盛 颖
（人大附中朝阳分校东坝校区 北京 122000）
义务教育阶段的化学课程旨在提高学生的科学素养，科学素养的提高关键在于将核心知识和概念通过应用内化为一定的认识角度和基本观念。作为化学的启蒙教育，元素化合物知识归属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》学习主题中“物质的性质与应用”以及“物质的化学变化”内容，［1］是初中化学教学的重要内容，约占初中化学教学内容的二分之一。从主题特点来看，元素化合物知识具有基础性，是研究物质化学变化的基本对象，是其他主题内容学习的生长点，更是发展学生科学探究的知识源泉。从知识发展层面，元素化合物知识内容贴近学生生活，有利于学生从已有经验出发理解物质的性质和变化，建立组成、性质、用途之间的联系。
由于元素化合物知识内容多，跨度大，教师新授课后进行一轮复习时，不注重对元素化合物知识进行整合和有意义连接，通过知识回顾，学生练习、教师讲解这种碎片化和切断式的复习模式，难以帮助学生建立元素化合物知识体系，更无法形成稳定的元素化合物认识角度和认识思路。尤其在面对综合实验探究问题时，学生难以将抽象的实际问题通过分析推理转化成具体的化学问题，更不会利用物质的类别通性和转化关系去寻找突破口。要解决以上问题，笔者认为教师需要改变一轮复习中过度关注知识本体的单一复习方式，还应当进一步思考知识本体对发展学生元素化合物认识的功能和价值，实现从具体知识抽象成核心概念，再发展为基本观念的思维能力的发展。
北师大王磊教授提出了由研究对象、研究问题、认识方式、能力任务四个维度组成的元素化合物认识模型（见图1）。［2］［3］基于该认识模型，在进行元素化合物一轮复习时，以物质或元素为研究对象，从物质类别的角度，设置有梯度的问题和能力任务，促使学生掌握物质的通性和转化关系，从而构建系统的知识框架和稳定的认识方式。
图1 元素化合物认识模型
从化学课程标准可以看出“碳和碳的氧化物”是一个全面研究元素化合物知识的单元体系，从碳单质、碳的氧化物，到碳酸和碳酸盐均有描述。由于本单元物质之间的联系较为复杂，知识涉及面广，这就需要学生不仅能从宏观现象认识物质的性质，还要深入微观结构分析性质的差异；
不仅建立性质决定用途的联系，还需要初步建立结构决定性质的化学认识思路；
不仅能从物质的性质分析制备物质的方法，还能应用物质的性质鉴别和提纯物质。真正从化学的视角分析物质的组成、性质及转化，初步形成物质类别通性的认识角度。
基于上述考虑，选取九年级人教版“碳和碳的氧化物”单元作为教学素材，构建以核心物质组——碳及其化合物为研究对象的物质性质和转化关系。应用物质分类思想有序且全面地列出含碳元素的物质，体验物质分类对研究物质的性质和转化的意义。通过物质鉴别、检验、除杂和制备等问题任务，深化对碳和碳的化合物性质及转化关系的应用和理解。
1.复习教学的整体思路
针对初三化学一轮复习教学中的问题和学生学习的障碍点，设计了基于“元素化合物认识模型”的碳和碳的氧化物单元复习教学。本单元复习分两课时进行，第一课时旨在利用认识模型设置学习理解和应用实践型能力任务，复习含碳物质的性质与转化，构建系统的知识框架。教学思路如下：（任务1）列举学过的碳及其化合物→（任务2）用多种方法鉴别CO和CO2及气体除杂→（任务3）用多种方法获取CO2→（任务4）构建碳及其化合物相互转化的知识框架。任务1属于概括关联型能力任务，引导学生从物质分类的视角全面地列举碳及其化合物，任务2和任务3属于简单设计型能力任务，引导学生从物质性质和转化的角度形成鉴别、除杂、制备物质的一般思路。
第二课时通过设置迁移创新型能力任务，使学生灵活利用物质的性质和转化综合解决实际问题。教学思路如下：（任务1）探究草酸受热的分解产物→（任务2）测定氧化铜样品中氧化铜的纯度。任务1属于系统探究型能力任务，学生需要以物质性质和转化为核心对问题进行综合分析，认识方式从第一课时的孤立水平提升到了系统水平。任务2属于创新思维型能力任务，学生需要将实际问题创造性地转化为化学问题，认识方式从任务1的定性研究提升到了定量研究。
2.第一课时主要复习活动举例
环节1 利用认识模型建立物质分类的视角
【问题1】说说初中阶段学过的含碳元素的物质有哪些？
【学生活动1】从物质分类角度罗列以碳元素为核心的物质。（如图2）
图2 含碳物质分类图
本环节教学意图：明确研究对象是碳及其化合物，回忆写出含碳物质时凸显物质类别的认识角度，从掌握单一物质提升到以某元素为核心的物质组的全方位理解。
环节2 利用认识模型复习物质的性质
醒来时，表姐发现自己好像是在卫生院，不像阎王殿。两个妮儿哭着喊娘，李石磨眼睛也红着。瞿医生哄两个妮儿出去，病人不能情绪激动。
【问题2.1】实验室有两瓶无色气体，分别是二氧化碳和一氧化碳，你能否将它们鉴别开来？
【学生活动2.1】交流完成学案（见表1），学生汇报实验方案，全面复习碳和碳的氧化物的性质。
表1 探究鉴别CO和CO2的实验方案
【问题2.2】若CO中混有少量CO2应如何除去CO2？若CO2中混有少量CO又应如何除去CO？
【学生活动2.2】思考并交流除杂试剂和除杂方法。
【方法提升】在互动交流中师生共同总结得出——抓住物质性质的差异是解决鉴别、除杂等问题的关键。
本环节教学意图：基于认识模型，选取鉴别、除杂等研究问题，设计应用实践型能力任务，引导学生利用物质性质的差异设计实验方案，在任务驱动下调动已有知识解决简单的实际问题，在讨论与竞争中使学生的静态知识动态化，让复习课不再是知识的简单罗列，而是通过不同梯度的能力任务激活知识，形成解决问题的一般思路。
环节3 利用认识模型复习物质的转化
【学生活动3.1】交流完成学案（见表2），通过概括关联含碳物质简单设计实验方案，借助物质类别通性和转化途径复习物质的制备问题，通过解释说明方案的优缺点掌握物质制备的基本原则。
表2 探究制备CO2的实验方案
【问题3.2】碳及其化合物之间能建立哪些联系？如何建立联系？
【学生活动3.2】总结复习的内容，学生自主完善碳及其化合物转化关系图（见图3）。
本环节教学意图：选取认识模型中物质制备的研究问题，设计应用实践型能力任务，学生的思维不仅停留在实验室制备CO2的识记层面，还需要依托物质类别与守恒思想发散思维，将碳单质、碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、有机物串联起来，建立以碳元素为核心元素的物质组的相互转化。有效的研究问题打破了单元之间的界限，在问题解决中促进学生形成稳定的物质类别认识视角和完整的知识框架。
3.第二课时主要复习活动举例
环节1 利用认识模型解决实际问题——定性探究混合气体成分
【问题1】菠菜中含有一种有机物——草酸（H2C2O4），受热时易发生分解。为了探究草酸分解的产物，请同学们作出猜想：草酸分解的产物可能有哪些？
【学生活动1.1】学生通过质量守恒定律对产物作出猜想
猜想1：CO、CO2、H2O 猜想2：CO2、H2
【追问】如何设计实验验证猜想？（可供选择的装置见图4，资料：①白色无水硫酸铜遇水变成蓝色硫酸铜晶体；
②实验室常用氢氧化钠溶液除去二氧化碳。）
图4 探究草酸受热分解的产物可供选择装置
【学生活动1.2】将任务进行分解，提炼生成几个程序性问题：①要检验的气体有哪些？②这些气体用什么来检验？③检验的顺序是什么？④要排除哪些干扰？通过小组讨论完成学案（见表3）进行分享交流，再通过评价和诊断优化方案，最终达成一致的实验方案。
表3 探究草酸受热分解的产物的实验方案
本环节教学意图：在利用认识模型全面复习了含碳物质的性质和转化基础之上，研究问题不单是聚焦在某一维度，活动任务提升到了迁移创新水平，学生需要从综合复杂问题中抽离出物质的检验、除杂、使用等连续性问题，逐一突破才能最终解决，并形成探究混合气体成分的一般思路和方法。
环节2 利用认识模型解决实际问题——定量测定固体样品的成分含量
【问题2】如果要测定氧化铜（含杂质）样品中氧化铜的纯度，你能利用草酸分解所得的混合气体和以上装置设计实验测定氧化铜的纯度吗？
【学生活动2】首先交流讨论出可以通过测定CO和氧化铜反应的产物CO2的质量间接得到氧化铜的质量。然后利用已有装置设计实验，确定合适的实验方案，完成学案（见表4）。
表4 探究氧化铜样品中氧化铜纯度的实验方案
本环节教学意图：从定性过渡到定量，从成分分析过渡到计算成分含量，活动1对混合气体的成分分析要求学生将物质的性质进行近迁移来解决检验、除杂等问题，而样品纯度的测定则要求学生将实际问题与物质的性质和转化建立远联系，想到利用CO还原氧化铜所得产物CO2的质量间接测定氧化铜的质量，让学生感受到利用物质的性质和转化能创造性地解决复杂问题，复习课如新课一样变得生动活泼，富有挑战。
1.有利于教师落实“过程与方法”教学目标
“过程与方法”教学维度的提出，启示我们教学不仅要关注学生学习什么，还要关注学习经历什么样的过程，在过程体验中要形成一定的学习方法和化学学科思想方法。［4］在该课例中，笔者以认识模型中的研究问题为导向，设计了以物质的使用、鉴别、检验、除杂为核心的活动任务，这些核心问题具有开放性、层次性，让复习课不再停留于旧知识的巩固和练习，而是让学生体验应用知识解决问题或发现新知识的过程，有效推动学生思维的发展，有利于“过程与方法”目标的达成。
2.有利于教师对教学过程进行监控和评价
学科知识需要经过学习和理解、应用和实践、迁移和创新等关键能力活动，才能完成从具体知识到认识方式的外部定向、独立操作和自觉内化。［5］认识模型中的学科能力活动促使教师关注课堂活动的进阶性，并以学科能力表现为标尺对学生问题解决时的表现进行监控和评价。在复习课中，笔者根据认识模型的能力任务维度设计了从学习理解型任务过渡到应用实践型和迁移创新型任务，教师可以通过分析学生的具体表现及学科能力表现各要素内涵之间的差距，评估学生的认识是否得到发展，还有哪些方面的不足，如何进一步改进等等，让教学更加注重对学生能力进阶的过程性评价。
3.促进了学生的认识发展，增强了化学学习兴趣
复习课之前，学生对物质性质的认识是零散的，不成体系的。利用元素化合物认识模型，设计了多角度多层次的课堂活动激活学生思维。课堂以实验探究为载体，以关键性问题为驱动力，学生在物质的检验、鉴别、分离等任务中形成了物质类别通性的认识角度，经历了由孤立到系统，由静态到动态，由定性到定量认识方式的变化。情境活动的设计让学生觉得复习课不再枯燥乏味，能够应用已有知识解决生活中的问题，体验了化学学习的价值。课堂上的团队竞争活动激励了学生不断挖掘脑海中的静态知识，收获了胜利的喜悦。
4.促进了学生初高中元素化合物知识的衔接
从初中到高中，学生学习的具体知识不同，学生认识发展的内涵丰富程度也就不同，［6］说明学生对元素化合物知识的认识发展并不是一蹴而就的，而是具有阶段性和渐进性的。初中阶段元素化合物知识的学习不仅停留于具体物质的学习，还应当以知识为载体，教给学生思考问题的角度和解决问题的思路，促使学生形成稳定的、自觉的、可迁移的认识角度和认识思路。
复习课以碳元素为线索建构了不同类别物质的性质和转化关系，这种方法可以迁移到高中阶段以其他金属或非金属元素为核心的不同类别物质的性质学习上。完成鉴别、除杂和制备等任务时，能主动调用物质的性质和转化关系解决实际问题，这种思路可以迁移到高中阶段完成类似的活动任务中去。利用元素化合物认识模型进行初三化学复习，学生认识角度和认识方式得到了相应的发展，也为高中元素化合物知识的学习奠定了基础。
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