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初中化学“氧化物的复习”教学实录及反思

符爱琴 龚洁

(常州市北环中学 江苏常州 213017)

摘要

实录了1堂“氧化物的复习”的课堂教学过程。以氧化物知识复习为主线,将游戏的元素和方法融入教学情境,从元素观、转化观和分类观的视角去认识和剖析氧化物及其转化规律,体现了物质研究的一般方法,呈现了1堂学科观念教学的具体课例,凸显了元素化合物知识复习的基本流程和思想方法。

关键词

氧化物;元素化合物;学科观念;元素观;转化观

1教学分析

1.1对教学内容的分析

本节课的教学内容是初中化学元素化合物知识复习的重要内容之一。“氧化物的复习”蕴涵着丰富的知识价值和方法论价值。主要体现在:

第一,可以促进学生了解概念的学习方法。氧化物是一类重要的元素化合物。通过氧化物的复习,可以加深对氧化物概念以及概念间的从属关系的理解,可以增进学生对宏观物质分类的了解,有助于概念体系的建立。

第二,可以促进学生了解学习物质的一般方法。教学内容体现了物质研究的一般方法,凸显了元素化合物复习的基本流程和思想方法,围绕组成与结构、性质与变化、制取与用途方面培养学生的认知水平和认知能力,通过氧化物的学习帮助学生进一步掌握化学学科的学习方法。

第三,可以促进学生了解物质间的转化以建构知识网络。单质、酸、碱和盐间的相互转化都要涉及到氧化物的知识,因此氧化物的复习既是氧化物知识的串联和归纳,也是元素化合物知识的拓宽和加深。

1.2学情分析

九年级的学生已经接触过CO2、CO、CuO、Fe2O3和CaO等多种氧化物,对氧化物的概念、分类和组成有了一定的了解,对一些常见而典型的氧化物的性质及应用已经有了一定的基础,对氧化物在内的物质转化规律有了浅层次的认识。复习教学中旧知识对学生来说,似曾相识,缺乏新鲜感和吸引力。新生代的学生喜欢互动娱乐,注意力不能持久,意志薄弱,在很大程度上凭兴趣支配学习,渴望挑战权威,不喜欢被说教,单纯地教一些知识和方法对他们而言,没有多大的吸引力。

鉴于以上对教学内容和学情的分析,本节课应该采取多种教学手段和方法激发学生学习兴趣,可以利用扑克游戏让学生寻找出初中化学学习中常见的氧化物,从元素观深刻理解氧化物的概念和分类,将氧化物的重要性质、制取和用途等相关知识设计在具体情境中,在任务驱动中引导学生领悟元素化合物知识复习的一般方法,从而实现从一般到特殊、由点状知识到网状知识的建构,渗透元素观、分类观和转化观的学科观念和方法论,从知识梳理为本到促进学生认知发展为本。

2教学目标

2.1知识与技能

(1)能从元素组成上识别氧化物,了解氧化物的组成与分类。

(2)能从物质转化上熟悉氧化物,了解常见的氧化物重要性质、制取以及用途等相关知识。

2.2 过程与方法

(1)通过扑克游戏的学习,学会区分氧化物的方法和分类的方法。

(2)通过接龙游戏等形式的学习,了解物质的转化观,初步学会3种转化方法。

2.3 情感态度与价值观

感受学习的乐趣,在体验物质变幻之魅中,初步建立包括元素观、转化观和分类观等学科观念。

3 教学实录

3.1 扑克分类,理解概念

[师]现在请4人就近组成1个学习小组,每组派1位同学到我这儿领取1副扑克牌。在这副扑克牌中,涉及到了我们前期学习过程中遇到的绝大多数纯净物,现在你们能不能找出其中的氧化物?按小组为单位,比一比,哪一小组能以最快的速度找出所有的氧化物。

[生]板书找出的氧化物:CuO、Fe2O3、P2O5、CO、CO2、Fe3O4、MgO、H2O、H2O2和SO2。

[师]为什么这些物质都是氧化物?

[生]这些物质都是只含有2种元素,且其中1种是氧元素的化合物。

[师]这就涉及到了氧化物的概念,同学们掌握得很好。当我们研究这些氧化物当中的某一种具体物质时,如CO2,我们一般是抓住这种物质的组成与结构、性质与变化、制取与用途方面进行系统全面地学习,而今天当我们面对这一类物质时,我们又该如何复习呢?我希望通过今天这节课能帮同学们打开思路。首先,同学们能否从元素的角度把这些氧化物分2类?

[生]金属氧化物和非金属氧化物,其中金属氧化物有CuO、Fe2O3、Fe3O4、MgO,非金属氧化物有P2O5、CO、CO2、H2O、H2O2和SO2。

设计意图:从几十种物质中寻找氧化物的过程,本身就是一个反复理解和巩固氧化物概念的过程。从元素组成的视角理解氧化物的概念和分类,让学生意识到从元素角度看氧化物的重要性,体现了元素观教学,为后续学习埋下伏笔。

3.2 回顾旧知,探讨异同

[师]对这些物质分类是为了能更系统地研究物质的性质。我们来研究一下金属氧化物CuO、Fe2O3、Fe3O4和MgO有哪些相似的化学性质,这些金属氧化物是否可以通过相似的途径获得?

[生]都与酸反应,一般可以通过金属与氧气反应制得金属氧化物。

[师]我们再来看看非金属氧化物是否具有这样的性质?

[生]不能与酸反应,有些可以通过非金属单质与氧气反应得到,如P2O5、CO、CO2、H2O和SO2。

[师]是的,这些非金属氧化物一般不能与酸反应,多数非金属氧化物可以通过非金属单质与氧气反应得到。因此,当我们面对一个陌生的具体物质时,首先要抓住元素组成,也就是抓住了认识物质的关键,然后自觉地对其进行分类,预测该物质的性质,在此基础上对该物质进行有序地学习研究[1]。

设计意图:围绕常见的10种氧化物,进一步应用元素观和分类观,逐步呈现物质研究的一般方法,了解物质复习的基本流程和思想方法,由分析元素组成到物质分类,由一般到特殊,由通性到个性来研究物质。

[师]我们再来研究这6种非金属氧化物,同学们可以选择其中2种物质作一个比较研究。

[小组1] 我们选择H2O2、H2O,它们的元素组成相同,常温都为液态,但是由于分子构成不同,化学性质差异很大。

[小组2] 我们选择CO2、CO,它们都是由相同的2种元素组成,可以相互转化,常温都是气态,都可以通过碳与氧气反应获得,但反应条件不同。由于分子构成不同,因此导致化学性质与用途的极大差异,如氧化性与还原性、可燃与灭火。

[小组3]我们选择CO2、SO2,它们虽然元素组成不同,但是有很多相似性,常温为气态,密度较大,能与碱反应,能使石灰水变浑浊,都可以通过非金属单质与氧气反应来获得。

[师]氧化物知识本身是庞杂和琐碎的,分类的标准也很多,但是同学们在元素组成和物质分类的基础上,选择了很好的标准对这些物质进行了复习,这样的方法有助于大家记忆和灵活应用氧化物的知识。

设计意图:通过学生比较异同联想物质的性质,这其中涉及到前后知识的迁移,从梳理知识到知识的重构,促进学生了解研究物质的一般方法,即从物质的组成与结构、性质与变化、制取与用途方面进行复习。

3.3物质转化,构建网络

[师]刚才,同学们对部分氧化物作了“两两比较”,那么如何将这些氧化物及相关物质再串成片、扩成面、连成网,实现物质间的相互转化?今天,我们可以用3种思路来尝试物质的转化。

[投影]在化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应这4种基本反应类型中,哪些可以生成氧化物?我们现以二氧化碳为例。

[生]生成二氧化碳的反应如下:

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[生]同一种反应类型可以有多个反应生成CO2,比如分解反应,还可以有碳酸钙分解、碱式碳酸铜分解、碳酸氢铵分解。

[师]很好,生成二氧化碳涉及到各种基本反应类型,反过来,二氧化碳能参与哪些化学反应呢?这其中涉及到哪些基本反应类型?

[生]目前就我们的知识领域来看,CO2这种非金属氧化物不能发生分解反应和复分解反应。如下:

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[师]能否将生成与参与都汇总在1张图上?

[小组]用图1表示如下。

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图1 二氧化碳的生成与转化

[师]同学们小结得很好。如果大家感兴趣的话可以在课后再研究一下其他几种氧化物,比如水或者氧化铁,看看水或氧化铁能参与哪些反应,生成的途径又有哪些,同时思考一下金属氧化物和非金属氧化物在这方面有什么异同?

[师]按照一定的反应类型来获得氧化物,这种复习方法就是我要讲的第1种思路——基于基本反应类型的转化。

设计意图:既要符合基本反应类型,又要有该物质参与或生成,体验双重要求下具体物质的转化,将二氧化碳相关的碎片化知识紧紧联系成块状网络,有助于学生分类观和转化观上的认知发展。

[投影]以化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的图像叫价类图。图2为铁的价类图,请分析该图后填写:

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图2 铁的价类图

(1)B点表示化合物的颜色为。

(2)写出E点表示的物质化学式。

(3)写出B点→A点、B点→D点所表示的物质转化的任一化学方程式。

[师]首先要学会看图,横坐标表示什么,纵坐标表示什么,然后再找各个点所表示的物质类别,兼顾元素化合价的情况下,实现物质类别的转化。

[生] B点表示化合物是氧化铁,其颜色为红棕色。

[生]E点表示的是氧化亚铁FeO。

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[师]围绕核心元素铁,用了图中7个点,将铁的各类价态物质联系在一起,既要考虑化合价,又要考虑物质类别,这是第2种思路——基于化合价的转化,这种复习方法可以适用于有可变化合价的元素,比如铜元素、碳元素和硫元素,同学们可以尝试一下。

设计意图:抓住核心元素铁,将含铁的不同价态的物质都聚焦到图中7个点,基于化合价的转化将含铁元素的物质织成了1个点状网络,在知识梳理的基础上促进学生元素观和分类观的认知发展。

[师]第3种思路,接龙游戏。

[投影]我们接触了很多含铁元素的物质,请你罗列出来并思考这些物质间存在怎样的转化关系,用“→”表示出来。我们一起从“Fe→”开始出发,同学们来比一比哪一小组“接的龙”最长而且没有错误。

[小组1]铁线

[师]刚才的游戏是按照什么规则进行接龙的?

[生]前后各物质必须含同一元素且能发生转化。

[师]围绕核心元素铁,依据这种相互转化构建出该种物质的知识网络。除了铁线外,同学们可以尝试着来写铜线和碳线。

[小组2]铜线

[小组3]碳线

[小组4]补充一下

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[师]我有2个意外的惊喜,一是你们在标注转化物质时把可逆的反应也标了出来,二是居然在铜线、碳线与铁线之间又建立了联系,说明有些同学已经开始自主研究这其中的关系了,真是太好了。这就是要和大家讲的第3种思路——基于核心元素的转化,将氧化物放到含同一元素的物质链中,建立知识网络。课后你们可以尝试一下,思考铁线的颜色变化、物质类别的变化以及每一步反应类型的变化等等。

设计意图:抓住核心元素铁(或铜、碳等),基于元素的转化将含铁元素(或铜元素、碳元素等)的物质织成了1个线状网络,并将其推广到其他物质的复习,进一步促进学生学科观念的认知发展。

3.4 知识应用,评价反思

[师]刚才我们用了3种转化方法来构建知识网络,基于基本反应类型的转化、基于化合价的转化和基于元素的转化,物质转化是无处不在的,物质变化充满了无穷的魅力。氧化物知识的掌握有助于我们解决生产、生活及学习中的一些问题。

[投影]1.现有5种固体粉末A、B、C、D、E,分别可能是炭粉、铁粉、氧化铁、氧化铜、氧化钙中的一种,请你设计方案将之一一鉴别出来。

[生1]白色的是氧化钙,红棕色的是氧化铁mgo是什么化学元素,能被磁铁吸引的是铁粉,剩下黑色粉末是炭粉和氧化铜,可以通过加稀硫酸或稀盐酸进行鉴别。

[生2]我们也认为用肉眼就能区分的就不必再做实验了,像氧化钙和氧化铁。能够用物理方法鉴别的铁也没有必要再鉴定了。剩余的就是炭粉和氧化铜,取样灼烧,能燃烧且最后没有固体留下的是炭粉,否则为氧化铜。

[生3]剩余的2种放入水中,浮于水面的是炭粉,否则是氧化铜。

[师]鉴别的方法还有很多,相同的是都运用到了这些物质在物理性质和化学性质上的差异。现在有几种氧化物混合在一起需要一一鉴定,你们通过第2题来挑战一下自己。

[投影]2.原煤燃烧产生的气体经处理后,含有H2O、CO2、SO2和CO。请选择以下适当装置并排列一定的顺序将之鉴别出来(如图3)。资料:SO2能使紫色高锰酸钾(KMnO4)溶液褪色,也能使澄清石灰水变浑浊;而CO2和CO不能使紫色高锰酸钾溶液褪色。

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图3 原煤燃烧产生的气体

[师]这道题涉及到了4种气体氧化物的吸收与证明。这4种氧化物分别用什么物质来吸收和证明?

[生]水蒸气用浓硫酸吸收,用无水硫酸铜证明。

[生] CO2用氢氧化钠溶液吸收,用澄清石灰水证明。

[生] SO2能用澄清石灰水或高锰酸钾溶液验证,可以用氢氧化钠溶液来吸收。

[生]氧化铁可以将CO反应掉,再用澄清石灰水来证明CO和氧化铁生成的气体CO2。

[师]很好,现在大家清楚了其中任一种物质的吸收和证明。当其中2种气体混合时,就要考虑验证的顺序,可能这种气体的存在会影响另一种气体的鉴定。所以,当H2O和CO2同时存在时,你们觉得应该先鉴定哪种气体?

[生]水蒸气,如果先通过澄清石灰水验证CO2可能会带出水蒸气。

[师]是的。当CO2和CO同时存在,先验证哪种气体?

[生]先验证CO2再除去CO2,否则会影响CO的鉴定。

[师]很好,要考虑全面。当CO2和SO2同时存在时,我们先验证哪种气体?

[生]如果通过澄清石灰水验证CO2,肯定不行,SO2也能使澄清石灰水变浑浊。

[生]那就先通过高锰酸钾溶液验证SO2,然后再除去SO2。

[师]用什么除去SO2?

[生]不能用氢氧化钠溶液或澄清石灰水,那样会将CO2除去,应该可以用高锰酸钾溶液除去。

[师]在分类比较的基础上,一起小结一下:第一,当CO2和SO2同时存在时,先验证SO2,除去SO2,验证CO2,除去CO2。第二,当CO2和CO同时存在时,先验证且除去CO2。第三,当H2O和CO2或其他气体同时存在时,先验证水。总之,当遇到多种成分的混合气体时,除了要考虑具体物质的性质、验证顺序、吸收试剂和验证试剂等情况,还得考虑气体转化后的产物。请同学们思考装置的正确顺序。

[小组]正确顺序是:AFFCBCDEC。

[师]正确。审题很重要。不过,这套装置最后还需要进行尾气的处理。通过今天这节课的学习,你认为氧化物的学习和研究有哪些方法?

[生]谈收获和体会。

[师]氧化物是初中化学学习中重要的一类化合物。从物质的组成、性质、制取与用途等方面梳理了二氧化碳和氧化铁等10种常见氧化物相关的知识,同学们运用元素观思考:组成物质的元素是什么?该物质的核心元素是什么?该元素的可能价态有哪些?在元素观的基础上运用了分类观思考:从组成分析上该物质的类别是什么?每一步转化属于什么反应类型?运用转化观了解了3种建模的方法——基于基本反应类型的转化、基于化合价的转化、基于元素的转化,今天所用的复习思路和方法同样适用于酸碱盐等其他元素化合物的复习。

设计意图:围绕4种重要的气态氧化物,在应用层面对气体的吸收和证明进行了梳理,在具体情境中运用转化观,促进了化学学科观念的内化。

4 教学反思

4.1 通过多种教学手段,激发学生的学习兴趣

元素化合物知识本身具有庞杂、琐碎的特点,成为化学教学的难点之一,也是影响学生化学学习兴趣的重要因素[2]。目前有的一线教师就知识复习知识,所用的教学方式僵化且呆板,课堂成了单纯的知识回忆课。学生面对的是一厢情愿机械地对所学知识进行简单地重复、堆积、罗列,缺乏新鲜感和吸引力的知识再现,教师讲得累,学生听得也累,这样的复习课只会让学生逐步失去学习的兴趣。还有一部分教师采用“整理+练习”的板块结构进行复习,有些甚至演变为习题课,干脆以练代讲,让学生在题海中摸爬滚打,将复习课变成了知识训练课。

因此,针对复习课教学中出现的问题,公开展示了这节氧化物的复习课。本节课用扑克游戏导入氧化物并进行分类和复习,在小组合作与互动娱乐中回顾旧知、探索新知,在探究实验中获得知识的应用,多样性和趣味性的教学手段迎合新生代学生的喜好,激发了兴趣,激活了课堂,没有说教,只有挑战,呈现了高效能的复习课。

4.2通过具体情境设计,提升复习课的品质

向花俏在《化学概念获得的心理过程初探》一文中指出,化学概念的获得过程就是学习者先对概念的一些特征初步了解,在此基础上,产生表象、形成表象,通过在不同情境中的变式练习,学习者对概念的认识深入修整,最终与其他知识建立联系,纳入原有的认知结构中,与原有的认知结构形成整体[3]。

氧化物的新授课教学中,学生已经初步了解氧化物,产生了表象,并且逐步整合成一般表象。因此,在本节课的复习教学中,教师对教学内容进行合理安排,用孩子喜闻乐见的游戏视角去设置教学情境,寓知识于游戏之中,将氧化物的概念放在不同情境中应用,并不断地修整相关要素,使学生本身对概念的内涵和外延的认识更加细致化、通用化、准确化,帮助学生理解和运用基本概念。

4.3通过学科观念教学,提炼物质研究的思路方法

元素化合物知识复习的一般方法是抓住某一具体的元素化合物,引导学生从物质的组成、性质、制备、用途等方面进行系统全面地学习。仅仅这样复习仍会带来一些问题:(1)学生很难自主地将掌握的这些有限的具体知识由点串成线、扩成面,而且容易遗忘,所学知识拓展性和迁移性功能较弱。(2)学生无法自动形成自主研究陌生元素化合物的一般思路和方法,造成此方面的学科能力欠缺[2]。(3)在生活、工作中遇到与化学相关的问题却不会从化学的角度进行思考,不能够形成对化学学科及其价值的正确认识。而化学学科观念是对化学研究对象、化学研究过程以及化学学科价值的本原和本体的见解或意识,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值[4]。

以10种常见氧化物的具体知识为载体,充分挖掘了隐蔽于知识与技能中的化学观念,通过相关情境灵活生动地学习知识mgo是什么化学元素,指向对指导教学过程及处理化学问题具有广泛适应性和强烈导向性的化学观念和方法[5],培养学生形成元素观、分类观、转化观,促进学生将孤立和零散的知识联系起来,形成一个整体,以洞悉化学学科的本质属性和内在规律,形成初步的学科观念的认知构架。

参考文献

[1]胡巣生.中学化学教学参考,2013(12):17-19

[2]姜言霞,王磊,支瑶,等.课程·教材·教法,2012,32(9):106-112

[3]向花俏.中学化学教与学,2014(4):21

[4]倪娟,杨玉琴.化学教育,2012,33(12):3-5

[5]钟立.化学教育,2013,34(11):3-5

引用本文

符爱琴, 龚洁.初中化学”氧化物的复习”教学实录及反思[J]. 化学教育 2015,36(1):46-50

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