“化学与航天”专题复习教学设计

王　锋

摘要：新一轮课改从关注课程的“知识性”、“学术性”到重视课程的“社会性”，相应的专题复习模式应从“知识——建构——应用”转变为“主题情境——意义建构——全面发展”。以“化学与航天”为案例，谈新课程下开发航天科技这一热点素材资源，应用于化学专题复习教学设计。

关键词：化学专题复习；化学与航天；热点资源；教学设计

传统教学观是以知识为中心，教学目标通常指向某一知识重点或难点。建立在这一基础上的专题复习模式通常是：以某一重难点知识为目标，通过寻找知识点的内在联系建构知识网络；通过多方向地对知识归纳和综合从而保证知识体系的完整性；最后立足于清晰的知识体系上，再进一步解决知识的应用难点。这种以“知识——建构——应用”专题复习模式，可以帮助学生理解难重点知识，梳理知识点间联系，以进一步形成清晰完整的知识体系。但这种基于对知识为核心的专题复习模式，带有明显的机械向心性或收缩性的特点，必将教学带入应试教育的死角，不利于学生的全面发展；也容易导致以教师为中心、学生被动学习的结果，不利于调动学生的学习积极性。

新一轮课改从关注课程的“知识性”、“学术性”到重视课程的“社会性”，强调教学贴近生活生产与现代科技，学生在“真实”情境中有意义地建构知识，在生动活泼的过程中形成科学的方法，并达到情感态度价值观的升华。因此，新课程的专题复习更提倡“主题情境——意义建构——全面发展”模式：通过以热点资源作为情境进行化学专题复习，把一些难重点课程目标移植到这一情境中，充分挖掘情境对所要实现的教学目标的教育功能，实现专题复习的“小题大做”。这种专题复习模式不再局限于实现知识目标，而是更加地关切课程三维目标整体和谐达成：在一定主题情境下的复习，让教学内容与学生的社会生活背景发生联系，不仅增进了学生对知识更有意义的建构，更重要的是为达成过程与方法、情感态度价值观维度目标创造了条件；此外，生动活泼的情境调动学生学习积极性，能较好地提高学生课堂学习-兴趣。下面以“化学与航天”专题复习为例，以上述指导思想进行新课程化学专题复习教学设计。

“化学与航天”专题复习

教学目标

知识与技能

复习巩固质量守恒定律、化学式和化学方程式的含义及书写、根据化学式及化学方程式进行一些基本计算等内容。

过程与方法

“性质、结构、用途”三者关系等原理在实际生产和生活中的应用方法。

情感态度价值观

通过应用化学知识解释、解决生产和生活中实际问题，进一步体会化学学科价值；通过了解我国的航天历史及所做的贡献，激发学生爱国主义热情。

教学重点、难点

灵活应用化学知识解释、解决与“化学与航天”中的有关问题。

教学过程

情景导课：从今回溯到中国古代航天史，明代有一个心灵手巧的木匠叫万虎，他和其他工匠设计了会飞的“飞龙”火箭，这种木质雕刻的火箭筒已可以飞行1000m(展示古今火箭资料图)。在美国的航空和航天博物馆中也标示着：“最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。那时，火箭靠什么做动力上天(升空)呢?

教学活动主题一：航天的动力——燃料

情景一：黑火药是我国古代四大发明之一。把木炭、硫(黄)粉和硝酸钾(KNO₃)按一定比例混合就可以制得黑火药。黑火药(自身)燃烧时，短时间内反应就很剧烈，同时生成大量的气体，放出大量的热，并使气体生成物的体积骤然膨胀，控制好体积骤然膨胀的生成物的喷出方向，就会在相反方向上产生巨大的推进力(结合古代火器图)。

①黑火药属于——物(填“混合”或“纯净”)。

②经过查阅资料，我知道黑火药燃烧时共生成了三种新物质：一种固体叫硫化钾，化学式为_______；另一种是能使澄清石灰水变浑浊的气体；还有一种是单质，它的化学名称为________。因此，黑火药燃烧的化学方程式为：___________________________________。

③利用黑火药的燃烧推动“火箭”飞行，此过程能量转化是由__________转化为_______。

情景二：氢是自然界最普遍存在的元素，由其组成的氢气是可贵的既高能又洁净的理想燃料，是一种极其优越的新能源。液氢已在宇宙火箭、航天飞机、导弹、燃氢汽车等方面应用(如1960年液氢就已用作航天动力燃料，1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料)，中国也曾用液氢作火箭燃料。但氢能源因许多技术问题至现在仍未能解决而导致其不能被广泛应用。

你如何理解段中“高能又洁净”呢?请写出有关反应的化学方程式并加以解释。

情景三：中国自1999年11月20日起陆续发射了“神舟”系列号飞船，2003年10月15日发射的“神五”和2005年10月12日发射的“神六”的推进火箭均使用近450吨的偏二甲肼液体作燃料，为神舟加注过此特种燃料的“特燃兵”杨兴国说：“偏二甲肼带有强烈的鱼腥臭味，是一种易燃、易爆的有剧毒的燃料，它只要一遇到火花就会发生爆炸，极其危险!”以下让我们探知一下偏二甲肼：

①偏二甲肼的化学式C₂H₈N₂，你知道哪些信息(即化学式表示的意义)?请写出至少两点：

a．____________；b．______________。

②在火箭发射时，偏二甲肼和四氧化二氮(N₂O₄)发生剧烈反应，释放出大量的热量。

该反应的化学方程式如下：

则x的化学式为_________。假定450 t的C₂H₈N₂已完全反应，则生成x的质量为___________。(计算结果精确到0.01,所需相对原子质量自查)

③你敢当“特燃兵”吗?

情景四：未来新型固体燃料之一_____________含固体石蜡的燃料。它具有一系列优点：燃烧产物(只有CO₂和H₂O)无毒害、运输无需特殊安全设施、火箭添加燃料过程简单和燃烧强度比其他类型固体燃料高3倍。石蜡的主要成分为正二十二烷c₂₂H₄₆和正二十八烷C₂₈H₅₈，其中之一与O₂反应的化学方程式如下：a C₂₂H₄₆＋b O₂(充足)＝＝cH₂O＋44CO₂，则b＝________。

讨论题：航天燃料及其使用对环境的影响。

教学活动主题二：航天飞船(舱内)的“空调”(环境控制和生命保障系统)

情景五：专家为“神六”舱内安装的“空调”，可以吸收热量，维持宇航舱内恒温；还装有氧气供应系统，为宇航员提供足够多的氧气，在散播氧气时，还可以吸收宇航员呼出的大量二氧化碳和水分。某“空调”的部分工作原理图如下：

①必须经过严格_____________的(达标)空气才能被带上飞船。

②装置I的作用是分离空气、水和二氧化碳。A中的CO₂、H₂O主要来自__________。

装置Ⅱ是让二氧化碳和氢气反应的特殊装置。装置Ⅲ发生反应的化学方程式为______________。装置Ⅳ是利用余下的氢气和氧气反应制成的_______________电池，此时能量由__________转化为_______________。

③在太空生存，能源是极其宝贵的，此“空调”不仅是舱内环境控制系统，请你从能源利用角度评价此“空调”。

教学活动主题三：太空中宇航员的生活污水等处理系统。

情景六：载人飞船必须建立水的循环体系，以保证宇航员的生活用水并减少飞船的携水量。请你将下图各项用“→”(箭号)连接成水的循环体系。

我国宇航员在太空饮用的水取自宇航训练中心的地下“纯净水”，这种地下水属于___________。

A．纯净物B．混合物c．化合物D．单质

教学活动主题四：聚焦航天飞船(机)的防热瓦材料之一——氮化硅陶瓷

情景七：让我们镜头从太空生活回到地球，但(如神六)飞船回家之路并不轻松，再人大气层的返回过程对航天员和飞船的危险最大，由于飞船对大气的高速摩擦和对周围空气的压缩，它的大部分动能变成了热能，使飞船变成一团火球，达到上千摄氏度的高温。因此需在飞船表面加装特殊有效的防热和隔热材料，让飞船返回舱安全闯过“烧蚀关”回家!氮化硅陶瓷就是一种特殊有效的防热和隔热材料。

情景八：氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料。它是用高纯硅作原料，在高温下经两次氮化(即与纯氮气反应)制成。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，并有惊人的耐化学(如耐酸碱)腐蚀性能；同时又是一种高性能电绝缘材料；氮化硅摩擦系数很小；耐急冷急热性好。氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度。、因此，其在高科技方面用途广。

①N的原子结构示意图为氮化硅的化学式为)Si₃M₄，其中氮显负价，硅显价。

②根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是()．

A．制气轮机燃烧室B．制有色玻璃

c．制雷达天线罩

D．制造高温轴承

③为什么航天飞机(船)要加装结构紧密的氮化硅结构陶瓷防热瓦?此瓦如何防热?(友情提示：Si₃N₄＋3O₂==3SiO₂＋2N₂，SiO₂性质稳定)

本课教学小结：航天与化学

以上说明航天与化学是息息相关的，离开了化学，航天便是幻想。未来美好的生活也离不开化学，那么在化学方面你最喜欢什么?

①化学材料：钛合金、宇航服材料、太阳能电池板等

②航天燃料

③化肥

④医药

⑤你有自己的研究对象

[本节知识体系总结]

化合价、化学式、化学方程式、质量守恒定律组成

元素结梅

纯净物性质用途(利弊评价)

原子变化规律 对环境社会的影响

新材料等重要性

原子结构示意图(联系离子)

[升华]同学们，当今社会科学技术在飞速发展，国际竞争与挑战日趋激烈，我们成功发射“神六”是我们中国人自信的而对竞争与挑战的胜利。但有人形容这与他国的航天伟业相比——龟兔赛跑。确实，我们不能沉醉于古代文明，而应正视现在，落后就要挨打。希望你们思忧患、挑重任，自信自强，刚结合作，不仅成为合格的中学生，更应成为投身科学技术的先锋和真正的爱国者!

案例评析：

本案例能以“主题情境——意义建构——全面发展”为设计思路，围绕“航天与化学”作为主题情境，进行专题复习的各个环节的设计。教学中充分地创设生动活泼的教学情境，极大地激发了学生学习兴趣，很自然地引导学生参与各种教学活动，增强了复习教学的有效性。同时，精心设计了各种问题情境，引导学生应用化学知识在解释、解决生产和生活的实际问题中，有意义地建构知识，形成科学的方法，达到情感态度价值观的升华，提高了新课三维目标培养的针对性。

参考文献

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[4]章青，情境材料专题复习初探[J]，南京：中学生物学，2001，6．

[5]王锋，曹桂祯，中考化学套餐[M]，北京：和平出版社，2007．

(责任编辑，张华伟)