论文部分内容阅读
摘要：基于生活情境的化学教学能在解决实际问题中促进学生核心素养的进一步提升。文章以“认识化学变化”单元复习课为例，以“汽车行驶”的视角，从发动原理，尾气处理，燃料研发的角度在真实情境中展开复习。通过实际问题的解决，进一步帮助学生梳理化学变化中质量守恒定律的要点以及化学反应的本质。
关键词：情境创设;汽车行驶;化学变化;单元复习
文章编号：1008-0546（2021）09-0065-04
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.09.017
一、研究背景
1.情境依托的真实背景是丰富单元复习课内容的价值载体
情境，源于生活，是引发情感共鸣的教学环境。在真实的生活问题中激发学生探究意图，在符合认知的熟悉问题中尝试从学科的角度展开进一步的科学探究，这就是情境的价值，也是符合复习课的教学需求的。如何在复习课中设置基于单元知识的教学情境来丰富课堂？如何在问题解决中整合零散的教学内容并构建知识体系？这就需要在选择情境时充分考虑，教学情境的主体背景要恰到好处地呼应教学，同时配合教学环节的逐步开展。
2.情境遵循的逻辑顺序是建构单元复习课框架的线索依据
真正的教学情境不应该是课堂引入时的点到即止，它的作用不止是激发学习兴趣，更在于串联各项教学环节，建构完整清晰的复习框架。为什么要创设有效情境来实现单元复习？为什么要强调教学情境内在的逻辑结构？因为有价值的情境教学是完整的，是在紧扣教学内容的基础上不断推动学生认知和思维发展的过程性学习。深度学习的引发、维持、促进融为一体，才能实现单元复习课的有意义教学。
3.情境展开的问题探究是推动单元复习课延伸的活动中心
创设的有效情境不能拿来主义，不加修改的铺设很难一击即中地引发学生对于复习内容的思考与运用，冗长复杂的叙述也会让教学中心偏离[1]。如何利用情境层层递进地展开环环相扣的问题探究？如何有效利用情境加深学生对于知识理解的同时，促进知识的运用和发展？量身定做代替复制粘贴，紧扣教学内容，生动简明地在情境中展开教学活动才能充分调动学生积极性，实现问题驱动下的情智课堂。
二、课例实录
1.设计依据
课程标准中“物质的化学变化”这一主题主要包括化学变化的特征，质量守恒定律和化学反应的表示方法等内容。这一部分的学习主要是通过在物质间建立联系来研究物质之间的转换。“认识化学变化”是沪教版九年级化学上册中的第四章节内容。本章从燃烧与灭火、质量守恒定律、化学方程式的应用等教学内容中将化学变化从定性引向定量。学习本章后，学生对于燃烧条件在生活中的具体运用还不够灵活，对于化学方程式计算的具体价值尚不明确。因此，本节复习课需要通过生活情境的综合应用、深化和重构，借助实际问题的解决来加深学生对元素观、微粒观、变化观、守恒观、计量观等化学学科观念的认识。
2.教学目标
（1）通过燃烧条件与灭火原理的知识归纳，提升基于核心要点的思维整合能力。
（2）通过质量守恒与变化观念的系统总结，形成基于实际问题的科学探究观念。
（3）通过反应书写与问题解决的小组合作，培养基于协同学习的自我表达能力。
3.教学重难点
（1）教学重点：燃烧条件和灭火原理的实际运用，常见方程式的书写
（2）教学难点：质量守恒定律的本质，依据化学方程式进行定量计算
（3）教学思路
教学思路（图1）。
4.教学过程
【情境引入】
同学们，早晨大家都选择哪种交通方式来学校？老师平时也是开车去上班，还记得这周一早晨去学校……。
环节一：汽车发动时的燃烧原理
【教师提问】七点准备从家里出发，插入车钥匙后，试了几次都发动不起来，这是什么原因呢？同学们可以结合资料卡1一起来帮我分析一下。
【资料卡1】
汽车点火系统包括电源、点火线圈、火花塞、点火开关及控制电路。插入钥匙通过控制点火开关，使点火线圈产生高压电，送到火花塞电极，产生电火花释放热量，点燃汽缸中汽油和空气形成的可燃混合气。
【学生讨论】
（1）汽油燃烧需要哪些条件？
（2）你认为是哪个故障原因，并从燃烧条件角度分析该故障为什么会导致汽车发动不起来？
①汽油泵压力不足或者喷油嘴不通畅导致无法正常出油。
②钥匙开关因磨损而未成功接通启动电路，因而未能引发电火花。
③蓄电池电量不足或故障。
【教师讲解】简单检查后，猜测汽车电瓶快没电了，又试了一次幸好还能发动起来。总算开出了车库，这时仪表盘上又显示油量不足，赶紧开去附近加油站。
【教师追问】到了加油站，同事打来电话，我挂断了，你知道这是为什么吗？
【学生回答】手机接通时可能会产生电磁火花，万一接触到挥发的汽油容易引起燃烧。
【分组实验】电火花引燃汽油并设计方案熄灭（如图2，图3，图4）
实验材料：蒸发皿，汽油，电子脉冲点火器，一瓶装满二氧化碳的集气瓶，水，沙土。
【演示实验】汽油装进灯泡并通电（实验视频）。
设计意图：创设熟悉的生活情境，以谈话的交流方式自然而然展开，更能抓住学生的注意力。借助真实问题的解决，让学生回忆燃烧条件的相关知识，又从生活问题顺理成章地回到化学课堂，并且在知识梳理的同时提高了学生理论知识的灵活运用能力。通过电子脉冲点火器的实验让学生真切感受電火花的安全隐患，眼见为实更能加深学生的印象。从燃烧条件再到灭火方式，通过方案讨论，分组实验以及水不可用于汽油燃烧灭火的真实案例，进一步强化学生的防火意识，安全观念，同时促使学生真正将化学知识运用到实际生活中。 环节二：尾气处理中的质量守恒
【教师提问】加完油后，工作人员建议加些燃油宝，清理积碳。不完全燃烧产生的积碳容易导致汽车油耗增加，动力不足。一般有效清除积碳后，就可以解决排气管冒黑烟的问题，那说到尾气，你知道汽车行驶过程中主要会排放出哪些尾气污染物呢？我们一般又是如何处理的呢？
【教师追问】请同学们结合资料卡2思考汽车尾气催化转化器中的反应原理。
【资料卡2】汽车尾气会造成酸雨等一系列环境问题。汽车尾气催化转化器的设计主要就是为了将尾气中的CO，NO这两种有毒气体转化成空气中的两种无毒气体成分。
【学生讨论】
①写出转换过程中的化学方程式。
②尝试画出转换过程中的微观示意图（图5】。
③若一辆汽车每分钟产生的CO和NO质量均为50g，通过检测每分钟经催化转化器排出的产物气体总质量为96g，你发现了什么？
【教师讲解】的确，催化转化器不能确保处理掉所有的污染物，所以处理尾气问题，除了采取转化污染物的方法，更重要的是减少污染物的生成。
【教师追问】比如汽油怎样燃烧时能不产生CO？
【学生回答】完全燃烧。
【教师追问】已知汽油的主要成分是辛烷，化学式为C8H18，你能写出辛烷完全燃烧的化学方程式吗？
【学生回答】书写方程式。
【教师追问】已知某汽车气缸的总容量为2.5 L，其中氧气约占总体积的20%，氧气的密度约为1.4 g/L，为确保辛烷完全燃烧，每个冲程最多需向气缸中喷人多少辛烷[2]？（保留1位小数）
【学生回答】依据方程式进行定量计算。
【教师讲解】在实际生活中，汽车尾气催化转化器一般都会安装一个氧传感器来检测尾气含氧量，并且及时将相关数据传送车载电脑的同时，会进一步利用电脑来控制喷油量，促进汽油尽可能地完全燃烧。
设计意图：继续沿用汽车行驶的生活情境，以讲述经历的方式再次引导学生进一步研讨相关问题。通过加油站加油到燃油宝清除积碳的过渡，将视角从燃烧等内容转至尾气处理。事情发展的时间顺序就是本节课教学思路的逻辑顺序。由浅入深，从尾气成分分析到汽车尾气催化转化器的原理探究，再到汽油的完全燃烧，利用一个又一个贴近生活，真实科学的问题可以不断引发学生的思考。紧扣教学内容，也可以逐步加深学生对于质量守恒，方程式书写与计算实际运用价值的认知。
环节三：燃料研发中的绿色化学
【教师提问】关于尾气所造成的环境问题，还有什么办法从根本上解决吗？
【学生讨论】研发新燃料。
【教师讲解】清洁燃料，绿色能源是未来汽车驱动的重要支撑。目前，车用的乙醇汽油已在全国推广，清洁环保可再生，技术成熟使用方便。正如同学所说，未来我们希望燃料研发能更进一步，像太阳能，氢能发动的汽车能走进千家万户，让绿色化学点亮我们的新生活。
【课堂小结】这节课，和同学们一起以“汽车行驶”的视角再次从定性定量，宏观微观等不同的角度充分认识并研究了化学变化的本质，进一步复习梳理了燃烧条件，质量守恒定律，以及化学方程式的书写和计算。以后的学习生活中，希望同学们能用掌握的化学知识解决实际问题，开着“化学”这辆小车去创造更美好的生活。
设计意图：用汽车燃料的研发为“汽车行驶”这一核心情境画上句号，同时也帮助學生从反应条件，质量变化，物质转换的角度充分认识化学变化的本质。通过视频拓展让学生了解乙醇燃料以及氢能源汽车的研发进展，感受绿色化学于生产生活的重要意义。正面的情感体验让学生理解科学探究与创新意识，科学精神与社会责任的相辅相成。
5.板书设计（图6）
三、实践反思
1.充分剖析情境事件的因果关系，加强教学环节的紧密联系
基于情境的教学设计一定是完整的，连贯的。可以是符合学生认知逻辑，由表及里地对于相关生活问题的研究;也可以是遵循事件发生正常进展的完整情境。只有环环相扣，前后呼应，才是对中心情境的有效利用。昙花一现般简单引入，再妙趣横生，也没有在单元复习课的教学中起到贯穿课堂的主线作用。真正的情境教学要提前预设，巧妙设计，紧扣主题。结合单元复习课的知识要点充分整合，化零散为整体，在问题探究中，不经意间梳理所有的相关内容，才是发挥了情境的最大作用。
2.正面阐述情境事件的真实细节，触发教学主体的情感共鸣
选择适宜的情境时，真实性，科学性是第一准则。尽量用贴近生活的例子代替过于高科技的前沿技术，可以激发学生的学习兴趣，在讨论问题时也能做到有话可说。尽量用正面积极的理论运用代替危险事故后果的再现，可以在轻松愉悦的氛围中去体悟科学探究的乐趣。
3.深层挖掘情境事件的理论依据，展现教学内容的学科价值
确定情境后如何充分利用？首先需要多观察生活，课堂的素材源于生活，不经意的生活常识或许也蕴藏着不一样的智慧火花。其次，需要多思考，用学科的角度去看待生活，从理论知识的层次去分析问题，或许可挖掘的更多。最后，从生活问题出发，回归教学内容，深化学科价值的同时也能更进一步提升学生学以致用的素养。
参考文献
[1]周玉明.情境教学有效设问策略研究[J].化学教学，2015（1）：38-39
[2]宋晓敏，蒋涛.教学中怎样培养学生对化学变化的定量认识——教学关键问题解决方案示例二[J].基础教育课程，2015（23）：45-48
*本文系江苏省教育科学“十三五”规划立项课题：基于“生活即教育”思想的中学化学深度学习研究（立项编号：E-c/2020/05）的研究成果之一。
关键词：情境创设;汽车行驶;化学变化;单元复习
文章编号：1008-0546（2021）09-0065-04
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.09.017
一、研究背景
1.情境依托的真实背景是丰富单元复习课内容的价值载体
情境，源于生活，是引发情感共鸣的教学环境。在真实的生活问题中激发学生探究意图，在符合认知的熟悉问题中尝试从学科的角度展开进一步的科学探究，这就是情境的价值，也是符合复习课的教学需求的。如何在复习课中设置基于单元知识的教学情境来丰富课堂？如何在问题解决中整合零散的教学内容并构建知识体系？这就需要在选择情境时充分考虑，教学情境的主体背景要恰到好处地呼应教学，同时配合教学环节的逐步开展。
2.情境遵循的逻辑顺序是建构单元复习课框架的线索依据
真正的教学情境不应该是课堂引入时的点到即止，它的作用不止是激发学习兴趣，更在于串联各项教学环节，建构完整清晰的复习框架。为什么要创设有效情境来实现单元复习？为什么要强调教学情境内在的逻辑结构？因为有价值的情境教学是完整的，是在紧扣教学内容的基础上不断推动学生认知和思维发展的过程性学习。深度学习的引发、维持、促进融为一体，才能实现单元复习课的有意义教学。
3.情境展开的问题探究是推动单元复习课延伸的活动中心
创设的有效情境不能拿来主义，不加修改的铺设很难一击即中地引发学生对于复习内容的思考与运用，冗长复杂的叙述也会让教学中心偏离[1]。如何利用情境层层递进地展开环环相扣的问题探究？如何有效利用情境加深学生对于知识理解的同时，促进知识的运用和发展？量身定做代替复制粘贴，紧扣教学内容，生动简明地在情境中展开教学活动才能充分调动学生积极性，实现问题驱动下的情智课堂。
二、课例实录
1.设计依据
课程标准中“物质的化学变化”这一主题主要包括化学变化的特征，质量守恒定律和化学反应的表示方法等内容。这一部分的学习主要是通过在物质间建立联系来研究物质之间的转换。“认识化学变化”是沪教版九年级化学上册中的第四章节内容。本章从燃烧与灭火、质量守恒定律、化学方程式的应用等教学内容中将化学变化从定性引向定量。学习本章后，学生对于燃烧条件在生活中的具体运用还不够灵活，对于化学方程式计算的具体价值尚不明确。因此，本节复习课需要通过生活情境的综合应用、深化和重构，借助实际问题的解决来加深学生对元素观、微粒观、变化观、守恒观、计量观等化学学科观念的认识。
2.教学目标
（1）通过燃烧条件与灭火原理的知识归纳，提升基于核心要点的思维整合能力。
（2）通过质量守恒与变化观念的系统总结，形成基于实际问题的科学探究观念。
（3）通过反应书写与问题解决的小组合作，培养基于协同学习的自我表达能力。
3.教学重难点
（1）教学重点：燃烧条件和灭火原理的实际运用，常见方程式的书写
（2）教学难点：质量守恒定律的本质，依据化学方程式进行定量计算
（3）教学思路
教学思路（图1）。
4.教学过程
【情境引入】
同学们，早晨大家都选择哪种交通方式来学校？老师平时也是开车去上班，还记得这周一早晨去学校……。
环节一：汽车发动时的燃烧原理
【教师提问】七点准备从家里出发，插入车钥匙后，试了几次都发动不起来，这是什么原因呢？同学们可以结合资料卡1一起来帮我分析一下。
【资料卡1】
汽车点火系统包括电源、点火线圈、火花塞、点火开关及控制电路。插入钥匙通过控制点火开关，使点火线圈产生高压电，送到火花塞电极，产生电火花释放热量，点燃汽缸中汽油和空气形成的可燃混合气。
【学生讨论】
（1）汽油燃烧需要哪些条件？
（2）你认为是哪个故障原因，并从燃烧条件角度分析该故障为什么会导致汽车发动不起来？
①汽油泵压力不足或者喷油嘴不通畅导致无法正常出油。
②钥匙开关因磨损而未成功接通启动电路，因而未能引发电火花。
③蓄电池电量不足或故障。
【教师讲解】简单检查后，猜测汽车电瓶快没电了，又试了一次幸好还能发动起来。总算开出了车库，这时仪表盘上又显示油量不足，赶紧开去附近加油站。
【教师追问】到了加油站，同事打来电话，我挂断了，你知道这是为什么吗？
【学生回答】手机接通时可能会产生电磁火花，万一接触到挥发的汽油容易引起燃烧。
【分组实验】电火花引燃汽油并设计方案熄灭（如图2，图3，图4）
实验材料：蒸发皿，汽油，电子脉冲点火器，一瓶装满二氧化碳的集气瓶，水，沙土。
【演示实验】汽油装进灯泡并通电（实验视频）。
设计意图：创设熟悉的生活情境，以谈话的交流方式自然而然展开，更能抓住学生的注意力。借助真实问题的解决，让学生回忆燃烧条件的相关知识，又从生活问题顺理成章地回到化学课堂，并且在知识梳理的同时提高了学生理论知识的灵活运用能力。通过电子脉冲点火器的实验让学生真切感受電火花的安全隐患，眼见为实更能加深学生的印象。从燃烧条件再到灭火方式，通过方案讨论，分组实验以及水不可用于汽油燃烧灭火的真实案例，进一步强化学生的防火意识，安全观念，同时促使学生真正将化学知识运用到实际生活中。 环节二：尾气处理中的质量守恒
【教师提问】加完油后，工作人员建议加些燃油宝，清理积碳。不完全燃烧产生的积碳容易导致汽车油耗增加，动力不足。一般有效清除积碳后，就可以解决排气管冒黑烟的问题，那说到尾气，你知道汽车行驶过程中主要会排放出哪些尾气污染物呢？我们一般又是如何处理的呢？
【教师追问】请同学们结合资料卡2思考汽车尾气催化转化器中的反应原理。
【资料卡2】汽车尾气会造成酸雨等一系列环境问题。汽车尾气催化转化器的设计主要就是为了将尾气中的CO，NO这两种有毒气体转化成空气中的两种无毒气体成分。
【学生讨论】
①写出转换过程中的化学方程式。
②尝试画出转换过程中的微观示意图（图5】。
③若一辆汽车每分钟产生的CO和NO质量均为50g，通过检测每分钟经催化转化器排出的产物气体总质量为96g，你发现了什么？
【教师讲解】的确，催化转化器不能确保处理掉所有的污染物，所以处理尾气问题，除了采取转化污染物的方法，更重要的是减少污染物的生成。
【教师追问】比如汽油怎样燃烧时能不产生CO？
【学生回答】完全燃烧。
【教师追问】已知汽油的主要成分是辛烷，化学式为C8H18，你能写出辛烷完全燃烧的化学方程式吗？
【学生回答】书写方程式。
【教师追问】已知某汽车气缸的总容量为2.5 L，其中氧气约占总体积的20%，氧气的密度约为1.4 g/L，为确保辛烷完全燃烧，每个冲程最多需向气缸中喷人多少辛烷[2]？（保留1位小数）
【学生回答】依据方程式进行定量计算。
【教师讲解】在实际生活中，汽车尾气催化转化器一般都会安装一个氧传感器来检测尾气含氧量，并且及时将相关数据传送车载电脑的同时，会进一步利用电脑来控制喷油量，促进汽油尽可能地完全燃烧。
设计意图：继续沿用汽车行驶的生活情境，以讲述经历的方式再次引导学生进一步研讨相关问题。通过加油站加油到燃油宝清除积碳的过渡，将视角从燃烧等内容转至尾气处理。事情发展的时间顺序就是本节课教学思路的逻辑顺序。由浅入深，从尾气成分分析到汽车尾气催化转化器的原理探究，再到汽油的完全燃烧，利用一个又一个贴近生活，真实科学的问题可以不断引发学生的思考。紧扣教学内容，也可以逐步加深学生对于质量守恒，方程式书写与计算实际运用价值的认知。
环节三：燃料研发中的绿色化学
【教师提问】关于尾气所造成的环境问题，还有什么办法从根本上解决吗？
【学生讨论】研发新燃料。
【教师讲解】清洁燃料，绿色能源是未来汽车驱动的重要支撑。目前，车用的乙醇汽油已在全国推广，清洁环保可再生，技术成熟使用方便。正如同学所说，未来我们希望燃料研发能更进一步，像太阳能，氢能发动的汽车能走进千家万户，让绿色化学点亮我们的新生活。
【课堂小结】这节课，和同学们一起以“汽车行驶”的视角再次从定性定量，宏观微观等不同的角度充分认识并研究了化学变化的本质，进一步复习梳理了燃烧条件，质量守恒定律，以及化学方程式的书写和计算。以后的学习生活中，希望同学们能用掌握的化学知识解决实际问题，开着“化学”这辆小车去创造更美好的生活。
设计意图：用汽车燃料的研发为“汽车行驶”这一核心情境画上句号，同时也帮助學生从反应条件，质量变化，物质转换的角度充分认识化学变化的本质。通过视频拓展让学生了解乙醇燃料以及氢能源汽车的研发进展，感受绿色化学于生产生活的重要意义。正面的情感体验让学生理解科学探究与创新意识，科学精神与社会责任的相辅相成。
5.板书设计（图6）
三、实践反思
1.充分剖析情境事件的因果关系，加强教学环节的紧密联系
基于情境的教学设计一定是完整的，连贯的。可以是符合学生认知逻辑，由表及里地对于相关生活问题的研究;也可以是遵循事件发生正常进展的完整情境。只有环环相扣，前后呼应，才是对中心情境的有效利用。昙花一现般简单引入，再妙趣横生，也没有在单元复习课的教学中起到贯穿课堂的主线作用。真正的情境教学要提前预设，巧妙设计，紧扣主题。结合单元复习课的知识要点充分整合，化零散为整体，在问题探究中，不经意间梳理所有的相关内容，才是发挥了情境的最大作用。
2.正面阐述情境事件的真实细节，触发教学主体的情感共鸣
选择适宜的情境时，真实性，科学性是第一准则。尽量用贴近生活的例子代替过于高科技的前沿技术，可以激发学生的学习兴趣，在讨论问题时也能做到有话可说。尽量用正面积极的理论运用代替危险事故后果的再现，可以在轻松愉悦的氛围中去体悟科学探究的乐趣。
3.深层挖掘情境事件的理论依据，展现教学内容的学科价值
确定情境后如何充分利用？首先需要多观察生活，课堂的素材源于生活，不经意的生活常识或许也蕴藏着不一样的智慧火花。其次，需要多思考，用学科的角度去看待生活，从理论知识的层次去分析问题，或许可挖掘的更多。最后，从生活问题出发，回归教学内容，深化学科价值的同时也能更进一步提升学生学以致用的素养。
参考文献
[1]周玉明.情境教学有效设问策略研究[J].化学教学，2015（1）：38-39
[2]宋晓敏，蒋涛.教学中怎样培养学生对化学变化的定量认识——教学关键问题解决方案示例二[J].基础教育课程，2015（23）：45-48
*本文系江苏省教育科学“十三五”规划立项课题：基于“生活即教育”思想的中学化学深度学习研究（立项编号：E-c/2020/05）的研究成果之一。