基于“三单”的“化学方程式专题复习”教学设计

摘要：化学方程式是化学学习的工具和重要内容。通过实验强化化学反应宏观现象的认识，进而加强宏观现象、微观本质和符号表征的关联，可以促进学生对化学方程式的全面认识和深刻理解，从而在一定程度上突破化学方程式的学习障碍，取得较好的复习效果。

关键词：化学方程式;专题复习;教学设计

文章编号：1008-0546（2022）10x-0078-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

一、化学方程式专题复习教学中的问题

化学方程式是化学学习的重要内容和学习化学的重要工具，但不少学生将化学方程式当作“第二门外语”来“死记硬背”。如此学习，没有把握化学方程式的独特性和学科价值，加重记忆和学习的负担。这也是每年中考化学方程式书写和根据化学方程式计算得分率不高的主要原因。

吴运铎提出在化学方程式的单元复习知识梳理中感悟学科观念和问题解决中培育学科观念的策略[1]。但在传统的“化学方程式”专题复习教学中，往往过于重视知识的传递与接受，整节课都是对课本知识的简单归纳，或是化学方程式的书写训练、根据化学方程式计算的机械重复，所以学习进程中少有学生的思维发展，学习兴趣难以被激发。

二、以学生为主体的“三单”复习教学策略

复习教学的主体是学生，主要功能是“诊断、建构和发展”，复习教学通过创设关键事件优化学生的学习方式。在龙岩市教科院杨梓生老师的指导下，笔者参与“一图、二表、三单”的专项研究，其中“一图”是学科课堂教学的逻辑意图;“二表”分别是知识内容能力细目表和学生情况座位表，“三单”分别是学习任务的导学、导探与导用单。教学中，依托一图、二表、三单，并通过图1所示的教学流程开展复习教学，可以有效地转变学生的学习方式。

三、以“三单”为关键事件的学科教学设计

关键事件一：在先学中导学，暴露学生问题和明确学习起点。

正确书写化学方程式，关键是学生对化学反应的认识，含化学反应发生的条件、反应物与生成物及特殊的化学反应现象、化学反应的微观本质等的观察、理解与识记水平。作为化学反应符号表征的化学方程式书写，还涉及元素符号和化学式的书写，以及对化学方程式的配平等。对此，设置如下问题进行导学，布置学习任务导学单。

问题1：写出下列反应的化学方程式：

（1）双氧水在二氧化锰催化作用下分解产生氧气;

（2）氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液混合形成蓝色沉淀;

（3）用稀硫酸除去铁锈（其主要成分为Fe2O3）。

学生极易将双氧水的分解产物错写成氢气和氧气，氢氧化钠与硫酸铜反应中漏写沉淀符号，铁锈与硫酸反应中生成物错写成硫酸亚铁。对于这些错误，如果只是简单地“告诉”学生，学生似懂非懂，过一段时间依然还会犯错。百闻不如一见，为帮助这些学生将化学符号与宏观现象关联起来，笔者的做法是“重做实验”，通过实验辅助“导学”：让学生观察氢氧化钠与硫酸铜溶液混合产生蓝色絮状沉淀;氧化铁粉末与硫酸反应产生黄色而不是浅绿色溶液;双氧水分解产生的气体只能助燃而不能燃烧。

如此教学，让学生主动暴露错误，然后引导学生认识化学方程式的书写不是简单地对符号进行记忆与回顾，而是要结合反应发生的条件、宏观物质变化转化及其典型现象等的观察，从而深层次、针对性地“究错”，给学生学习留下较为深刻的印象。

化学是从分子原子角度认识物质变化的学科，可引导学生对物质变化的本质进行分析。如用微粒模型演示双氧水分子分解，产生水分子和自由的氧原子，氧原子化学性质非常活泼，所以双氧水具有消毒能力;自由氧原子会与另一个自由氧原子结合生成氧分子。如此教学，学生在认识物质性质与变化过程中，将宏观现象—微观本质—符号表征三者融合，进一步明晰化学方程式专题学习的方法与路径。

关键事件二：在思维进阶中导探，以问题链融合三重表征。

以三重表征的思想方法帮助深刻理解化学方程式，围绕物质变化的宏观现象、微观本质、符号表征，设计问题组，在导探单的问题探究与解决过程中增进学科理解。

问题2：2021年，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和带领团队，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。该技术路径不依赖光合作用，而是直接将二氧化碳与氢气反应转化为甲醇（CH3OH），然后转化为淀粉。

（1）科学家利用二氧化碳等为原料合成淀粉，对人类有重大意义。请写出其中一点：。

（2）人工合成甲醇的微观过程如图2所示。二氧化碳转化为甲醇时，参加反应的二氧化碳分子与氢分子的个数比是;该反应中属于有机物的有。

以现代化学研究成果为情境，认识通过二氧化碳转化为淀粉不仅可以帮助解决空气中二氧化碳含量过高带来的温室效应，还能帮助获得食物而解决粮食危机，从而激发学生的化学学习兴趣。然后，以模型图为抓手，认识物质化学变化本质和变化规律，促进学习思维进阶，并进一步感受化学学习“从生活走进化学，然后从化学走向生活”的认知规律。

问题3：在一密闭容器中，有一种未知物质M，以及一定质量的氧气、二氧化碳和水蒸气。

（1）若已知密闭容器中的反应为2M+3O22CO2+4H2O，则M的化學式是;

（2）若已知M的相对分子质量为32，且通过实验测得容器中各物质在化学反应前后的质量关系如表1。

①x=。

②在表1将各物质“反应中质量变化”补充完整。

③M物质组成中一定含有的元素是。

④写出该化学反应的化学方程式：。

对于问题（1），观察化学符号，根据化学反应前后“原子种类不变，原子数量不变”可知M的化学式是    CH4O。对于问题（2），根据表格中的数据，可得出变化为“M+O2CO2+H2O”，且物质间的质量比关系为64∶96∶88∶72。接下来，可根据化学式结合变化数据确定M的元素组成及化学式，也可结合物质相对分子质量应用待定系数确定化学反应为“aM+bO2cCO2+dH2O”，再关联物质变化的质量关系和相对分子质量可得到64∶96∶88∶72=（a×32）∶（b×32）∶（c×44）∶（d×18），即2M+3O22CO2+4H2O，同题（1）得出M为CH4O。

此题将两个相关联的常见的典型考题进行组合。解题过程中将化学方程式的宏观、微观表示意义，即物质宏观的质与量的变化及微观的分子数量变化进行深度融合与合理应用。[2]实际教学中，可放手引导学生对问题进行主动探究，让学生从不同角度应用不同的方法对M物质的组成问题进行分析与解答。最终，通过问题解决过程的最优化，促进知识关联与应用水平的提升，实现学科理解和思维进阶，进而融合形成“宏观现象—微观本质—符号表示”的三重表征。

關键事件三：在三重表征中再导用，以问题解决促进素养形成。

化学反应的本质是分子与原子在一定条件下发生规律性重组。在化学方程式的专题复习中，为检测学生的三重表征思维水平情况，最后还要通过导用单进行应用检测，并进一步提升学生对物质变化的宏观现象、微观本质和符号表征的认识。

问题4：光发动机是一种可以把光能转化为机械能输出的机械装置，其核心部件原理如图3所示，该装置中的化学反应室内密封着气态物质四氧化二氮（N2O4），在太阳光照射下，四氧化二氮反应生成氧气和一氧化氮。

（1）写出光照条件下反应的化学方程式：。

（2）在无光条件下，化学反应室内发生的化学反应过程恰好与光照条件下的相反。请在图4中用微粒模型图表示出无光条件下的化学反应。

（3）已知“相同条件下，容器中气体分子数目越多，对应的压强越大”，据此判断在无光条件下化学反应室的活塞将怎样发生运动，该过程中能量如何转化？

试题以“光发动机”中的物质变化和能量转化为情境，要求由物质变化的宏观现象分析物质发生化学变化时的分子数量变化情况，进一步判断与化学反应室相联的活塞及转动装置的运动变化情况。问题从反应条件变化、反应发生方向的改变，理解气体分子数量变化与压强变化，从而确定“光发动机”中的能量变化情况。问题解决过程需要物质变化的宏观现象、微观本质和符号表征三者间的相互支持，[3]三重表征的思想方法得到进一步地强化，从而有效地提升学生对化学方程式的学习理解、学科理解，提升学生的学科素养水平。

参考文献

[1]吴运铎.单元复习课中养育化学学科观念的教学策略[J].化学教学，2017（7）：41-44.

[2]赖天浪，罗月旺.在读写用中培育三重表征的小专题复习教学[J].化学教与学，2019（5）：39-42.

[3]赖天浪，陈金玉.基于关键事件的化学用语专题复习二次执教与反思[J].福建教育研究，2015（12）：45-46.