例谈新课程元素复习课中的整合性教学设计

《化学教育》2009/1

摘要  高中化学新课程是分模块教学的，而元素化合物知识主要在必修1中呈现，高三复习时怎么处理？以硫酸和硝酸的复习为例，谈了在复习课中通过问题的设置，实验的安排，整合性地进行教学设计，尤其是通过巧妙地问题设计，让学生认识到化学现象后面的一般性规律及认识这些规律的途径和方法。

关键词  新课程  复习课  整合  教学设计

 

1  元素化合物复习课中的常见困惑

常见无机物及其应用是高中化学中极富魅力的内容。在高中化学课程标准中它主要在必修1模块中呈现，包括了常见金属及其化合物、常见非金属及其化合物、氧化还原反应、离子反应等六个方面的内容标准。在新授课的教学中，教师往往充分应用实验、探究等手段，引发学生兴趣，也能在探究的过程中，完成知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个维度的教学目标。但这一内容却成为复习课中难以处理好的“硬骨头”，实施新课程后，这一困难更为凸显，原因有以下几个方面：

①高一阶段在必修1模块中学习元素知识时，尚无多少理论内容支撑，也没有纳入到周期表中学习，因此学生会觉得元素知识学得特别散，高三复习时已遗忘得差不多。

②高三复习课中，教师往往追求知识归纳整理的“效率”，不愿再花时间做实验，认为该做的实验新授课已经做了，现在只要整理知识点，然后辅以习题训练就行。这样使得复习课特别枯燥乏味。

③学生的发展需求和情感需求得不到满足。高三学生在化学课堂中有更加强烈的对新知识的渴望，他们有进一步认识化学物质、化学世界的情感需求，而且较之高一阶段，年龄的增长使得他们的思维更加成熟，更有探究的愿望和能力。如果在元素化合物的复习课上只是一味地整理旧知识和做题，会极大地打消他们的学习热情，他们始终在一种低水平上重复学过的元素化合物知识，看不透现象后面的内在规律。久而久之则会严重影响学习效果。

因此，笔者认为，以元素化合物知识为载体，整合提升学生所学的化学知识，充分尊重和满足高三学生发展的需要，是设计元素复习课的指导思想。下面以复习必修1中硫酸和硝酸的内容为例，谈谈复习中整合性教学设计的具体实施。

2  整合性教学设计案例——硫酸、硝酸复习

2.1教学目标

（1）复习硫酸与硝酸的化学性质（知识与技能）。

（2） 复习氧化还原反应与离子反应的基本内容（知识与技能）。

（3）通过实验探究，认识化学体系中并行的氧化还原反应和复杂反应过程中的竞争性、有序性（过程与方法）。

（4）进一步认识结晶过程的竞争性、有序性（过程与方法）。

（5）能在思考分析过程中倾听他人意见，相互启发，体会到合作交流的重要。（情感态度与价值观）

2.2教学过程

问题1：硫酸铜是制备其它铜化合物的重要原料，也是一种常见的硫酸盐。

如果以铜为原料，有哪些方法可制得硫酸铜呢？写出反应的化学方程式，并评价不同方法用于工业制备的优劣。

在这一问题的讨论过程中，学生会提出铜与浓硫酸直接反应及铜先与氧气生成氧化铜，再与稀硫酸反应这样两种方案，这都是工业上制备硫酸铜的重要方法。至于评价，讨论的要点有：方法一，硫酸的利用率不高，有二氧化硫污染，（若二氧化硫能循环使用则另当别论）；方法二，表面的铜被氧化，铜的利用率不高，若过度粉碎铜屑，则氧化铜都成为矿尘扬起等等。

讨论中可进一步追问：能否利用方法二的原理，使铜在稀硫酸的溶液中被氧化呢？怎么做？工业上会采用不断鼓入空气的情况下用热的稀硫酸溶解铜制硫酸铜。为什么要用热的稀硫酸？（铜要在加热时才能与氧气反应，而且加热可提高化学反应速率）氧气在这个反应起到什么作用？（氧化剂，H⁺没有这么强的氧化性，渗透反应过程中的“竞争性”）

设计意图：借助对稀硫酸和浓硫酸差异性的复习，整合了氧化还原反应、离子反应的内容，同时也对化学反应速率的理论内容（选修4模块）、工业反应中条件的选择（选修2模块）均有所复习，更重要的是观点的提炼——在复杂的化学反应体系中，微粒间的反应是存在竞争的，有序的，这一观点在下面的教学内容还将有所加强。

问题2：若在铜和稀硫酸的混合物中，不通氧气，而加入某种无色液体，也能得到蓝色溶液，有些什么可能性呢？

实验探究：（1）铜与稀硫酸——不反应

（2）加入无色液体（H₂O₂）——溶液变蓝，产生气泡，

讨论分析原因，用化学方程式来解释。

讨论中突出以下几点：

(1)溶液变蓝，是什么在氧化铜？（双氧水）

(2)产生的是气体是氧气还是氢气？（可检验，或从理论是分析，铜无法将H⁺还原成氢气）

(3)是谁将氧气氧化出来的呢？（双氧水自己发生了分解）

(4)双氧水为什么加入后很快分解了呢？（可能铜或铜离子起到催化作用，也可能H⁺或SO₄^2-起催化作用）

(5)如何设计实验，证明你的猜想？（课上演示双氧水中加硫酸铜溶液，其余让学生课后完成）

(6)能否在一个化学反应方程式中体现这个实验中的看到的现象呢？（配平的系数有很多组）

(7)如果能确定下两种氧化产物硫酸铜与氧气的物质的量的关系，如1：1，能否配平出确定的系数呢？（学生完成）

设计意图：在这一问题的讨论中，除了通过实验探究让学生经历观察、猜想、验证等一系列科学过程外，还希望学生能认识到复杂体系中，发生着两个并行的氧化还原反应，它们的得失电子关系相互独立，如果我们要把它们合在一个方程式中写需要知道涉及2个反应的一些物质的量关系。这些观点的建立是高于新授课的，学生能体会到思维的乐趣。

实验探究：（3）向铜和稀硫酸的混合溶液中滴加无色液体稀硝酸。

（溶液变蓝，产生气泡，在试管口变成红棕色，是硝酸。）

这个反应中，氧化剂？写出反应的离子方程式。3Cu+2NO₃^-+8H⁺===3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

溶液中有SO₄^2-和NO₃^-，为什么是硝酸根而不是硫酸根氧化铜呢？（硫酸根离子没有那么强的氧化性。进一步渗透反应过程中的 “竞争性”）

问题3：反应后的溶液中有SO₄^2-、NO₃^-，如果恒温蒸发水份，那析出的是硫酸铜晶体呢，还是硝酸铜晶体呢？（需要知道溶解度数据，出示数据）

CuSO₄与Cu(NO₃)₂在不同温度下的溶解度(g)

由于硫酸铜溶解度较小，所以在浓度差不多时，是硫酸铜析出，若析出的晶体中含少量的硝酸铜，可用结晶法提纯。

这也是现在工业生产硫酸铜时广泛采用的方法，向铜和稀硫酸的混合物中加硝酸，制得硫酸铜晶体。

设计意图：这一问题的讨论中，一是想让学生明白，一切要凭事实说话，比如回答析出硫酸铜还是硝酸铜晶体的问题，也是要查了溶解度数据才能有答案的。二是想让学生明白，就是在结晶过程中一样存在竞争性的问题，这是复杂反应体系中普遍存在的。

问题4：这一反应中产生的NO如何处理呢？（循环使用）

2NO+O₂===NO₂

3NO₂+H₂O===2HNO₃+NO

总的结果 2Cu + O₂  +4H⁺====2Cu²⁺+2H₂O

那么在这个反应中NO、NO₂起什么作用呢？（催化剂）

回忆催化剂的概念。催化剂在化学反应中变化吗？它参与化学反应吗？它的参与带来什么的好处呢？（使原本较难、较慢的反应分成几个较易较快的反应）

设计意图：催化剂几乎是所有化工反应不可缺少的，也是学习化学的高中生必须要认识的重要概念。如何直观地认识催化剂在反应中的作用呢？这一系列熟悉的反应的串联能很好地起到辅助作用。学生会恍然大悟：原来神秘的催化剂就是这么回事啊。

小结本课，突出了这样几个问题:

•       认识体系中并行的氧化还原反应

•       进一步理解化学反应中的催化剂

•       进一步认识结晶过程的竞争性、有序性

•       探究反应机理的实验设计

这也是在高考题中被关注过的，2004年上海高考第23题和2008年江苏高考第18题可作为课后练习题,体会这一复习内容的应用。

3  对元素复习课中的整合性教学设计的反思

3.1化学观点的渗透和建构比具体知识更为重要

学生在高中三年中所学习的无机元素知识只是沧海一粟，如果能以此作为载体，认识到物质世界的一些共同规律，以及能体会到一些发现这些规律的途径和方法，对他们来说可能是更有意义的事情。就高考试题来说，也更多是需要学生去理解了物质变化的规律来解决一些新情境的问题的。

3.2  这样的教学是否会弱化对具体知识的掌握

整合性的教学设计是在学生已经具备基础知识的基础之上展开的，基础性的复习工作应当由学生课外完成。事实上，如果高三元素化合物复习课的课堂仅仅变成整理物质性质并默写化学方程式的话，那是难以让学生兴奋和有激情的。对规律的认识更有助于牢固掌握具体元素知识。

3.3  新课程复习中模糊模块间的界限，复习“整体”的化学

新课程的新授课中是按模块分开学习的，但在复习中应针对高三学生的思维特点，整体地复习。通过复习，学生会认识到化学知识的连贯性与整体性。另外，打破原来的模块界限，在复习课中整合这些内容，也使学生能产生新鲜感，激发学习兴趣。

3.4  坚持做有教育价值的实验

既然在元素化合物的新授课中我们离不开通过实验探究认识化学物质，为什么在复习课中不坚持这样做呢？当然，这时的实验不应当仅仅是新课的重现，复习课中的实验是有教育价值的，有思考意义的实验，这是教师在进行教学设计中要花心思思考的。

 

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(实验).北京:人民教育出版社,2003:31-35

[2] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书(必修).化学1.北京:人民教育出版社,2007:97-102

 

（感谢金陵中学 江敏老师对本文中教学案例的指导）