張晉+王磊

一、項(xiàng)目背景

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類社會要想發(fā)展，就離不開優(yōu)質(zhì)能源的開發(fā)和能源技術(shù)的改進(jìn)?，F(xiàn)今世界，能源短缺已經(jīng)成為制約全世界社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。以煤、天然氣和石油等為主的傳統(tǒng)化石能源在人類社會的發(fā)展中曾起到了非常重要的作用，并仍將是人類在未來一段時(shí)間內(nèi)的主要能源。但是，這類不可再生的傳統(tǒng)能源在未來百余年間將無力支撐人類的生產(chǎn)生活，而且還會造成環(huán)境污染。有關(guān)能源問題不再僅僅是專家們討論的熱點(diǎn)，已經(jīng)成為普通百姓關(guān)心的話題。

“能源的綜合利用”是具有社會意義的主題，以這樣一個主題作為項(xiàng)目，有利于將學(xué)科知識和課程內(nèi)容進(jìn)行整合，教學(xué)過程中讓學(xué)生借助各種探究手段和活動以及與項(xiàng)目相關(guān)的各類資源對學(xué)科核心知識進(jìn)行有意義的建構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合智能的發(fā)展。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目立足于能源的綜合利用，將高中化學(xué)必修2化學(xué)反應(yīng)與能量的內(nèi)容進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)了四個專題：“認(rèn)識能源”“燃料篇”“電能篇”“化工原料篇”。首先讓學(xué)生對能源有一個整體的認(rèn)識，然后在探索化石燃料作為生活中穩(wěn)定能量來源原因的任務(wù)驅(qū)動下，先從宏觀角度認(rèn)識化石燃料的燃燒性質(zhì)，建立能量觀、發(fā)展變化觀，再深入微觀本質(zhì)認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)——燃燒反應(yīng)提供能量的本質(zhì)原因，最后定量認(rèn)識燃料燃燒釋放能量的能力大??；之后分析火力發(fā)電的原理及弊端，通過探索氫氧燃料電池能否實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的直接轉(zhuǎn)化，建構(gòu)原電池認(rèn)識模型，從而發(fā)展學(xué)生的利用模型解決生活實(shí)際問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生變化守恒的科學(xué)素養(yǎng)；通過對化石燃料為原料直接或間接轉(zhuǎn)化成的基礎(chǔ)化工原料甲烷、乙烯、乙醇、乙酸及苯的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及化工方面用途的探討，幫助學(xué)生理解綜合利用傳統(tǒng)能源的方法，形成對能源可持續(xù)發(fā)展的意識，培養(yǎng)學(xué)生綠色應(yīng)用的科學(xué)素養(yǎng)；最后讓學(xué)生查閱資料了解新能源對解決能源問題及對能源發(fā)展的作用和價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生對能源有全面的認(rèn)識和發(fā)展的眼光。

項(xiàng)目具體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

三、項(xiàng)目教學(xué)中的關(guān)鍵問題

1.項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容分析時(shí)，要確認(rèn)教學(xué)內(nèi)容的基本觀念，建立項(xiàng)目中事實(shí)性問題、核心概念知識及核心觀念之間的聯(lián)系。

新課標(biāo)對這兩部分內(nèi)容的教學(xué)要求：（1）理解化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)能量變化的主要原因，建立從微觀結(jié)構(gòu)的變化看化學(xué)反應(yīng)與能量觀。（2） 認(rèn)識化學(xué)鍵的涵義，知道離子鍵和共價(jià)鍵的形成。

本專題以“研究化石能源作為燃料的本質(zhì)原因”為中軸線，輻射到化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)的探討，為核心概念知識的落實(shí)提供了較為豐富的事實(shí)性問題。本專題根據(jù)解決實(shí)際問題時(shí)涉及的核心概念知識及這些概念對學(xué)生核心觀念的建構(gòu)的作用來安排教學(xué)順序。其具體聯(lián)系可用圖2來表示。

2.以觀念為核心分析學(xué)生在主題知識內(nèi)容與基本觀念方面的發(fā)展程度。

從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度看，“放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)”的教學(xué)價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的視角由關(guān)注物質(zhì)變化轉(zhuǎn)向關(guān)注能量變化，拓展了學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的角度。第二，由學(xué)生已有的化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化的感性認(rèn)識，去探索化學(xué)反應(yīng)中能量變化的宏觀原因；認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的途徑和形式，如化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。第三，通過實(shí)驗(yàn)，定性地感受化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。

“化學(xué)鍵”的教學(xué)價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，發(fā)展學(xué)生從物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識分子再分、原子重新組合的原因。第二，由學(xué)生已有的化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化的定性認(rèn)識，去探索化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀原因；認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的途徑和形式。第三，通過計(jì)算，定量地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。

總之，從整個專題看，要求學(xué)生的認(rèn)識方式從宏觀到微觀、從定性到定量，并且發(fā)展和完善學(xué)生的微粒觀、變化觀和能量觀。

3.教學(xué)中要想讓學(xué)生對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容有整體把握，必需理清事實(shí)、概念及觀念之間的關(guān)系，抓住關(guān)鍵性內(nèi)容，教給學(xué)生有組織的知識體系，而不是將孤立零碎的、毫無聯(lián)系的知識教給學(xué)生。

化學(xué)反應(yīng)過程中不僅有物質(zhì)變化，而且伴隨著能量變化。從能量角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，也是學(xué)生“能量觀”“變化觀”建構(gòu)的重要方面。

4.教學(xué)過程中，以核心概念為橋梁，發(fā)展和完善學(xué)生的核心觀念。

本專題以“化學(xué)鍵”為橋梁發(fā)展和完善學(xué)生的微粒觀、變化觀和能量觀。學(xué)生核心觀念的形成與發(fā)展是以相關(guān)具體概念性知識的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的。本專題通過化學(xué)鍵概念的建立，幫助學(xué)生認(rèn)識到微粒之間的相互作用，從結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識物質(zhì)的組成，發(fā)展學(xué)生從原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的構(gòu)成和化學(xué)反應(yīng)；同時(shí)，化學(xué)鍵的概念幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)變化的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成過程，這也是解釋化學(xué)反應(yīng)有能量變化的原因。

5.教學(xué)中需要立足學(xué)科的整體高度，利用學(xué)生多次認(rèn)識化學(xué)能與熱能的機(jī)會，在化學(xué)事實(shí)和相關(guān)概念學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過理性思維不斷拓展和深化能量觀。

整個專題一圍繞“化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化”這一學(xué)科基本問題引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思維，幫助學(xué)生逐步形成相應(yīng)的認(rèn)識思路和方法，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為學(xué)生從能量角度分析和解釋相關(guān)問題的經(jīng)驗(yàn)和能力。

四、項(xiàng)目教學(xué)在概念原理學(xué)習(xí)中的價(jià)值

概念原理知識作為高中化學(xué)內(nèi)容重要的組成部分，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中占有非常重要的地位，但是它們分散在不同模塊的教材中，造成概念知識碎片化，不利于知識的整合化、系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，不利于學(xué)生對知識進(jìn)行有意義的建構(gòu)學(xué)習(xí)，加之概念原理知識本身比較抽象、概括，且邏輯性強(qiáng)，一直以來都是教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

本研究借助主題的組織中心作用與核心概念的聚合聯(lián)系作用實(shí)現(xiàn)概念之間的整合，將必修二第一章第三節(jié)的核心概念（化學(xué)鍵），電化學(xué)模塊即第二章第一、二節(jié)的核心概念（原電池）、一般概念（吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)），有機(jī)模塊第三章的第一、二、三節(jié)及第四章的第一節(jié)的概念（甲烷、烷烴、乙烯、乙醇、乙酸、苯等）的知識內(nèi)容整合，并在“能源的綜合利用”主題背景下進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過程以前沿的教學(xué)理論為指導(dǎo)，利用各種探究手段和活動以及與主題相關(guān)的各類資源解決與化學(xué)相關(guān)的化學(xué)問題，從而發(fā)現(xiàn)不同核心概念知識的價(jià)值與聯(lián)系，再將這些知識運(yùn)用于實(shí)際生活問題的解決中。這樣的教學(xué)模式不僅有利于建構(gòu)核心的化學(xué)觀念，發(fā)展學(xué)生抽象、概括等高級思維能力，而且有利于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)以及改善學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。