归纳与整理教学内容分析

基于核心观念建构的教学设计

——人教版化学必修二第二章“化学反应与能量”复习课

陇东学院附属中学

刘媛媛

一、设计理念

1.《课程标准》解读

《课程标准》指出新课程“重视选取的学科内容以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，促进学科核心素养的落实。努力呈现经济、政治、文化、科技、社会、生态等发展的新成就、新成果。”

化学学科核心素养中的“变化观念与平衡思想”包括以下内容：认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化；认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。能多角度、动态地、全面地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。

2.设计理念

复习课是新授课的发展与延伸，通过复习课能加深学生对所学知识的理解，增强知识间的联系，促进知识的结构化、系统化，培养学生分析、比较、归纳和解决实际问题的能力。如果对课程和教材的理念和编排顺序不能站在较高的层次上深刻理解，复习课容易“热剩饭”，只是简单地回顾知识点和针对训练。

为了避免这种情况出现，我借鉴了鲁科版、苏教版教材对本章内容的编排的，如苏教版必修2专题4“化学科学与人类文明”中分为两个单元：“化学是认识和创造物质的科学”和“化学是社会可持续发展的基础”；鲁科版必修2第2章第3节“化学反应的利用”也是分为“利用化学反应制备物质”、“化学反应为人类提供能量”这两个标题进行论述，对应了人教版化学中“发生物质变化和能量变化是化学反应的两个特征”。因此我确定了本单元内容第一二节内容的复习提纲为“利用化学反应制备物质”和“利用化学反应获取能量”。

查阅了王磊教授的《新课程中如何进行基于核心观念建构的教学设计》一文之后，我更深刻地理解了《课程标准》中对于“学科核心观念”和“变化观念与平衡思想”这一化学学科核心素养的论述，理解了人教版《化学1（必修）》和《化学2（必修）》将“物质”、“结构”、“反应”这三大反映化学学科内容本体的核心概念作为教材的主体内容。本章内容的核心概念是这三大核心概念中的“反应”，包括以下内容：认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量变化；认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。能从内因和外因、量变和质变等方面多角度、动态地、全面地分析化学变化，能从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示各类变化的特征和规律；能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察化学反应，运用化学反应原理解决简单的实际问题。至此，本节课的设计理念确定为“核心观念的建构”。

本章包括三节内容：化学能与热能、化学能与电能、化学反应的速率和限度。这节课的[5][4][3][2][1]

内容是对第二章《化学反应与能量》的复习、归纳与整理。我对这节课的设计思路是对学科内容进行重新整合，从“人类利用化学反应中物质变化和能量变化来制备物质和获取能量，利用和调控化学反应的过程中要考虑速率和限度问题”的角度进行整合，以【Question】的形式对学过的知识点进行回顾，以【概括·整合】的形式实现知识的系统化、模块化，以【你知道吗】、【实际解决】、【资料卡片】、【迁移·应用】、【动手实践】等形式提供生活中或化工生产中的真实案例，在真实的背景中应用知识，体会学科知识的价值。

3.素材选取

《课程标准》指出“应以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，努力呈现经济、政治、文化、科技、社会、生态等发展的新成就、新成果”，要落实“核心观念的建构”这一理念，需要提供丰富的生活中的案例，并联系化工生产的实际过程，才能使学生更深刻地认识化学学科内容最终联系到化工原料、化工生产、国民生产。

选取的生活、化工生产的案例来源于以下几个方面：

（1）教材正文内容

情境素材

【你知道吗？】氨、盐酸、硝酸、硫酸、氯气的制备

【归纳整合】海水提溴

对应教材章节

人教版必修1第四章“非金属元素及其化合物”

人教版必修2第四章第一节内容“海水提溴”

人教版必修2第四章第一节内容“铝热反应”

人教版选修1第二章第二节“正确使用药物”

【资料卡片】铝热剂焊接钢轨 【归纳整合】青蒿素、阿司匹林、青霉素

（2）教材中的活动性栏目

情境素材

【实际解决】炼铁高炉尾气之谜

【交流·研讨】柠檬电池

【概括·整合】化学反应中能量变化和物质变化的实质

【实际解决】合成氨、二氧化硫的催化氧化中温度的选择 【实际解决】“即热饭盒”

（3）教材习题

情境素材

【归纳整合】海水提镁

【你知道吗？】催化转化器治理汽车尾气

【你知道吗？】利用石英砂制备单晶硅

对应教材章节

人教版必修2第二章第三节“科学史话”

人教版必修2第二章第二节“实践活动”

鲁科版必修2第二章第一节“概括·整合”

鲁科版必修2第二章第二节“联想·质疑

鲁科版必修2第二章第三节“交流·研讨”

对应教材章节

人教版必修2第四章第一节习题第4题

人教版必修1第四章第三节习题第2题

人教版必修1第四章第一节习题第9题

【你知道吗？】印刷电路板

（4）其他资料

人教版必修1第三章第二节习题第10题

[6]如氢氧燃料电池原理图、铅蓄电池原理图来自《科学发现者：化学概念与应用》。

二、教学内容分析

1.课程标准分析

“化学反应与能量”这一课题在《高中化学课程标准》中对应必修2主题2“化学反应与能量”。《课程标准》中明确指出内容标准为：知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化；举例说明化学能与电能的转化关系及其应用；认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性；通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。

2.内容分析

本章内容分为两个部分——化学反应与能量、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门型知识。同时，本章内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。

初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本章内容既是初中化学相关内容的提升与拓展，又是选修“化学反应原理”的必要基础。

《课程标准》关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，必修侧重定性分析和描述，选修则以定量推理为主，有具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的形态。

三、学生学情分析

学生在初三从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，通过必修一第一章的学习知道了化学键的断裂和形成是化学反应的实质，通过初中物理的学习了解了基本的电学原理（如电路中的用电器和电源、电流和电子的移动方向），通过生活中的事例知道化学能和热能、电能是可以相互转化的，知道氧化还原反应的实质、电子转移方向，知道电解质在水溶液中能够导电是因为电离出能够自由移动的阴阳离子。以上内容都和本章内容密切联系。

学生在学完新课后，能够初步达到学习目标，如认识到化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因，知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化；能够从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，辨识简单原电池的构成要素；知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡，知道化学反应平均速率的表示方法。

不足之处是不能将这些概念和原理形成知识网络，从更高层次认识学科概念，并联系到[7]

实际生活、化工生产，不能深刻认识化学学科内容和化工生产、国民生产的密切联系。不能认识到必修一学习的元素及其化合物知识是“利用化学反应中的物质变化制备物质”的重要例证，要实现物质转化，可从必修一学习的化合价和类别的角度去实现，要利用和调控化学反应，还要考虑速率和限度问题。

四、教学目标

知识与技能：

1.认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。利用化学反应可制备我们需要的物质，获取我们需要的能量。

2.化学能与热能、电能的转化是“利用化学反应获取能量”的两个方面。

3.丰富对化学反应的认识角度，认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化；认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。

过程与方法：

1.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。

2.认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。

3.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。

4.能运用变量控制的方法探究影响化学反应速率的因素，能初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。

情感态度价值观：

1.了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。

2. 利用化学反应可制备物质，认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。

3.体会化学与生活、技术密切联系，化学学科内容最终联系到化工生产、国民生产。

五、教学重点和难点

教学重点：

1.必修一学习的元素及其化合物知识是“利用化学反应中制备物质”的重要例证。化学能与热能、电能的转化是“利用化学反应获取能量”的两个方面。

2.物质变化、能量变化、速率和限度是全面认识化学反应的不同角度。

3.通过化工生产的实际过程，深刻地认识化学学科内容最终联系到化工原料、化工生产、国民生产。认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。

教学难点：

1.将概念的巩固与概念的应用有机结合。

2.丰富认识化学反应的不同角度。

3.通过丰富的生活、化工案例明确化学与生活、科技密切相连，化学为人类文明的发展和科技的进步作出了贡献。

六、教学过程设计

教学环节

设计意图

【目标呈现】

（1）以【Question】【概括·整合】的形式回顾知识点，实现学科知识的系统化、模块化

明确学习目标，促进学习过程的（2）以【你知道吗？】【实际解决】【资料卡片】【迁移·应有效性

用】【动手实践】的形式联系生活、化工生产中的实际案例，体会学科内容的价值。

【交流·研讨】

在以下两个化学反应（木炭燃烧和柠檬电池）中，除了物质的变化，有能量的变化吗？是什么样的能量变化？

在真实的情境中促进概念的巩固

【Question】 1.化学反应中为什么会发生物质变化？ 2.化学反应中为什么会有能量变化？(化学键角度) 【概括·整合】

认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化。

构建概念关系网

【迁移·应用】

根据图示信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是释放能量还是吸收能量。

【概括·整合】 利用化学反应的的物质变化可制备物质，利用能量变化可获取能量

【你知道吗？】

1.你知道在实验室或工厂里是利用哪些化学反应来制备下表所列的物质的吗？（生铁、氨、盐酸、硝酸、硫酸、氯气）

2.治理汽车尾气的一种方法是：在汽车的排气管上装一个催化转化装置，使NO和CO反应，生成CO2和N2。

3.人们是怎样用自然界中的石英砂来制造单晶硅的？

2.各种电子器件中都有印刷电路板，你知道它是怎样制造出来的吗？ 【动手实践】

电路板的制作 迁移应用促进知识巩固

用必修一元素及其化合物的知识和习题中的案例来印证“利用化学反应中的物质变化来制备物质”。

使学生认识到化学与生活、技术紧密相连

【归纳整合】

纯碱、海水提镁、海水提溴、青蒿素、阿司匹林、青霉素、防晒霜……

制药、石油、橡胶、造纸、建材、钢铁、食品、纺织 化学是什么？化学是一门中心的、实用的、创造性的科学

提供丰富的生活、生产中的案例，呈现经济、政治、文化、科技、社会、生态等方面的新成就、新成果，使学生深刻认识化学对创造物质财富和满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献

“化学反应为人类提供能量”的第一个方面是利用化学反应中的热能，从人类利用化学反应的历史（烘烤食物、寒夜取暖）转入对常见放热反应、吸热反应的复习

按照化学反应的热效应将化学反应分为吸热反应和放热反应是对化学反应的多种分类方法的又一例证，体现“分类观”

在新情境中迁移应用，解决真实问题

分析实际问题中的能量转化问题，体会学科内容的价值。

化学键的断裂和形成使氧化还原反应发生物质变化和能量变化，如果能使氧化还原反应中的电子转移定向移动，就能实现化学能到电能的转化。之前回顾的是能量转化的第一个方面：化学能与热能，对应本章第一节内容，接下来复习第二节化学能与电能

设置问题串，把学生的已有知识通过问题串形成完整的知识网络，促进学科知识建构

【Question】

常见的放热反应和吸热反应

【概括·整合】

【实际解决】

分析“即热饭盒”中的能量转化。 【资料卡片】

铝热剂焊接钢轨 乙炔（C2H2）气体在氧气中完全燃烧放出大量热，形成高温火焰（氧炔焰），可与用于焊接或切割钢板。 【概括·整合】

【Question】

1.原电池原理 2.正负极如何判断？ 3.构成条件

4.原电池的实质 5.原电池的类型

【模型建构】

是“模型认知”这一学科核心素养的体现，促进学生运用认知模型来描述和解释物质的变化，建立解决复杂化学问题的思维框架。

【实际解决】

根据氢氧燃料电池的原理图分析电极反应物、正负极反应

【迁移·应用】

分析铅蓄电池的正负极和原理

运用化学反应原理解决实际问题。

通过实际应用促进学科知识的巩固。

“利用化学反应制备物质和获取能量”是本章第一节、第二节的内容，第三节关注的是化学反应的速率和限度。

物质变化、能量变化、速率和限度是全面认识化学反应的不同角度。

呈现化工生产的实际情境，分析实际情境中增大化学反应速率的方法，认识化工生产中既要考虑速率，又要考虑限度和方向，过渡到下个知识点：化学反应的限度。

【Question】

1.化学反应速率的定义、公式、单位

2.影响因素

【实际解决】

1.燃烧含硫矿石（如黄铁矿）制备SO2气体时，要把矿石粉碎成颗粒状，在沸腾炉内鼓入强大空气流，把矿粒吹得剧烈翻腾

2.氮气与氢气合成氨气、二氧化硫的催化氧化都是可逆反应，研究发现降低温度有利于平衡向生成氨气或三氧化硫的方向移动。但是在实际生产中，这两个反应都是在较高温度下进行的，主要是考虑了什么因素？ 【Question】

1.什么是可逆反应？ 2.可逆反应在什么时候达到最大限度？ 3.平衡是一种普遍存在的现象。什么是化学平衡？它具有哪些特点？ 4.如何判断可逆反应已达到平衡状态？ 【实际解决】

高炉炼铁尾气之谜

【迁移·应用】

根据表格数据判断影响化学反应速率的因素，判断反应是否达到平衡状态。

【小结整理】

构建概念关系网

通过化工生产的实际过程，更深刻地认识化学学科内容最终联系到化工原料、化工生产、国民生产。

将概念的巩固与概念的应用有机结合。

通过思维导图促进学科内容的建构。能从内因与外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化，关注化学变化中的能量转化，化学反应的速率和方向，丰富认识化学反应的基本角度

课程内容情境化，体会化学与生活、科技的密切联系。

【拓展作业】

1.电路板的制作

2.海水提镁、海水提溴的流程

3.阿司匹林、青霉素、青蒿素的前世今生

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（2017年版）.北京:人民教育出版社, 2017: 2-4 [2]毕华林，亓英丽. 化学教学设计——任务、策略与实践. 北京: 北京师范大学出版社, 2013: 99-100 [3]王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书:化学2（必修）. 江苏凤凰教育出版社, 2015: 38: 92-94 [4]王磊主编. 普通高中课程标准实验教科书:化学2（必修）. 山东科学技术出版社, 2007: 47-50 [5]王磊. 新课程中如何进行基于核心观念建构的教学设计. 化学教育, 2005, 1:17-20 [6]菲利普著，王祖浩译.美国高中主流理科教材科学发现者：化学概念与应用（下册）:浙江教育出版社, 2005: 631

[7]普通高中课程标准实验教科书教师用书: 化学2. 北京: 人民教育出版社, 2007: 15