王穎

一、引言

元素化合物知識是初中化學基礎知識教學的主要內(nèi)容，也是發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的重要載體。新課標將化學學科核心素養(yǎng)劃分為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”5個方面。關(guān)于“模型認知”，新課標指出“知道可以通過分析、推理方法認識研究對象的本質(zhì)、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，解釋現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律”。

二、三階認知模型的構(gòu)建

認知模型是主體（個體或?qū)W術(shù)共同體）在認識某一特定對象過程中不斷形成的、相對穩(wěn)定、有層次結(jié)構(gòu)的組織和表征知識的系統(tǒng)。建立認知模型，可以幫助學生濃縮提煉所學知識，將重要的本質(zhì)性知識形成清晰的知識框架，從而提高學科能力和學科素養(yǎng)。化學是從微觀層面解釋宏觀性質(zhì)的學科，宏觀與微觀的聯(lián)系是化學學科不同于其他學科的最特征的思維方式?！敖Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應用”是化學學科的重要觀念，本文主要基于這一觀念建構(gòu)初中化學元素化合物復習的認知模型。

我們在初中階段認識一種物質(zhì)，首先要知道它的元素組成，但無須根據(jù)元素種類推斷其性質(zhì)。在這節(jié)復習課中，我們運用類比和遷移的學習方法重點復習了碳單質(zhì)的幾種同素異形體和碳的兩種氧化物的相關(guān)性質(zhì)。對于相同元素組成的物質(zhì)之間為什么會有性質(zhì)差異的問題，只要求學生簡單了解是微粒構(gòu)成不同導致，不要求學生掌握具體的結(jié)構(gòu)特點。在充分掌握含碳物質(zhì)各方面性質(zhì)基礎上，要求學生解釋和解決與生活生產(chǎn)相關(guān)的簡單問題?；谶@個思路，我建立了以下認知模型，從三個層次層層深入認識物質(zhì)。

三、教學內(nèi)容分析

“碳和碳的氧化物”是初中階段一個全面研究元素及化合物知識的單元，涉及知識內(nèi)容較廣，化學反應方程式繁多，物質(zhì)之間的聯(lián)系較為復雜。通過以往的學習，學生已對碳單質(zhì)及碳的氧化物的性質(zhì)和用途有了一定的了解。但因為是上學期的內(nèi)容，再加上分散在多個課時學習，紛繁復雜的內(nèi)容學生記憶困難、容易混淆，難以把握復習重點和整理思路。所以急需將這塊內(nèi)容重新復習鞏固、串聯(lián)整合。通過本節(jié)復習課的教學，幫助學生將所學知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，并與碳、碳酸鈣的知識聯(lián)系起來，形成知識網(wǎng)絡。

本節(jié)課的教學設計以物理性質(zhì)和化學性質(zhì)為中心，密切聯(lián)系生活實際。通過以往的學習，學生已有由現(xiàn)象推知性質(zhì)，由性質(zhì)了解用途的思維，但對結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系還不了解，首先讓學生根據(jù)碳單質(zhì)“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”之間的聯(lián)系建立認知模型，然后遷移到碳的氧化物的性質(zhì)和用途及影響整理總結(jié)中去。最后用所學的知識解釋和解決一些生活中的實際問題，激發(fā)學生的學習興趣，使他們養(yǎng)成良好的學習習慣。

四、教學與評價目標

1.教學目標

（1）知道碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的物理性質(zhì)，掌握它們的化學性質(zhì)及用途。了解一氧化碳和二氧化碳的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，以及它們的用途和影響。

（2）通過運用類比、歸納的方法將物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途進行整理和總結(jié)，建構(gòu)認知模型。

（3）了解一氧化碳的毒性及一氧化碳和二氧化碳對環(huán)境的影響，增強環(huán)保意識、自我保護意識以及人與自然和諧統(tǒng)一的意識。

2.評價目標

（1）通過碳的氧化物性質(zhì)和用途及影響的歸納和判斷，診斷學生利用認知模型進行分析和推理的水平。

（2）通過相關(guān)例題，診斷和發(fā)展學生設計和分析探究實驗的水平。

（3）通過對解決環(huán)境問題和發(fā)展新技術(shù)的討論，診斷并發(fā)展學生對化學價值的認識。

五、教學實施過程

【引入】地球上現(xiàn)有的118種元素中，有一種特殊而又重要的元素。它在地殼中含量很少，僅占0.027%，含有該元素的物質(zhì)卻有八千多萬種。它的原子結(jié)構(gòu)很簡單，由它構(gòu)成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)卻千變?nèi)f化、紛繁復雜。它可以構(gòu)成世界上最堅硬的物質(zhì)，也可以構(gòu)成世界上最軟的礦物質(zhì)。它是陪伴人類幾十萬年的老朋友，也是最新、最熱門的前沿材料。最重要的是，它是地球上一切生命的基礎，它就是——碳元素。

設計意圖：通過對碳元素重要性和特殊性的描述，激發(fā)學生學習的興趣。

【環(huán)節(jié)一】碳單質(zhì)

【學生活動】快速回憶，完成學案上的內(nèi)容：

【提出問題】為什么金剛石、石墨、C60都是碳元素組成的單質(zhì)，而物理性質(zhì)卻有很大的差異？

【學生思考】碳原子的排列方式不同。

【提出問題】物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途之間存在怎樣的內(nèi)在關(guān)系？

【學生思考】構(gòu)成物質(zhì)的微粒的排列方式（晶體結(jié)構(gòu)）決定了物質(zhì)的物理性質(zhì);物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途（結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途）。

【展示表格】

無定形碳

設計意圖：從微觀結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途三方面對比分析碳的三種同素異形體，初步建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的思維方式。通過對無定形碳的簡單回顧，夯實對“同素異形體”的概念理解。

【教師提問】木頭電線桿或木樁在埋入地下之前，常要把埋入地下的一部分木頭表面稍稍烤焦，這是為什么呢？

【學生思考】木頭烤焦以后就變成了木炭，木炭與空氣、水分接觸不容易發(fā)生反應，可以保存較長的時間。

設計意圖：從碳單質(zhì)的物理性質(zhì)過渡到化學性質(zhì)。

【創(chuàng)設情境】單質(zhì)碳的化學性質(zhì)與溫度有關(guān)，如下圖所示：

【問題引導】圖中反映出單質(zhì)碳有哪些化學性質(zhì)？

【性質(zhì)探究】探究單質(zhì)碳的化學性質(zhì)。

①穩(wěn)定性：常溫下，碳的化學性質(zhì)不活潑?！鷷鴮懽之嫼蜋n案

②碳跟氧氣反應（可燃性）→作燃料

③碳跟某些氧化物反應（還原性）→冶煉金屬、制造煤氣

【教師活動】通過對碳單質(zhì)的物理性質(zhì)差異分析和化學性質(zhì)與相應用途的歸納總結(jié)，構(gòu)建初中階段學習物質(zhì)的基本認知模型。

設計意圖：在復習過程中，通過碳的穩(wěn)定性、可燃性和還原性及其相關(guān)用途的回顧，再次確立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的學科思想，并在此基礎上構(gòu)建在三個逐漸深入的層次上認識物質(zhì)的模型。

【環(huán)節(jié)二】一氧化碳和二氧化碳

1.CO2和CO的物理性質(zhì)比較

【課堂鞏固】一氧化碳、二氧化碳的物理性質(zhì)

（1）下列有關(guān)盛放某些氣體的集氣瓶，其擺放情況正確的是（? ）

（2）下列實驗現(xiàn)象只能反映二氧化碳物理性質(zhì)的是（? ）

設計意圖：簡單復習一氧化碳與二氧化碳的物理性質(zhì)，并用兩道例題加以鞏固，以此提高學生的分析能力。

2.CO2和CO的化學性質(zhì)比較

設計意圖：通過將一氧化碳與二氧化碳的共性和差異分類整理，學會對比、歸納的方法。

【教師提問】對比一氧化碳與二氧化碳性質(zhì)的不同，產(chǎn)生此差異的原因是什么？

【展示圖片】一氧化碳與二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)對比

設計意圖：通過將一氧化碳與二氧化碳的共性和差異分類整理，學會對比、歸納的方法。

【教師提問】對比一氧化碳與二氧化碳性質(zhì)的不同，產(chǎn)生此差異的原因是什么？

【展示圖片】一氧化碳與二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)對比。

【學生思考】得出結(jié)論：兩者分子結(jié)構(gòu)不同，所以物理和化學性質(zhì)不同。

設計意圖：引導學生應用認知模型認識物質(zhì)和分析問題。

3.CO2和CO在生活中的作用的比較

設計意圖：引導學生應用模型在第三層次上認識物質(zhì)。培養(yǎng)學生運用所學知識探討碳的氧化物對人類健康和社會發(fā)展帶來的雙重影響，在具有安全意識和綠色化學觀念的同時能欣賞化學對人類文明的貢獻，學會辯證地分析問題。

【學生活動】觀看視頻：二氧化碳捕捉器

【課堂例題】“碳捕捉技術(shù)”是指通過一定的方法，將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離并進行儲存和利用。常利用NaOH溶液來“捕捉”CO2，基本過程如圖所示（部分條件及物質(zhì)未標出）。

（1）“捕捉室”中發(fā)生反應的化學方程式為：? ? ? ? ? ?___________________________

（2）在整個“捕捉”過程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是：? ? ??_______________________

（3）下列有關(guān)敘述中錯誤的是______（填序號）

①“高溫反應爐”分離出的CO2可制成干冰，干冰常用于人工降雨。

②“反應、分離室”中反應結(jié)束后，將NaOH和CaCO3分離的操作名稱是過濾。

③整個流程中不涉及置換反應。

④捕捉到的CO2還可制備其他化工產(chǎn)品，減少了溫室氣體排放。

⑤整個過程中，只有一種物質(zhì)可循環(huán)利用。

⑥“反應分離室”中的反應放出大量的熱。

⑦該捕捉技術(shù)的優(yōu)點是沒有消耗能源。

設計意圖：結(jié)合“二氧化碳的捕捉”，讓學生了解學習化學與生活生產(chǎn)之間的聯(lián)系，深刻理解化學、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，感悟到化學的重要性。同時引導學生應用認知模型分析解決問題，促進學生體會認知模型在解決陌生問題中的價值，以期能在酸堿鹽的學習中自主運用模型認識新物質(zhì)。

環(huán)節(jié)三：碳單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

【學生活動】先在學案上自行書寫相關(guān)化學方程式，然后再與視頻中的參考答案比較。

設計意圖：構(gòu)建知識網(wǎng)絡，培養(yǎng)學生概括、總結(jié)、整理知識的能力。

六、教學反思

本節(jié)課涉及的知識點較多，在備課過程中我根據(jù)學科、教材的特點以及學生的實際，對教學內(nèi)容進行了多方位的整合和挖掘。為了調(diào)動學生的學習興趣，我還盡可能地選取與生活聯(lián)系密切的內(nèi)容，并輔以有針對性、有層次的課堂例題加以鞏固。構(gòu)建認知模型有利于知識結(jié)構(gòu)化，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。利用認知模型來復習元素化合物，可以促進學生對相關(guān)知識的聯(lián)系，并能遷移到其他物質(zhì)的認識和復習中去。

但本節(jié)課內(nèi)容有限，沒有將認知角度充分展開，例如沒有關(guān)聯(lián)二氧化碳的制法和自然存在等知識點，可以開放給學生補充完成。老師在教學過程中需深入理解模型和熟練運用模型分析解決問題，從而幫助學生更好地理解模型、應用模型，以便日后能自己建立模型。

參考文獻：

房宏.中學化學核心素養(yǎng)的構(gòu)成體系與培養(yǎng)策略[J].中小學教師培訓，2016（6）：5-8.