促进学生建立认识的初中化学教学设计——以“燃料的合理利用与开发”为例.pdf

148Total No.515JOURNALOFJILINPROVINSTITUTEOFEDUCATION（总第5 1 5 期）第3 9 卷Vol.39吉林省教育学院学报No.11,20232023年第1 1 期促进学生建立认识的初中化学教学设计以“燃料的合理利用与开发”为例刘妹姬摘要：开发以核心素养为导向的教学案例是发挥学科育人价值的重要途径。本文从新课程标准的教学建议出发，开发促进学生建立认识的教学设计，以“燃料的合理利用与开发”为案例，阐述了如何基于变化的视角认识能量、基于能量变化的视角认识化学反应、基于能量变化和物质转化的双重视角认识化石燃料，探讨了学生从哪里出发、学生走向哪里、怎样知道学生到达了那里、学生如何到达那里、如何引领学生更好地到达那里，并分析了课程实施层面的着力点。关键词：认识角度；初中化学教学；燃料的合理利用与开发doi:10.16083/ki.1671-1580.2023.11.026中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1 6 7 1 1 5 8 0(2 0 2 3)1 1 0 1 4 8 0 5义务教育化学课程标准(2 0 2 2 年版）在“物质的化学变化”学习主题的教学中建议“设计关于化学反应应用的真实情境和任务，促进学生多角度分析和解决问题，逐步发展学生的系统思维，增强学生的跨学科意识，促进核心素养的融合发展”。在“化学与社会跨学科实践”学习主题中建议“综合应用化学知识，引导学生从物质的组成及变化视角分析和解决资源、能源、材料、环境、人类健康等实际问题，认识化学科学的重要价值”。2 这需要教师多角度发力，在教学中帮助学生建立认识，使学生在学习过程中多角度地观察、分析与思考，进而形成化学观念、发展科学思维、经历科学探究、养成科学态度，最终促进化学学科核心素养的落地生根。一、学情分析一一清楚学生从哪里出发“燃料的合理利用与开发”是人教版九年级化学教材第七单课题2 的教学内容，该课题聚焦新课程标准中“物质的化学变化”“化学与社会跨学科实践”两个学习主题，涉及大概念“物收稿日期：2 0 2 3-0 5-1 0作者简介：刘姝姬（1 9 8 5 一），吉林省教育学院，中学一级教师，硕士。149质的变化与转化”“化学与可持续发展”，承载着重要的教学内容与学科价值。作为九年级上册教材的最后一个课题，本课题的内容将化学学科知识与社会知识紧密联系，涉及能源、环境等社会问题，突出化学在生活、社会、科技中的应用，着重体现化学的应用价值，对于形成学生化学观念具有重要作用。因此在教学中，比知识的传授更加重要的是关注学生认识的形成，使学生形成从化学视角认识、研究及应用物质的科学方法。教材针对学生素养发展的不同阶段，对“物质的化学变化”主题进行了有梯度的渗透。第一单元让学生首次建立对化学变化的基本认识，而第二单元可以加深学生对反应现象、物质变化、能量变化等认识角度的理解。学习到第五单元后，学生对化学反应的认识应该有所发展。到第七单元，学生应能有意识地利用化学变化获得新物质和能量,并通过反应条件来调控化学变化。面对陌生的反应，学生也应该有初步的思路，借助反应类型和元素守恒思想提出猜想和假设。此外，学生对于家庭燃料有所了解，但并不是很了解目前人类使用的燃料和能源的利用。基于以上分析,在整个教学过程中，可以从生活的视角出发，研究化学与社会发展的问题，从化学的视角出发，形成学习方法和思路，引导初中生从物质变化、能量变化和物质转化等视角理解化学变化，形成对化学变化的基本认识。二、教学目标一一明白学生走向哪里教学目标是学生学习的目的地。学生通过生活实例与实验探究活动，认识化学变化中的物质变化和能量变化，发展物质观、能量观、变化观；通过查阅资料与表达交流，知道化石燃料是人类社会重要的自然资源，从物质和能量的视角说明资源综合利用的重要意义；了解化石燃料的不可再生性及燃料完全燃烧的重要性，发展科学态度与社会责任。三、评价目标与评价思路怎样知道学生到达了那里评价目标是以教学目标为基础的，教学目标是评价目标的标尺，评价目标为教学目标的调整提供反馈。本案例制定的评价目标是通过对物质和能量等有关问题的思考和对话，及时诊断学生认知水平的发展层次，诊断并发展学生辩证看待问题的能力水平 3 ,通过实验探究、小组讨论和解决问题，诊断学生的实验探究水平（定性水平、定量水平）、科学态度和协同工作能力、发展认知思路结构化的水平，通过对化石燃料相关问题的汇报交流，诊断并发展学生的科学态度和社会责任素养。教学与评价思路是及时诊断学生认知水平的发展层次，诊断实验探究水平（定性水平、定量水平）协同合作能力、辩证看待问题的能力水平、诊断社会可持续发展的认识水平、发展认知思路结构化，制定评价量表，便于学生自评、组内互评。四、教学过程一一学生如何到达那里化石燃料的使用伴随着人类文明的发展。读史使人明智，从石器时代，到农牧时代，到工业150时代，再到现代燃料的使用情况，引导学生对未来燃料进行畅想。教师在教学中可以沿着人类文明发展的时间线，来设计学习任务，促进学生建立认识，从基于变化的视角认识能量，到基于能量变化认识化学反应，再到基于能量变化和物质转化的双重视角认识化石燃料，最后进行知识的迁移和总结提升。(一）学源于思石器时代始于人工取火，荧荧篝火点亮了文明的火种。人们利用火烤制食物、取暖、照明，燃料的合理利用推动了人类文明的发展。新课的导人以古人类钻木取火为情境，明确人类对燃料的合理利用促进了文明的发展。（二）基于变化的视角认识能量“燃气煮饭、燃煤取暖、暖贴放热、火锅自热、二氧化碳通过灼热的碳层，水力发电、电灯发光、摩擦生热、冰雪消融”等变化中都伴随能量变化，有的只发生物理变化，有的发生了化学变化。以上只发生物理变化的过程中,摩擦生热是放热的，冰雪消融是吸热的，由此可以发现物理变化中也会伴随能量的转化，如势能转化为电能、电能转化为光能、机械能转化为内能、热能转化为内能。物质中储存的一些能量会在化学变化中释放，我们称之为“化学能”。化学能可以转化为热能。在“煮饭、燃煤取暖、火锅自热、暖贴放热”等化学变化中均有热量的放出，化学反应往往伴随能量的变化。能量的变化通常表现为热量变化，有吸热也有放热。“二氧化碳和碳的反应”是典型的吸热反应，热能转化为化学能。同时，生活经验告诉我们，燃气煮饭、燃煤取暖时都有物质燃烧放热，但不是只有通过燃烧，才能获得能量，暖贴发热和火锅“自热”时都没有燃烧。这一教学板块从生活视角设计驱动问题，从化学视角来解决这些问题，帮助学生自主建立认识，认识物理变化和化学变化中的能量变化。（三）基于能量变化的视角认识化学反应化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。化学不仅研究物质的性质、组成、结构和变化，还研究物质变化过程中伴随的能量变化。能量的变化通常表现为热量的变化。一方面，学生具备一定的生活经验，熟悉暖贴发热是缓慢氧化，且放出的热量温和而持久，又如自热火锅的加热是利用生石灰与水反应放出大量的热。另一方面，学生通过实验“向盛有生石灰的试管中，滴加一定量的水”和“向盛有一小段镁条的试管中,滴加一定量的稀盐酸”再次直观感受到化学反应中的放热现象。有些反应是放出热量的，有些反应则是吸收热量的，如“氢氧化钙在5 8 0 时，分解为氧化钙和水”,这一反应正是生石灰与水反应的逆向过程。这一教学板块以实验为载体，以问题为导向，师生在教学对话的过程中，完成对学生已有认识梳理和整合并与化学核心知识相对接。（四）基于能量变化和物质转化的双重视角认识化石燃料目前人类需要的大部分能量是由化学反应产生的,最常见的就是燃料的使用。目前，人类使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油、天然气等。人类文明的进步离不开化石燃料。人类对化石燃料的利用和开发加快了文明的进程。学生可以通过预习，查阅化石燃料的形成，并在课上展示汇报。教师在评的过程中，可以切人其他视角，拓宽学生的观察视野。从能量转化的角151度，化石燃料的形成是通过光合作用将太阳能转化为化学能。从元素守恒的角度，自然界中的循环主要是碳、氢、氧的循环，化石燃料主要含有碳、氢等元素。化石燃料经过漫长的岁月而形成，我国很早以前就开始使用化石燃料。四川地区“火井一所。诸葛丞相往视之，后火转盛。执盆盖井上，煮盐得盐”是世界上对天然气煮盐的最早记载。煤分解得到的焦炭成分单一，杂质较少。可用于炼铁。煤焦油常用于制造塑料制品。这是一种精细化工的思想。石油的利用比煤还要精细，利用石油的过程中，可以对石油进行炼制，学生可以从物质和能量的不同角度，讨论石油炼制的优点。从物质的角度：减少了二氧化硫和氮氧化物的排放；制成了各种有用的产品。从能量的角度：利于燃料充分燃烧放热。对煤和石油的综合利用可以得到各种产品，丰富了物质世界。但照这样开采下去，我们将面临严重的能源危机。这就需要人类充分利用燃料。学生可以从物质和能量的角度，讨论充分燃烧与不充分燃烧，并归纳使燃料充分燃烧的条件。教师作为学生学习的促进者，引导学生在课前查阅资料并进行素材加工，在课上引发讨论、适时总结，服务于学生认识的发展，而不仅是具体知识的学习，通过对话促进学生体验和理解化学的应用价值。（五）知识的迁移在人们担心化石燃料将被耗尽的时候，科学家发现海底埋藏着大量“可燃冰”，也开发了一些新的能源。长征五号运载火箭升空过程中燃烧的是液氢。氢气号称理想的清洁、高能燃料。学生通过思考氢能在来源、能量、物质、经济等角度的优缺点，促进知识的迁移。从来源的角度，原料来源广；从能量的角度，完全燃烧放出的热量多；从物质的角度，燃烧产物是水，无污染；从经济的角度，制取成本高，储存和运输困难。从钻木取火到火箭升空，人类对燃料的利用，点亮了文明，我们对燃料的开发，延续着文明。历史是昨天的新闻，而新闻是明天的历史，如何更合理地利用燃料与开发新能源，未来就掌握在这些孩子们的手中。这一板块的教学需要培养学生的基本认识,让学生比较完整地把自己的想法表达出来，学生的言谈与思辨是否合乎逻辑并有一定的专业性，可以体现认识的程度。通过设计情境和问题，促进学生形成比较清晰的思路。例如以火箭的升空为情境，从双重视角认识氢能的优缺点。化学视角的展开、核心素养的形成,是本节课的着力点。五、引领学生更好地到达那里在课程实施层面，促进学生建立认识的初中化学教学，要从以下方面着力（一）借助问题情境，承载核心知识开发与核心知识契合的问题情境，引发学生自主探究，加深学生对核心知识的理解。借助真实情境的创设和将知识应用于问题解决的能力的培养，有效培养学生核心素养。（二)知识变为故事，形成化学观念观念是知识的灵魂，反映了知识的本质联系。观念是深藏在知识背后的一种思想，是人类的认识智慧。帮助学生形成化学观念是为了引领学生更好地理解知识。把知识转化成观念，体现着课程“培根铸魂、启智增慧”的育人功能。152璐责任编辑：韩（三）立足不同角度，发展科学思维立足不同角度，教师首先要明确可以从哪些角度去进行挖掘与渗透，其次是认识角度的不断完善。4 教师要引导学生基于事实与逻辑进行独立思考和判断，从化学的不同视角研究物质及其变化规律的思路与方法。（四）基于实践活动，经历科学探究教师要让学生在实践活动中经历科学探究的过程，在教学设计的过程中着力以高阶问题进行引领，使学生在探究中学习,在学习中思考,在思考中理解，在理解中应用,在应用中创新，在创新中解决问题。（五）关注社会发展，养成科学态度科学技术的革新能够促进社会的发展，而化学的价值是让世界更加美好。教师要引导学生关注社会发展、追踪前沿科技，帮助学生多角度认识和感悟化学学习的意义，形成科学的价值观，养成科学态度与社会责任感参考文献1王磊.义务教育化学课程标准（2 0 2 2 年版解读物质的化学变化 J.化学教育，2 0 2 2（1 0).2中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准 M.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2.3张克龙.诊断并发展学生学科核心素养的问题设计策略 J.化学教与学，2 0 2 3（0 2).4施观雪，毕华林“科学思维”核心素养的内涵及其教学建议一一基于义务教育化学课程标准（2 0 2 2年版）的分析 J.中学化学教学参考，2 0 2 2(0 7).5李燕，胡久华.促进学生建立认识角度的化学课堂教学行为研究 J.化学教育，2 0 1 8（1 2).Junior High School Chemistry Teaching Design to Promote StudentsUnderstanding EstablishmentTaking Rational Use and Development of Fuel as an ExampleLIU ShuhengAbstract:The development of core-literacy-oriented teaching cases is an important way to exert the valueof discipline education.Based on the teaching suggestions of the new curriculum standard,this paper develops ateaching design that promote students to establish cognition.Taking rational use and development of fuel as anexample,this paper expounds how to understand energy from the perspective of change,chemical reaction fromthe perspective of energy change,and fossil fuel from the dual perspectives of energy change and material trans-formation.It discusses where students start from,where students go,how to know where students have arrived,how to get there,how to lead students to get there better,and analyzes the focus of curriculum implementation.Key words:cognitive perspective;junior high school chemistry teaching;rational use and development offuel