基于化学反应本质理解促进学生深度复习——以“探究二氧化碳与氢氧化钠是否反应”为例

施凤鹤

（晋江市教师进修学校，福建 泉州 362200）

中考试题多以教材为原型进行改造，故教师在复习教学时，首先要理解问题本质，深入挖掘应用教材“内涵”，让学生学会灵活运用所学知识与思维方法分析问题、解决问题，才能“以不变应万变”。本文从化学反应的本质入手，运用分类思想、迁移思维的方法，引导学生设计实验，在“教、学、评”中促进学生深度复习。

一、化学反应本质和深度复习的内涵

（一）化学反应本质的理解

“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特征是研究物质和创造物质。”［1］从这个界定看，化学研究物质及其转化，这就涉及物质的化学变化，化学反应的本质问题。而化学反应的本质是原子间的重新组合，即反应物中旧键断裂和生成物中新键形成，在这个过程中，旧键断裂吸收能量，新键形成放出能量。对初中学生来讲，化学反应的本质可以从反应物的消耗、新物质的生成以及反应过程中的能量变化来理解。

（二）化学深度复习的内涵

深度学习是一种学习状态，包括学习的投入程度、思维层次和认知体验等诸多层面，是对知识本质的理解，是对学科思想与方法的迁移应用，是以问题探究为核心，提高思维品质的有效学习。［2］由于在复习阶段，故也称为深度复习。化学浅层复习停留在对化学事实性的记忆、基本知识的再现等表面上，往往不能融会贯通、迁移应用。基于此，复习教学不应仅是简单知识再现，而要深入挖掘教材“内涵”，引导学生理解化学本质，让学生主动建构知识，运用化学思想观念、化学思维方法去分析、解决真实问题。

二、基于化学反应本质理解促进学生深度复习的实践

复习教学时，要根据教材内容，提炼相应的化学学科本质问题与学科思维方法，来指导组织整个教与学过程。比如，CO2通入氢氧化钠溶液中，没有明显现象，这就涉及如何判断化学反应是否发生，回归到讨论化学反应本质的问题。沪教版九年级《化学（下册）》只是简单提了“NaOH 能吸收二氧化碳气体（给出化学方程式）”［3］这句话，并未进行实验探究。笔者通过知网查阅有关二氧化碳与氢氧化钠反应的文献，大多是二氧化碳与氢氧化钠反应的实验探究［4-5］，涉及探究二氧化碳与氢氧化钠反应如何进行的教学很少，运用理论或学科思想方法指导教学的极少。为此，笔者以“探究二氧化碳与氢氧化钠是否反应”为例，阐述如何基于化学反应本质理解，促进学生深度复习。

（一）抛出主题问题

问题：如何证明二氧化碳与氢氧化钠是否反应？

复习教学目的在于使学生在原有学习的基础上进一步提升，所以抛出研究的主题，让学生自己回顾知识，头脑风暴式地进行实验设计。问题的难点在于对化学反应过程无明显现象的，需借助一定手段将“看不到”的现象变为“看得到”。通过学生的实验方案了解学生研究的视角及将反应变为“可视”的依据，了解学生已有的认知水平及思维层次。

（二）探究设计原理

学生活动：依据提供的药品及器材，8 人一组设计一至两个方案，并实验验证。通过实验，学生可直观感受实验设计的效果，转变学生复习学习时只“动脑、动口”的习惯，让实验方案的评价显得有理有据。

1.从反应物消耗的视角看待化学反应的本质

学生看到矿泉水瓶，很多人想到“沪教版九年级《化学（上册）》中往装有CO2的瓶中加入水，振荡，瓶子变瘪的实验”，然后依样画葫芦地把水换成NaOH 溶液进行实验。这是典型的知识遗忘或考虑问题不全，知识碎片化，以为瓶子变瘪了就是发生了反应，属于认知水平较低。笔者把这种思维界定为第1 层次。学生小组评析后，认为CO2溶于水也能使矿泉水瓶变瘪，缺乏科学严谨性，于是增加了“往装有CO2的瓶中加入水”的对比实验。学生懂得做对比实验，排除干扰因素，学生认知水平达到第2 层次。由此确定，从反应物CO2是否被消耗，能判断化学反应是否发生。为了让学生学会“气体消耗产生压强差”这一思维方法的迁移，可鼓励学生从CO2消耗的对比实验角度再设计。复习教学时，教师要适时引导学生回归教材、理解教材、应用教材。如教材“固体氢氧化钠能吸收二氧化碳气体而变质”［3］，可启发学生利用这个知识点设计实验，证明CO2被消耗，与前面为排除水干扰而做对比实验产生认知冲突。这样可以进一步拓宽学生认识的广度，实现从培养学生创新意识到培养创新精神层面的进阶，达到思维能力第3 层次。

2.从新物质生成的视角看待化学反应的本质

图1 探究是否有新物质Na2CO3生成

选择从生成Na2CO3角度设计的小组展示，如图1。让学生从新物质生成的视角来看待化学反应的本质。教师继续追问，与上面仪器药品一样，还有其他变式吗？虽然原理相同，只是把气球从瓶外变为瓶内，但可以让学生学会变通，拓宽思维广度。

前面的实验方案，学生往往只想到一种物质就进行设计，没有严谨的程序性思维。为此，教师要引导学生从化学反应的本质入手，让学生从反应物消耗和新物质生成两个视角来判断，逐渐提升思维能力，这样学生的认知就达到第4 层次。

（三）抓住本质问题

教学进行到此时，虽然已能从化学反应的本质入手，但只是小碎片连成了大碎片，应继续深入。继续引导学生认识，反应物除了CO2还有NaOH，生成物除了Na2CO3还有H2O。多角度研究问题，提高认识的深刻性，逐步建构整体观。在“教、学、评”过程中，教师要善于应用隐藏的观念与方法，让学生主动建构知识与思维体系。如生成Na2CO3的判断，不是用它能与盐酸这种具体单一的物质反应的方法，而是要用多种物质共同类属的方法，即从分类的角度来分析、解决问题。在此环节中，帮助学生建构分类观，渗透分类思想，使思维能力进一步提升，从而达到第5 层次。

从能量变化的视角，学生往往容易忽略。教师可运用学生对燃烧放热这个已有的认知，启发学生从能量变化的视角进行实验探究设计。至此，从反应物消耗、新物质生成、能量变化三个视角来理解化学反应的本质，建构整体观，为最高层次，即第6 层次。

最后，教师可运用手持技术展示探究CO2与NaOH反应的新方法，如温度传感器等，拓宽学生视野。

（四）评价反思提升

1.辅以试题，检验深度复习效果

基于深度复习，课堂上更应有思维层次较高的试题，以检验学生课堂深度复习的效果。

例：（2019 年厦门5 月质检）探究二氧化碳与氢氧化钠是否反应。

［查阅资料］

①乙醇不与NaOH、Na2CO3、CO2反应；

②25℃时，NaOH 和Na2CO3在乙醇中的溶解度：

［实验装置］如图2。

图2 探究二氧化碳与氢氧化钠是否反应

［实验步骤］

①打开K1，关闭K2，从导管口a 通入CO2气体，直至观察到A 试管中产生大量沉淀，停止通CO2；

②从导管口a 通入足量氮气；

③关闭K1，打开K2，向A 中滴入足量的稀盐酸。

师：这个实验的目的是什么？

师：该实验方案根据什么视角进行探究？装置中A、B 实验依据的原理是什么？分析气体的流向。

［设计意图］培养学生养成实验探究的思维习惯，巩固研究化学反应本质的方法，寻找解题的关键点。

本题第一个关键点：对信息的分析、应用；第二关键点：实验过程中K1、K2的开与关，这影响到试管A 中气体流向以及相关性质判断。分析气体流向时使思维可视化，能帮助相对薄弱的学生突破思维障碍。题目设计较新颖，是新情境下的实验探究，它通过改变溶剂，便可直接观察到有沉淀产生，说明有新物质生成。这是对前面实验设计的补充，也是检验学生对化学反应本质理解的程度。第三个关键点：分析从导管口a 通入足量氮气的目的。在试管A 中出现两次的CO2——作为反应物和作为产物的检验，其实验目的不同。厘清这个关键，就能解决通入足量氮气的目的。

2.归纳总结，评价优劣反思提升

在复习教学的最后，让学生对本节知识、方法进行归纳总结（见表1），重构知识与思维体系，深度理解化学反应的本质。同时，让学生反思评价各个实验方法的优劣，达到提升思维能力的目的。

表1 总结归纳

三、基于化学反应本质理解促进学生深度复习的建议

深度复习需要立足问题本质，重构知识脉络，衍生关键能力，提升学生化学核心素养。通过本案例的实践，笔者认为可以从以下四个方面进行。

（一）选准复习内容，深挖教材价值

深度复习不是唯一的复习教学方式，如果复习内容没有合适的探究点，如一些化学事实性知识——元素与人体健康等，那就没必要进行深度复习。深度复习要通过挖掘教材价值，创设情景，开展问题探究，及时反思总结来理解复习内容的内涵，促进学生思维能力提升。如本案例建立在学生已经掌握二氧化碳能溶于水，二氧化碳与氢氧化钠能发生反应生成碳酸钠和水，碳酸钠能与某些酸、碱、盐发生复分解反应等知识的基础上，挖掘化学反应的本质、分类思想、实验方法等，根据“最近发展区”理论，在教师引导、学生讨论中逐步提升学生的创新能力及思维层次。

（二）把握问题本质，促进深度理解

深度复习需要理解问题本质，运用化学思想与方法，运用批判性思维，建构知识体系，促进深度理解，才能在中考新情景中融会贯通，应对自如。本案例不是简单地探究二氧化碳与氢氧化钠这个具体的反应，而是在探究过程中让学生学会方法的迁移、视角的迁移、思想应用的迁移、一类反应的迁移，在深度理解化学反应本质、探究实验方法、渗透化学学科思想上，提升学生思维品质，进而顺利解决新问题。如，探究酸与碱是否发生反应，可以利用本案例学到的思维方法进行迁移应用，从化学反应本质的三个视角入手，将同样是“看不到”的现象变为“看得到”。这样的复习才能事半功倍。

（三）转变复习方式，促进深度对话

化学是以实验为基础的学科，即使在复习阶段，也可让学生实验探究、合作交流，在师生、生生对话及实验直观感受中提高认识的层次性、深刻性和创新性。转变灌输式的复习方式，以学生为主体，教师适当的提问进行引导，重过程、重方法，让学生处于积极思维兴奋的状态，在深度对话中主动构建知识体系，不断提升思维层次，提高复习有效性。

（四）精选典型试题，反思总结提升

复习阶段，当堂做题检测，是评价学生本节课学习效果的手段之一。对深度复习教学的课堂，应当精选具有一定思维层次的典型试题，才能更好地检验学习效果。归纳总结是课堂重要的一个环节，是知识与方法的内化，是思维能力的升华。在“教-学-评”过程中，通过学生不断反思总结，促进本质问题的理解、观念的渗透、方法的迁移、能力的提升。