基于“学科观念”培养的初中化学教学探讨

穆小艳

新课程以进一步提高学生科学素养为宗旨，而化学科学素养的主要内涵是化学学科观念.化学学科观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，而是学生通过化学学习后在头脑中建立起来的概括性认识，也就是在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总括性认识.

关于化学学科观念的内涵，国内外学者从多种不同角度展开研究.最为简明的表述是将化学基本观念分为知识类、方法类和情意类观念三个维度，继而又分为元素观、微粒观、变化观、实验观和分类观6个方面.中学化学学科观念的教学研究价值主要有：①有利于激发学生对化学学习的持久兴趣；②有利于增进学生对化学知识的深入理解；③有利于促进学生化学学科素养的全面发展.

下面结合自己的教学实践，以“依据化学方程式的计算”为例，从化学学科知识、方法及情感态度价值观三个维度，以“问题串”形式层层展开，就如何实现基于学科观念的化学教学谈谈自己的体验与设计.

一、创设情境、引入课题

观看自拍视频——高锰酸钾制氧气.

问题串1：准备收集4瓶氧气，为什么才收集到第三瓶氧气，导管口就没有气泡呢？

问题串2：制取4瓶氧气至少需要多少高锰酸钾呢？如何才能知道收集一定量氧气究竟需要多少高锰酸钾呢？

设计意图：结合沪教版学生基础实验一，通过学生亲身实践，引起共鸣，感受化学计算的必要性.

二、新闻链接、关注时事

观看网络视频——遥感卫星18号升空.

问题串3：已知火箭的第三级推进器中燃料是液氢，助燃剂是液氧.当火箭携带7t液氢时，需要多少液氧才能满足这些液氢的完全燃烧呢？如果过多或过少会出现什么后果？

设计意图： 创设情境，通过教师提问所加燃料的多或少，让学生深刻感受到化学方程式计算的必要性、重要性及严谨性.同时感受科技的伟大，感叹我国航天科技的发展.

三、复习巩固、过渡新知

化学方程式含义的教学.

问题串4：你能写出氢气在氧气中燃烧的化学方程式吗？

设计意图：将高科技知识转化为学生熟悉的情境，体验化学服务于生活，服务于科技的观念.

问题串5：依据方程式计算，首先应充分理解方程式的含义：①从物质变化的角度，你能获得什么信息？②从物质构成的角度看这个反应方程式，你又能获得什么信息？ ③从质量的角度看，你又获得了什么信息呢？

设计意图：化学方程式的含义讲解时，借助“最近发展区”理论，适当延伸学习内容，从物质构成角度和提供的元素相对原子质量引申出物质的质量含义，从而过渡到新知识的学习.让学生感受到化学方程式不仅是表示化学反应的符号，同时包含着非常丰富的信息；不仅有宏观与微观的含义，同时也包含定性与定量的含义.而依据化学方程式计算的核心：就是利用了具体的化学反应中各物质的质量比例是固定且唯一的事实.

问题串6：如果有4t氢气需要多少氧气才能恰好完全燃烧？生成多少水呢？ 如果有16t氧气能够供给多少氢气充分燃烧，生成的水又是多少呢？

设计意图：通过已知量的变换，让学生体会到化学方程式计算中反应物、生成物质量间存在某种必然的且唯一的比例关系.

四、角色扮演、体现主体

问题串7：请你当回火箭推进器的设计师，当确定火箭的燃料舱内携带7t液氢时，助燃仓内需要携带多少液氧才能让液氢恰好完全反应呢？

问题串8：结合学生的成果展示情况，x哪来的？代表什么？4、32哪儿来的？你又是依据了什么列出了这个比例式呢？

设计意图：让学生感受方程式中各个量之间的比例关系.让学生自主归纳解题过程与步骤，体会化学解题的规范性、严谨性和必要性.另外，训练学生的逻辑思维，避免单一的模仿.让学生感受到：化学方程式计算就应该这样，而不是老师规定我们必须这样.

五、规范格式、完善步骤

问题串9：以上过程，大家完成的规范吗？请同学们模仿课本例题和黑板上的内容，完善自己的解题过程吧！

设计意图：用感知到的解题步骤和阅读课本例题去自我完善.

问题串10：你能小结化学方程式计算的解题步骤吗？

设计意图：及时地归纳与总结有利于学生形成严谨的解题步骤.

六、学以致用、提升能力

问题串11：为了使120g碳恰好完全燃烧，需要多少克

O2？生成物CO2的质量为多少呢？

问题串12：同学们，你还能用其他方法计算CO2的质量吗？

问题串13：为什么化学反应前后质量守恒呢？你能从微观角度分析吗？如果结合这个化学反应呢？

问题串14：正因为碳原子完全转移到CO2分子中了，即碳元素完全转移到CO2中，CO2中碳元素的质量就等于碳的质量，现在已知碳元素的质量，如何计算出CO2的质量呢？

设计意图：煤炭作为徐州的重要资源，是学生非常熟悉的物质，从学生的生活实际出发，更能引起学生的共鸣，同时也能让学生深切感受到化学方程式计算在生产中所起的巨大作用.结合质量守恒定律、化学式计算和化学方程式计算形成新的知识网络.同时，发现三种不同的计算有着共同的思想——守恒.

问题串15：请大家帮助淮安同学解决高锰酸钾制氧气实验中遇到的问题吧！实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，如果准备收集这样的4瓶氧气，至少生成1.6g的氧气，需要多少高锰酸钾呢？

设计意图：回归到本节开篇的问题，让学生充分体会到化学计算在解决计量问题发挥的巨大作用.同时也体验到解决问题的成就感.

问题串16：同学们都采用了化学方程式计算吗？还有其他的计算方法吗？

问题串17：为什么两种计算结果不同呢？

小结：化学方程式计算更能直观本质地揭示化学反应中各物质之间的质量关系，化学方程式计算是一种非常重要的计算形式，具有非常广泛的应用，也是同学们必须掌握的一项技能.

设计意图：通过对比化学式计算与化学方程式计算结果的差异，发现化学方程式计算更能直观本质揭示反应中各物质之间的质量关系.

七、课堂小结、达成共识

学生总结 ：知识层面、方法层面、学科观念角度.

教师总结：在化学变化中，物质可以变化，但组成物质的元素不变；物质之间可以互相转化，可以由一种物质转化为另一种物质，但在质量等量的方面，还存在着必然的联系.正因为如此，使得化学反应具有更广泛的应用.

设计意图：谈收获，学生回顾一节课的内容，既收获了知识技能，收获了分析化学反应的方法，更收获了化学反应中守恒的观念.

综上所述，在“依据化学方程式的计算”教学过程中，笔者紧紧围绕化学学科观念——学科知识、学科方法和学科情意类观念三个方面，实践了对学生强化观念、培养学科素养的教学.通过本设计的课堂实践发现：学生思维动起来了，课堂活起来了，课堂效果好起来了.学科观念教学是一个永恒的话题，通过我们的不断领会、深入研究，必将在实践中不断提升.