大概念视域下的初中化学主题式复习教学

关键词：初中化学;大概念;复习教学;亚运会

中图分类号：G633.8 " "文献标识码：B " "文章编号：1009-010X（2024）11-0060-05

一、教学背景

大概念指反映化学学科本质，具有高度概括性、统摄性和迁移应用价值的思想观念。大概念对学习主题内容具有统摄性，体现了核心素养在学习主题中的内容化和特质化要求。基于大概念的内容设计，有助于学生建构化学观念，形成化学学科思维方式和方法，树立正确的价值观，发展化学课程核心素养。

复习课对学生学习起着总结、深化、提升的关键作用。复习课应以新的视角和更高的标准重新设定教学目标，建立系统的知识网络，引导学生对已学过的知识进行深入学习，从而促进知识的结构化、系统化和功能化，使学生的认知水平和价值观念达到更高的层次。“化学与社会”主题的知识点浅显且零散，在复习教学中，教师缺乏对本主题的关注，通常用少量课时带领学生查看教材中的知识点，并将主要知识点进行简单串讲，而基本不进行系统设计，较少体现本主题的综合性、实践性以及时代性等。

二、教学设计思路

在“化学与可持续发展”大概念的统领下，笔者对“化学与社会”进行整体设计，以“杭州亚运会”为主线，设计 “无废亚运”——新技术节水降耗、“低碳亚运”——新能源零碳排放、“绿色亚运”——新材料环保节约、“食享亚运”——新特色健康安全等4个主要环节，选择“杭州亚运会”不同场域的真实情境，挖掘适宜的问题，引导学生自主、积极地对问题进行拆解和转化，引发核心的学习活动，促使学生构建从化学视角分析资源、能源、材料、环境、健康等知识的基本框架，认识化学在促进社会可持续发展中发挥的重要作用，培养 “科学态度与责任”核心素养。教学流程如图1所示。

三、教学过程

【主题情境】视频介绍：杭州亚运会践行“绿色和可持续发展”办赛理念。

【设计意图】引入“杭州亚运会”主情境，激发学生学习兴趣，从“亚运瞬间”中感受“大国风范”，增强学生民族自豪感和凝聚力。

环节一：“无废亚运”——新技术节水降耗

【情境】2023年9月30日，全红婵在杭州奥体中心游泳馆上演“水花消失术”，以接近满分的成绩夺得金牌。该馆是亚运会期间产生金牌数量最多的亚运场馆。除了金牌，其水处理技术同样“含金量”极高——池水能在常年不换的情况下依然干净清澈，甚至可以达到“直饮标准”，每年可节约18万吨水，相当于4000余名杭州人一年用水量。

【视频】亚运会奥体中心游泳馆的水处理过程。

【问题】如何从“用水大户”变身“节水标杆”？请绘制处理流程。

【展示】学生绘制的水处理流程（见图2）。

【活动】巩固复习水的净化相关化学知识（沉淀、过滤、吸附、消毒、蒸馏），分析亚运会泳池水处理流程中对应的净化方法。完成学案，如右表所示。

【过渡】亚运会水处理技术不仅减少了废水排放，而且节约了宝贵的水资源。

【资料】大型体育赛事往往产生大量建筑垃圾、生活垃圾等固体废物，既浪费资源，又污染环境。亚运会场馆建设过程中遵循“能改不建”的理念，56个竞赛场馆中44个为改建或临建，12个新建场馆也充分考虑赛后利用。亚运村引进了垃圾分类智能化系统进行实时统计分析，生活垃圾回收利用率达74.8%，易腐垃圾资源化利用率为100%。

【布置任务】课后查阅资料，了解亚运会中产生的气体废弃物是如何处理的。

【总结】利用化学知识，可以发展节水新技术，同时减少固体废物的产生，防治环境污染。我们应该主动践行节约资源环境友好的生活方式，树立人与自然和谐共生的绿色发展观。

【设计意图】教材中没有开设专门的章节进行环境教育，本环节以“泳池水处理技术”为载体，将水资源、水污染、水净化相融合，向学生渗透节约资源、环境保护意识。通过观看水处理过程视频、绘制净水流程图，学生的信息提取和归纳总结能力得以提升。通过对比净水基本原理和实际处理过程的异同，学生体会到实际问题的解决并非是知识的简单套用，而是对知识运用的进阶过程。课后查阅资料的作业设置，可提高学生通过技术手段获取信息的自主学习能力，促使其科学探究与实践核心素养得以培养。

环节二：“低碳亚运”——新能源零碳排放

【情境】“薪火”喻意着中华文明薪火相传，源自中华五千年文明史的良渚文化，亚运会火炬造型向世界展现中国设计的独特创意和中国制造的硬核力量。

【教师】如果你是火炬燃料的设计工程师，你会考虑哪些因素？

【学生】燃料的来源、成本;对环境的影响;运输、储存安全等。

【教师】我们之前了解过哪些燃料？各有哪些优缺点？

【生1】煤，储量大、热值高，但不可再生，燃烧产生大量二氧化碳、有害气体和颗粒物，温室效应严重、污染环境。

【生2】石油，热值高，但不可再生、能源利用率低、污染环境。

【生3】天然气，较为清洁环保，但会导致温室效应。

【生4】氢气，燃烧产物只有水——最清洁的能源，热值高，但制取成本高，易燃易爆、运输和储存困难。

【生5】乙醇，添加到汽油中能适当节省石油资源，减少汽车尾气污染，但存在粮食安全问题。

【生6】一氧化碳，燃烧放热多，但有毒。

【生7】沼气，可再生、经济实惠、环保，但沼气池的建设需要专业知识和技术且需要定期清理和维护。

【生8】可燃冰，较为清洁环保，但会导致温室效应且开采困难。

【设计意图】从能源安全使用、环境影响、物质及其化学反应等多角度，对能源使用中的问题进行综合全面的分析，形成化学观念。培养学生运用分类、比较、总结、归纳等方法认识燃料及其变化，形成一定的证据推理能力，发展科学思维的核心素养。

【过渡】“能源不可能三角理论”是指一种能源不可能同时兼顾环保、成本低、使用安全等条件。在本次亚运会中，科学家是如何解决这些问题的？火炬的燃料到底是什么？

【资料】甲醇是清洁的煤、便宜的油、简装的气、移动的电、液态的氢，是全球公认的新型清洁绿色能源。

【视频介绍】零碳甲醇——利用焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳结合而成。

【教师】根据资料和视频，分别写出零碳甲醇合成、燃烧的化学方程式。

【学生】 CO2+3H2 " " " " CH3OH+H2O

2CH3OH+3O2 " " " "2CO2+4H2O

【追问】 “零碳甲醇”是如何实现零碳的？

【学生】从生产甲醇到燃烧甲醇，消耗和产生的二氧化碳量相等。

【设计意图】从“低碳亚运”的角度，感受化学反应的应用价值。依托零碳甲醇概念，强化化学方程式的书写，进一步帮助学生深化守恒思想，发展探究化学反应规律的能力，深化分析推理的科学思维。

【教师】吉利控股集团和河南顺成集团共同投资的全球首个十万吨级绿色低碳甲醇工厂在安阳正式投产，假设你是工厂的总工程师，若生产10万吨零碳甲醇可以消纳多少二氧化碳？

【学生】学生计算过程（见图3）。

【设计意图】选择实际生产中零碳甲醇制备、转化的问题，引导学生在角色创设中体会定量研究的真实需求、意义和价值，激发学生的学习驱动力。

【追问】总结零碳甲醇有哪些优点？

【学生】甲醇在常温常压下为液态，储运环节更安全;制取和燃烧过程中二氧化碳零排放比较环保;使用焦炉气中的氢气制取，成本低。

【前景】甲醇破解了“能源不可能三角理论”，它将迎来时代性发展，或将改变现有的新能源市场格局，有力缓解我国的能源安全问题。

环节三：“绿色亚运”——新材料环保节约

【情境】从亚运礼器到场馆建设，从生活耗材到运动装备，杭州亚运会上应用了多种新型材料，诠释了“绿色、可持续发展”的办赛理念。

【教师】亚运会中应用了哪些新型材料？这些材料具有哪些性能？

【活动展示】分组汇报课前收集的亚运会所使用的新型材料的信息。

【小组1】亚运火炬——“薪火”，金属部分采用1070铝合金，质感轻盈，便于手持。

【小组2】场馆的地面采用石墨烯纳米防滑涂层。石墨烯是一种由单层碳原子以蜂窝状排列构成的二维碳材料，具有优异的机械强度和阻隔性，能减少运动员摔倒的风险。

【小组3】竞赛自行车整体车架采用碳纤维，具有轻质、高强度、耐磨损、安全性能好的优点。

【小组4】场馆的隔墙采用节能墙体材料——ALC板材，以粉煤灰（或硅砂）、水泥、石灰等为主原料，重量仅为传统材料的三分之一，有效减轻墙体结构自重，高强耐用，在生产和使用中不产生有毒气体。

【小组5】场馆顶部采用四氟乙烯膜覆盖，它是一种新型高分子聚合物，具有耐高温、耐腐蚀，轻盈柔性好等特点，能够保证自然采光，降低室内能耗。

【小组6】运动员房间的漱口杯、衣架均为麦秸秆材质，耐高温、成本低，可降解，韧性好，不含重金属，环保。

【小组7】低碳餐具套装利用聚乳酸等全降解材料生产加工而成，具有良好的耐水性，可降解，对环境无污染。

【教师】将以上材料进行分类，并画出材料分类的知识结构图。

【活动】学生绘制的材料分类结构图（见图4）。

【设计意图】学生能合理利用网络资源，并运用分类、归纳、概括等方法从中获取有用信息;加强小组协作，在与他人进行交流和分享的过程中提高信息整合、输出等学科关键能力。学生感受到化学在新型材料制备方面的重要作用，同时培养节能低碳、节约资源、保护环境等“科学态度和社会责任”核心素养。

【展望】材料是社会进步的物质基础，利用化学知识开发出环境友好材料对节约资源、保护环境、维持生态平衡至关重要，是实现可持续发展的有力保证。

环节四：“食享亚运”——新特色健康安全

【情境】杭州亚运会吸引了来自亚洲各国的优秀运动员。为了确保运动员在比赛期间能够保持良好的竞技状态，提供科学、合理的饮食至关重要。

【教师】运动员的饮食要满足哪些要求？

【学生】营养全面;严格控制饮食安全;不要引入食源性兴奋剂;容易消化;符合不同国家的饮食习惯等。

【展示】为了欢迎各国运动员，餐厅准备一大波传承浙菜文化，彰显东道主热情的特色菜品。其中的一套食谱包含菜品：米糕、龙井虾仁、东坡肉、西湖莼菜汤和杨梅。

【教师】分析该套食谱是否营养全面，不同菜品分别富含哪些营养物质？

【学生1】该套食谱营养全面，米糕富含糖类，是主要的供能物质;龙井虾仁中富含蛋白质，具有构成组织成分、促进生长发育、生成各种酶和激素等重要作用;东坡肉中富含油脂，是重要的备用能源;西湖莼菜汤和杨梅中富含维生素，具有调节新陈代谢，预防疾病，维持身体健康的重要作用。

【学生2】这些菜品中还含有无机盐和水，对于维持人体的生命活动也具有重要意义。

【设计意图】从定性的角度简单评价一套食谱的营养价值，考查学生对知识的掌握程度。以杭州特色菜品活跃课堂气氛，让学生积极参与其中，意识到营养均衡的重要性并培养良好的饮食习惯，促进自身健康成长。

【过渡】为了保障参赛运动员吃得健康、吃得安心，组委会在食品采购、加工、储存环节采取了诸多措施确保运动员饮食安全。

【教师】但是，随着手机短视频的兴起，“舌尖上的谣言”层出不穷，这不仅引发消费者恐慌，也给相关产业带来极大损失。谣言止于智者，请利用所学知识，对以下的信息进行科学判断，做谣言粉碎机。

【网络信息】食品安全谣言（1）食品添加剂有害健康;（2）纯手工制作的食品对身体更好;（3）人体缺少必需的微量元素会得病，应尽可能多吃含有这些元素的营养补剂。

【学生1】食品添加剂指为改善食品品质以及防腐、保鲜等需要而加入的人工合成或天然物质。食品添加剂不等于违法添加物，按照国家标准添加是安全的。

【学生2】食品工业的整个生产过程都有严格的质量控制，小规模家庭纯手工制作食品缺乏监管，没有食品添加剂更容易出现腐败变质，反而增加了安全风险。

【学生3】过量摄入微量元素会影响身体健康，如过多摄入碘会引起甲状腺肿大、过多摄入硒会中毒。

【设计意图】能积极参与社会热点中有关食品安全问题的媒体信息的评论。通过谣言粉碎机，知道国家在食品安全等方面的法律法规，增强遵纪守法、自我保护及维护社会安全的意识。学会用一分为二的观点看待元素对人体健康的影响。培养学生独立思考，解决问题的能力。

【总结】全面的营养可以确保运动员良好的竞技状态，我们在生活中也要保证营养均衡，同时要用科学的知识、理性的态度甄别网络上关于食品的信息，做谣言的终结者。

四、教学反思

本节课基于“化学与可持续发展”大概念，依托具有综合性和时代性的真实情境，精心设计四个环节展开教学，重新整合初中阶段资源与环境、能源、材料、健康核心知识，通过核心问题驱动，开展多元融合、有效互动的沉浸式活动，激发学生学习兴趣，引导学生在问题解决和活动开展中，完成对原有零散知识的整合和结构化，体现复习课的价值和功能，培育“科学态度与责任”的核心素养，充分彰显化学学科的育人价值。反思整节课，环节一的复习没有充分开展，因为查阅资料有限和课堂时间的限制，对固体废弃物和空气污染复习的不够充分。环节三小组展示过程不够充分，一些环保材料没有分享。