展开小组讨论,提醒学生可以运用控制变量法的思想来设计实验,证明燃烧不仅需要三个条件,而且这三个条件缺一不可。

问题4:如何让燃料燃烧更充分?

分析:通过生活中的一些具体事例,如煤球变成蜂窝煤甚至煤粉,煤炉燃烧鼓空气等,让学生明白燃料燃烧更充分一是需要足够多的氧气,二是有足够大的接触面积或增加反应物的浓度等,以加快化学反应的速度。

问题5:如何让燃烧着的蜡烛熄灭?

分析:通过学生小组讨论和实验探究,学生有很多灭火的方法,由此总结出灭火的三个原理,同时也让学生明白可以通过控制反应物和外界条件使化学反应停止。

在大讲核心素养的今天,需要将学生要学的具体知识点与化学核心知识和思维方法之间建立联系,帮助学生逐步形成学科知识网络,培养学生分析问题和解决问题的能力,让学生从中领悟解决一类问题的思维模型。要逐步提升学生的化学素养,关键在于如何落实到课堂,笔者以燃烧为学习主题,通过三轮螺旋上升的教学设计,循序渐进,引导学生从熟悉的旧知识中获得新知识,逐渐帮助学生建立起化学反应观,引发学生的深度学习。

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