摘 要：在“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略背景下，本文以“海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)”為主題情境，進(jìn)行“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”的教學(xué)實(shí)踐。通過(guò)解決真實(shí)情境中涉及的有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的理論模型，初步建立應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)的變化觀念和科學(xué)探究方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的思路，體驗(yàn)定量研究對(duì)于生產(chǎn)生活的重要性，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境；風(fēng)電制氫；海洋牧場(chǎng)；化學(xué)方程式計(jì)算

文章編號(hào)：1008-0546（2024）11-0048-04

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

為貫徹《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》）提出的“落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)”［1］，本課題以發(fā)展化學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)為主旨，以“海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)”為主題情境，引導(dǎo)學(xué)生從元素視角初步分析物質(zhì)的變化，認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律對(duì)資源利用和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要意義，形成合理利用物質(zhì)的意識(shí)，初步分析、解決一些與化學(xué)相關(guān)的簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展辯證唯物主義世界觀。

一、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀分析1. 教學(xué)內(nèi)容

“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”屬于《新課標(biāo)》學(xué)習(xí)主題4“物質(zhì)的化學(xué)變化”中的內(nèi)容，其中包括“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”“化學(xué)反應(yīng)及質(zhì)量守恒定律”“認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的思路與方法”“化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用價(jià)值及合理調(diào)控”等。本課題基于對(duì)質(zhì)量守恒定律、正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程和理解化學(xué)計(jì)算等知識(shí)的學(xué)習(xí)，從“宏觀—微觀—符號(hào)”三個(gè)層面來(lái)理解化學(xué)反應(yīng)，這是學(xué)生從定性研究向定量研究邁進(jìn)的關(guān)鍵步驟。在“素養(yǎng)為本”的課程理念指導(dǎo)下，本課題旨在引導(dǎo)學(xué)生探究化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)間的定量關(guān)系，找到化學(xué)方程式計(jì)算的依據(jù)與方法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生感受化學(xué)方程式計(jì)算的價(jià)值，體會(huì)定量研究對(duì)于人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要作用，從而促進(jìn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。［2］

2. 教學(xué)現(xiàn)狀分析

生活中的定量計(jì)算無(wú)處不在，但筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：化學(xué)計(jì)算是初中化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生往往對(duì)此感到枯燥乏味，而教師在教學(xué)中常過(guò)于重視如何進(jìn)行計(jì)算，強(qiáng)調(diào)步驟的完整性、格式的規(guī)范性，忽略了計(jì)算的依據(jù)和定量計(jì)算的意義與價(jià)值。解讀《新課標(biāo)》可知，計(jì)算的重點(diǎn)是建立在計(jì)算原理及各種量的關(guān)系的理解上，而不是單純的數(shù)學(xué)運(yùn)算，教師要讓學(xué)生深入理解計(jì)算背后所蘊(yùn)含的化學(xué)原理。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

針對(duì)上述傳統(tǒng)化學(xué)方程式計(jì)算內(nèi)容上的不足，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)大力發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、加快建設(shè)海洋ceWimN5ZJNi0JAdPrV3wDg==強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略需求，筆者以“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”為例，對(duì)海洋資源利用的相關(guān)情境進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，

形成“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略背景下的情境教學(xué)整體設(shè)計(jì)思路（見(jiàn)圖1），力求使情境與問(wèn)題鏈串聯(lián)、統(tǒng)領(lǐng)具體的教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效落實(shí)。

三、教學(xué)目標(biāo)

筆者基于對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)現(xiàn)狀的分析，結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)思路，確立的教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）通過(guò)結(jié)合海洋資源綜合利用中有關(guān)物質(zhì)制備、轉(zhuǎn)化的實(shí)際問(wèn)題，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的比例關(guān)系，建立利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的一般思路和方法的思維模型。

（2）通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，在解決真實(shí)問(wèn)題中培養(yǎng)質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)提升與他人分工協(xié)作、溝通交流、合作解決問(wèn)題的能力。

（3）結(jié)合珠海本土相關(guān)情境，認(rèn)識(shí)定量研究在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，體會(huì)合理利用、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性，欣賞化學(xué)反應(yīng)的社會(huì)價(jià)值，初步樹(shù)立資源循環(huán)使用、綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

四、教學(xué)流程

1. 第1課時(shí) 珠?！疤肌甭?，“氫”力“氫”為

（1）珠?！疤肌甭?，御風(fēng)而行。

［播放視頻］珠海特色減碳之路：金灣海上風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)發(fā)電，每年減少二氧化碳排放約46萬(wàn)噸。

［教師］為什么風(fēng)力發(fā)電可以減少二氧化碳的排放？

［學(xué)生活動(dòng)］課堂交流，了解海上風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，感知科技成就。

［設(shè)計(jì)意圖］整合身邊的教學(xué)素材，將珠海風(fēng)電場(chǎng)作為載體引入新課，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲。

（2）珠?！疤肌甭?，乘風(fēng)制“氫”。

［教師］珠海要試點(diǎn)探索風(fēng)電制氫，并達(dá)到氫能供給能力每年3萬(wàn)噸。如果要制取規(guī)劃里的一年3萬(wàn)噸的氫氣，需要多少淡水？

［學(xué)生活動(dòng)］寫(xiě)出電解水的化學(xué)方程式，分析化學(xué)方程式的含義。

［教師活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀以及質(zhì)量比三方面進(jìn)行研究，展示化學(xué)方程式中各種量的關(guān)系（見(jiàn)圖2）。

［設(shè)計(jì)意圖］體會(huì)化學(xué)計(jì)算源于生活，學(xué)會(huì)用化學(xué)的視角看世界，建立起宏觀現(xiàn)象、微觀解釋和符號(hào)表征三者之間的聯(lián)系。

［教師活動(dòng)］示范完整的解題步驟，歸納書(shū)寫(xiě)格式。

［師生共建］建立對(duì)概念、原理及量的關(guān)系的理解，能根據(jù)質(zhì)量比不變列出比例關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

［學(xué)生活動(dòng)］歸納要點(diǎn)（解、設(shè)、寫(xiě)、找、標(biāo)、列、求、答）。

［教師］通過(guò)定量計(jì)算，可以加強(qiáng)生產(chǎn)的計(jì)劃性，有利于合理利用資源，避免浪費(fèi)。

［設(shè)計(jì)意圖］結(jié)合真實(shí)情境，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)計(jì)算的比例關(guān)系，自主建構(gòu)利用化學(xué)方程式計(jì)算的思維模型。利用計(jì)算格式的規(guī)范化，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

（3）珠?！疤肌甭?，“氫”力“氫”為。

［教師］制取氫氣有什么重要意義？

［學(xué)生］可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)、火箭；綠色、環(huán)保，減少CO2的排放。

［新聞素材］航天新進(jìn)展：2021年9月，我國(guó)自主研制的首套產(chǎn)量達(dá)到噸級(jí)的氫液化系統(tǒng)調(diào)試成功，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。這意味著今后我國(guó)的運(yùn)載火箭將可以使用國(guó)產(chǎn)液氫作為燃料。

［教師］如果要滿足2 t的液氫完全燃燒，理論上要在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中裝入液氧的質(zhì)量是多少？

［學(xué)生活動(dòng)］仿照例題進(jìn)行計(jì)算。

［教師活動(dòng)］引導(dǎo)學(xué)生先自評(píng)分?jǐn)?shù)，再組內(nèi)共同討論、互相評(píng)分，充分表達(dá)交流，對(duì)比前后差異。

［學(xué)生活動(dòng)］展示典型作業(yè)，共同批改并訂正。

［設(shè)計(jì)意圖］小組研討組內(nèi)其他同學(xué)的各種問(wèn)題，養(yǎng)成正確的審題習(xí)慣和書(shū)寫(xiě)規(guī)范，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鲱}態(tài)度。學(xué)生通過(guò)計(jì)算過(guò)程體驗(yàn)定量研究對(duì)于生產(chǎn)生活的重要性，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

［新聞素材］二氧化碳可以轉(zhuǎn)化成甲醇、汽油（液體燃料）和淀粉，實(shí)現(xiàn)變廢為寶和資源化利用。近期，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)合成了一種新型催化劑，可將二氧化碳和氫氣高效轉(zhuǎn)化為甲醇和水。

［教師］請(qǐng)寫(xiě)出上述新聞素材中反應(yīng)的化學(xué)方程式，計(jì)算11t的CO2理論上可轉(zhuǎn)化為甲醇的質(zhì)量是多少？

［學(xué)生活動(dòng)］思考并獨(dú)立完成陌生方程式的書(shū)寫(xiě)和化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)信息的讀取，練習(xí)化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)；通過(guò)計(jì)算，加深對(duì)本課內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，知道任一物質(zhì)的質(zhì)量，可求出其他物質(zhì)的質(zhì)量，認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律對(duì)資源利用和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要意義。

2. 第2課時(shí) 珠?！疤肌甭?，“鈣”世“蠔”情

（1）美麗珠海，“蠔”的價(jià)值。

［播放視頻］珠?！跋枴鼻?。

［教師］蠔殼的主要成分是什么？

［學(xué)生］碳酸鈣（CaCO3）。

［設(shè)計(jì)意圖］利用珠海本土資源為背景，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

（2）像科學(xué)家一樣探究。

［資料卡片］①CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑。②鹽酸是氯化氫和水的混合物。③氯化鈣易溶于水。

［教師］請(qǐng)結(jié)合資料中的信息，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定2.5g蠔殼中碳酸鈣的含量。

［學(xué)生］可根據(jù)2.5g蠔殼與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體質(zhì)量來(lái)計(jì)算碳酸鈣的質(zhì)量。

［教師］加入鹽酸的量有沒(méi)有要求？如果少了會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？

［學(xué)生］加入的鹽酸必須足量，才能與蠔殼粉中的碳酸鈣完全反應(yīng)。如果加少了，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的二氧化碳偏少，計(jì)算結(jié)果偏小。

［教師］實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何判斷加入的酸已經(jīng)足量？

［學(xué)生］當(dāng)再次加入鹽酸一段時(shí)間后，電子天平的示數(shù)不再發(fā)生改變，證明酸已經(jīng)足量。

［教師活動(dòng)］引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

［學(xué)生活動(dòng)］動(dòng)手操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出裝置及剩余物質(zhì)的質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖。

［教師］請(qǐng)同學(xué)們依據(jù)表格和圖像的數(shù)據(jù)，計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量和蠔殼粉中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在導(dǎo)學(xué)案上寫(xiě)出具體的計(jì)算過(guò)程。

［小結(jié)］圖表的化學(xué)方程式的計(jì)算相關(guān)注意事項(xiàng)如下：①注重分析表格或圖像中的數(shù)據(jù)變化原因（如產(chǎn)生氣體使質(zhì)量減少，反應(yīng)停止則質(zhì)量不再改變）。②利用數(shù)據(jù)找出某種純凈物的質(zhì)量并利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。

［設(shè)計(jì)意圖］經(jīng)歷科學(xué)探究，增強(qiáng)實(shí)踐能力，形成化學(xué)觀念，解決實(shí)際問(wèn)題，體會(huì)化學(xué)計(jì)算來(lái)源于生活以及化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，初步了解計(jì)算在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中的意義。

（3）像工程師一樣預(yù)算。

［教師］蠔殼中含有大量碳酸鈣，對(duì)廢棄蠔殼資源化利用的有效途徑之一是高溫煅燒蠔殼，生產(chǎn)主要成分為氧化鈣的建筑材料，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CaCO3 高溫 CaO＋CO2↑。某工廠回收100 t蠔殼進(jìn)行煅燒，基于前面蠔殼中碳酸鈣含量的計(jì)算結(jié)果，理論上可生產(chǎn)氧化鈣的質(zhì)量是多少？同時(shí)得到二氧化碳的體積為多少？（二氧化碳的密度為1.997g/L）

［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生思考、練習(xí)，在導(dǎo)學(xué)案上計(jì)算并展示結(jié)果。

［小結(jié)］有關(guān)雜質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算相關(guān)注意事項(xiàng)如下：①利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，必須選擇純凈物的質(zhì)量用于計(jì)算，如果涉及混合物的質(zhì)量則需要換算為純凈物質(zhì)量。②計(jì)算的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，體積是不守恒的，要換算為質(zhì)量。

（4）像決策者一樣思考。

［資料卡片］2021年《廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》表示，要建設(shè)可持續(xù)性海洋牧場(chǎng)等重要海岸帶生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮浮游植物、藻類(lèi)和貝類(lèi)等生物的固碳功能，試點(diǎn)研究生態(tài)漁業(yè)的固碳機(jī)制和增匯模式。由于近海水產(chǎn)養(yǎng)殖大量占用灘涂濕地且因密度過(guò)大造成海域污染的問(wèn)題，需要規(guī)范和清理近海海水養(yǎng)殖。這就意味著海水養(yǎng)殖開(kāi)發(fā)的下一片“高地”將推到與風(fēng)電相近的地區(qū)。［3］

［教師］蠔殼中碳的來(lái)源是什么？養(yǎng)蠔能固碳的原因是什么？蠔與海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境之間有什么聯(lián)系？

［學(xué)生活動(dòng)］了解海洋養(yǎng)殖業(yè)具有固碳作用；從化學(xué)的視角分析“海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)”新型海洋經(jīng)濟(jì)生態(tài)圈的戰(zhàn)略性意義。

［設(shè)計(jì)意圖］在真實(shí)問(wèn)題情境中養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，樹(shù)立環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

五、板書(shū)設(shè)計(jì)

本節(jié)課的板書(shū)設(shè)計(jì)如圖3所示。板書(shū)將兩課時(shí)的內(nèi)容有機(jī)串聯(lián)，從依據(jù)、步驟和價(jià)值三方面進(jìn)行總結(jié)，有助于學(xué)生構(gòu)建利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的一般思路和方法。

六、結(jié)論與展望

本課題主要以利用珠海豐富的海洋資源為背景創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，依托風(fēng)電制氫、蠔殼中碳酸鈣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)、廢棄蠔殼的工業(yè)再利用與產(chǎn)量預(yù)算等實(shí)踐活動(dòng)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)“量”的重要性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，將理論計(jì)算與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。學(xué)生經(jīng)歷“像科學(xué)家一樣探究—像工程師一樣預(yù)算—像決策者一樣思考”的過(guò)程，提升分析解釋、說(shuō)明論證和推論預(yù)測(cè)等能力，建立利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的一般思路和方法的思維模型，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。這樣的課堂模式可以靈活變通地推廣到初中化學(xué)其他內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，提高教學(xué)的整體效率，為發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)提供支持。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］崔廣瑾.基于真實(shí)問(wèn)題解決的計(jì)算教學(xué)——以“利用化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計(jì)算”為例［J］.化學(xué)教與學(xué)，2022（5）：51-55.

［3］張嘉祺，王琛，梁發(fā)云.“雙碳”背景下我國(guó)海上風(fēng)電與海洋牧場(chǎng)協(xié)同開(kāi)發(fā)初探［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2022（5）：18-26.

基金項(xiàng)目：本文系珠海市教育教研“十四五”規(guī)劃第二批（2022年度）立項(xiàng)重點(diǎn)課題“挖掘珠海鄉(xiāng)土資源，優(yōu)化基于‘真實(shí)問(wèn)題情境’的初中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與研究”（2022ZHGHKTZ10）的階段性研究成果。