張凱

單元復(fù)習(xí)課在高中化學(xué)教學(xué)中占據(jù)著重要地位，是一種很常見的課型，能夠幫助學(xué)生查漏補缺。本文以人教版必修二高二化學(xué)第六章“化學(xué)反應(yīng)與能量”單元為例，從學(xué)生的需要出發(fā)，從本單元內(nèi)在知識邏輯出發(fā)創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識框架，從而使其更好地理解和運用本單元知識。

一、設(shè)計思路

（一）厘清本單元的知識結(jié)構(gòu)，對知識進行整合

本單元的知識點比較煩瑣，為了讓學(xué)生在整體上把握單元知識脈絡(luò)，在進行單元復(fù)習(xí)課時，教師應(yīng)該對教材知識進行整合，厘清本單元所有的知識點，為學(xué)生架構(gòu)知識框架，使其從整體上把握知識點，并對這些知識點進行整合，為后續(xù)的教學(xué)設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。

“化學(xué)反應(yīng)與能量”是人教版高中化學(xué)必修二高二第六章的內(nèi)容，本章內(nèi)容涵蓋“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”“化學(xué)反應(yīng)的速率與限度”，知識點涉及化學(xué)熱力、化學(xué)動力、電化學(xué)等的內(nèi)容，是學(xué)生今后學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)。

（二）挖掘素材創(chuàng)設(shè)真實情境，建立二者的聯(lián)系

整合本單元的知識，引導(dǎo)學(xué)生知道本單元知識主要包括兩個方面：化學(xué)反應(yīng)的能量變化和反應(yīng)速率與限度，因此，本文以“汽車”為研究對象，主要圍繞汽車的能源、設(shè)計原電池、汽車的尾氣處理為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的情境，將情境與化學(xué)知識建立聯(lián)系，幫助學(xué)生更好地理解本單元知識，其中涉及電能知識的為車用能源、設(shè)計原電池，而反應(yīng)速率、限度的知識主要為汽車尾氣的處理。

（三）確定本單元復(fù)習(xí)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)

1.在探討車用燃料的基礎(chǔ)上，理解化學(xué)反應(yīng)能量改變的實質(zhì)，并從多個方面對其應(yīng)用進行評估。

2.引導(dǎo)學(xué)生動手設(shè)計原電池，在設(shè)計的過程中探索電池的原理，進一步感受化學(xué)知識在生活中的無限魅力。

3.通過引導(dǎo)學(xué)生探究汽車尾氣的處理方法，強化學(xué)生的綠色化學(xué)知識，讓學(xué)生理解化學(xué)知識在生活中的價值，能夠充分運用所學(xué)知識解決生活中的問題。

二、教學(xué)過程

（一）課前學(xué)習(xí)任務(wù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：整理該單元所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，構(gòu)建該單元的知識體系，并能夠運用所學(xué)知識解決生活中的問題。

學(xué)習(xí)內(nèi)容：根據(jù)學(xué)生的實際情況，安排課堂教學(xué)任務(wù)。

1.調(diào)查汽車在發(fā)展過程中所使用的能源發(fā)展過程和種類，填寫以下學(xué)習(xí)任務(wù)單。（見表1）

2.結(jié)合所學(xué)知識，試著寫出汽車能源轉(zhuǎn)換過程中涉及的一些重要的化學(xué)反應(yīng)。

3.在車用能源選擇的過程中應(yīng)該考慮哪些因素，并結(jié)合所學(xué)知識和生活實際，分析目前常用車用能源的優(yōu)勢和不足，填寫任務(wù)單。（見表2）

4.根據(jù)對生活的觀察和所學(xué)知識，同學(xué)們都知道車用能源會產(chǎn)生一定的污染物，思考這些污染物的種類，根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識，應(yīng)該如何處理這些污染物才能減少對環(huán)境的污染。

5.結(jié)合所學(xué)知識，綜合考慮汽車行駛的因素，選取常見的材料設(shè)計原電池。

（二）課堂學(xué)習(xí)過程

●教學(xué)環(huán)節(jié)一：車用能源及其選擇

情境創(chuàng)設(shè)：汽車是大家非常熟悉的交通工具，便利了人們的出行，而汽車運行需要能源嗎？

學(xué)生：需要。

教師：隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車能源也跟隨汽車的發(fā)展經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。大家已經(jīng)在課前查閱了相關(guān)的資料，能不能跟大家說一說車用能源的發(fā)展歷程？并且說一說車用能源包括哪些種類。

學(xué)生在總結(jié)的基礎(chǔ)上回答：汽車最初叫蒸汽汽車，它利用燃燒產(chǎn)生的蒸汽工作。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車行業(yè)也飛速發(fā)展，于是就有了柴油發(fā)動機，動力也從蒸汽改為汽油、柴油等。但是由于石油是一種不可再生能源，并且它所排放的廢氣會給環(huán)境帶來污染，因此最近幾年才有了以氫氣、甲烷等為主要能源的燃料電池汽車。由于環(huán)保意識的增強，汽車開始以電力為主。

教師運用生活中最常見的車用能源為案例，幫助學(xué)生分析車用能量轉(zhuǎn)換時所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及能量在過程中變化的本質(zhì)。

學(xué)生經(jīng)過課前學(xué)習(xí)，思考得出：汽油在工作過程中是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，其中庚烷（C7H16）是其中的一種重要成分，化學(xué)反應(yīng)方程式可以表現(xiàn)為：

C7H16+11O27CO2+8H2O

分析：在庚烷（C7H16）燃燒的過程中，C—H、C—C、C—H、C—C、O=O都會發(fā)生斷裂，并吸收能量，生成C=O，O-H，因為這些化學(xué)鍵的生成，釋放的能量比化學(xué)鍵煅燒要大，因此，在化學(xué)反應(yīng)中，會有大量熱能；而燃燒電池時，則將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，再將其轉(zhuǎn)化為機械能，其實質(zhì)就是通過氧化還原反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)車輛的平穩(wěn)行駛。

教師緊跟上述情境再次提出問題：既然我們已經(jīng)知道了能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，現(xiàn)在市場上可供選擇的車用能源種類很多，那么我們在選擇車用能源的過程中應(yīng)該考慮哪些因素呢？

學(xué)生根據(jù)自己課前整理的學(xué)習(xí)資料，結(jié)合教師講的內(nèi)容，在討論的基礎(chǔ)上分小組派代表回答：

組1：老師，我們認(rèn)為應(yīng)該深入分析這些車用能源的轉(zhuǎn)化方式存在哪些優(yōu)勢和不足。

組2：我們認(rèn)為還應(yīng)該對這些車用能源轉(zhuǎn)化是否會產(chǎn)生污染物進行深入的分析和對比，從而考慮使用哪種能源。

組3：還應(yīng)該考慮單位體積能源釋放的能量。

組4：還要考慮車用能源的價格。

組5：還要考慮車用能源是否再生。

組6：還應(yīng)該考慮能源是否豐富。

師：看來同學(xué)們都對相關(guān)的知識點進行了深入的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在請同學(xué)們根據(jù)表3再次深入探討，并通過對各種燃油在應(yīng)用過程中的優(yōu)缺點進行比較，以便為車輛合理地選用燃油提供依據(jù)。

學(xué)生思考后回答：

組1：根據(jù)表3我們可以發(fā)現(xiàn)，氫氣的熱值是最高的，而且氫氣是可再生資源，其反應(yīng)物是水，從環(huán)境保護的角度來分析，也可以發(fā)現(xiàn)氫氣的反應(yīng)物對環(huán)境沒有污染，從這個角度來說，它是車用能源的理想選擇，但是氫氣不容易保存，易燃易爆，使用時存在安全隱患，而且費用比較高。

組2：乙醇與氫氣一樣也存在一定的安全隱患，且它的熱值比較低，雖然成本也比較低，但是它容易揮發(fā)，燃點也很低，可能和氫氣一樣易燃易爆。

組3：甲烷與石油均為非再生能源，若過度利用，將導(dǎo)致能源消耗殆盡等問題出現(xiàn)。此外，甲烷對貯存條件要求很高，雖然其反應(yīng)物無毒，但會引起全球變暖，因此使用汽油會對環(huán)境造成比較嚴(yán)重的污染。

師：看來同學(xué)們對每一種車用能源都有所了解，而且分析得都比較到位。我們從表3中得知每一種車用資源都有自己獨特的優(yōu)勢，也有不足，似乎都不是最理想的車用資源，因此，我們應(yīng)該繼續(xù)創(chuàng)新，發(fā)掘理想的車用能源，一來可以解決現(xiàn)在車用能源中存在的問題，二來可以最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有車用能源的優(yōu)勢。

●教學(xué)環(huán)節(jié)二：汽車尾氣的危害和解決措施

教師播放尾氣排放的視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考：目前生活中人們還會選擇汽油等傳統(tǒng)車用能源，但我們不得不面對環(huán)境污染和資源的不可再生問題，大家認(rèn)真思考一下：汽車排放物對環(huán)境的污染有哪些？

學(xué)生思考后回答：這些污染物主要是對空氣產(chǎn)生危害的有害氣體，主要包括烴、CO以及汽油中的硫氧化生成的SO2等，這些都是汽車在行駛過程中生成的。

師：那么，我們有什么辦法可以將這些污染物對空氣的污染降到最低呢？

學(xué)生根據(jù)自己查閱的資料提出了以下解決辦法：可以在排放汽車尾氣的地方安裝一個有害氣體吸收裝置；可以在尾氣排放處放置一些物質(zhì)與這些有害氣體發(fā)生反應(yīng)，將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)后排出；許多機動車都裝有三元催化器，它可以把氮氧化合物和CO轉(zhuǎn)化為N2和CO2，這些氣體對環(huán)境無污染。

教師利用多媒體展示三元催化器，并解釋：三元催化器可以高效減少這些廢棄污染物，三元是指裝置能同時將碳氫化合物（CXHY）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx）這三種轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，減少對空氣的污染，反應(yīng)方程式可以表示為：

CxHy+NO2+COO2+H2O+N2

師：催化劑是三元催化器的核心，汽車在運行過程中溫度升高，在經(jīng)過該凈化設(shè)備時，該催化劑使三種氣體（一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物）的活力得到了提高，從而發(fā)生氧化還原反應(yīng)。基于上述，教師再次提出問題：三元催化器是運用哪些因素促進反應(yīng)進行的？在此過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原理是什么？化學(xué)反應(yīng)的速率受到了哪些因素的影響？

學(xué)生經(jīng)過老師的講解和自主思考，開始回答：在過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的速率主要受到了濃度、溫度、催化劑等的影響，三元催化器的反應(yīng)工作需要溫度和催化劑。

師：大家再認(rèn)真思考，三元催化反應(yīng)是不是一個可逆反應(yīng)？如果是，在反應(yīng)時，應(yīng)該注意哪些問題？

學(xué)生開始思考并回答：如果三元催化反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，如果反應(yīng)不完全，汽車尾氣的污染物就不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊o污染物，但是在過程中我們可以想一些辦法，如調(diào)控溫度，為反應(yīng)過程創(chuàng)造條件，以此促進反應(yīng)。

●教學(xué)環(huán)節(jié)三：設(shè)計原電池讓小車運行

小組對自己設(shè)計的方案進行展示：

選取貼片成為電池的負(fù)極，而銅片作為正極，稀硫酸溶液做電解質(zhì)溶液。反應(yīng)方程式如下：

負(fù)極：Fe-2e-=Fe2

正極：2H++2e-=H2↑

教師對本單元知識進行重點總結(jié)，提出一些生活中還未解決的問題，鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識解決生活中的問題。

三、教學(xué)反思

本文重創(chuàng)設(shè)生活情境，讓學(xué)生在情境中能夠?qū)⒕唧w的知識聯(lián)系起來。學(xué)生在新授課階段對本單元知識都有了一定的了解，因此，復(fù)習(xí)課的設(shè)計重在設(shè)計相應(yīng)的問題，讓學(xué)生在情境中運用化學(xué)知識解決問題，從而加深對本單元化學(xué)知識的理解和運用，幫助學(xué)生建構(gòu)單元知識體系。這也啟示我們在今后的課程設(shè)計中要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的情境，讓情境成為單元知識和問題之間的橋梁，讓學(xué)生在解決問題的過程中發(fā)揮主體性作用，從而提高復(fù)習(xí)課的教學(xué)效率。

（作者單位：甘肅省西和縣第一中學(xué)）

編輯：曾彥慧