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　　“碳和碳的氧化物”单元教学设计
　　【正 文】    “碳和碳的氧化物”是初中阶段唯一全面研究元素及化合物知识的一个单元，涉及知识内容较广，化学反应方程式繁多，物质之间的联系较为复杂。这部分知识往往被学生看成零碎、易懂、难记的内容。这种情况与学生对知识间的相互联系认识不够、没有形成整体的知识结构有关。如何根据这部分知识内容的特点，指导学生建立有序的知识结构，这无疑是极为重要的。为此，本文将从单元教学设计的角度进行一些探讨。    　　　　一、对“单元”与“单元教学”的认识    　　1.如何看新教材中的“单元”    与以往化学教材采取章-节编排结构不同，初三化学新教材（人教版，义务教育课程标准实验教科书）采用单元-课题式编排结构，上下两册共编入了12个单元。这些单元是：走进化学世界，我们周围的空气，自然界的水，物质构成的奥秘，化学方程式，碳和碳的氧化物，燃料及其利用，金属和金属材料，溶液，酸和碱、盐，化肥，化学与生活。其中每个单元都有几个相关课题组成。这些单元都有一个共同点，就是以某一方面的知识内容或专题为主，也就是说组成单元的每个课题之间都有共同的、相互联系的内容，这就体现了单元构成的目的性与整体性。    由于不同单元所突出的知识内容有着明显的不同，教师一般认为这样的单元与旧教材中的“章”没有太大的差别，只是在新教材的单元中增加了一些联系生活实际的内容。    但到底有没有差别？从化学课程标准来看，有关“碳和碳的氧化物”的内容（见表1），不仅为学生学习化学概念、形成化学的基本观念提供了感性基础，也为学生了解化学与生活、化学与社会发展之间的密切关系提供了丰富的素材，关于碳和碳的氧化物的组成、性质、用途方面的内容，也为学生进行实验探究提供了课题。课程标准这样的处理，是突破了传统的物质中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究有关的物质，而是从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中。    表1　课程标准中与“碳和碳的氧化物”相关的内容
　　内容标准                                         与“碳和碳的氧化物”有关的内容
　　一级主题               二级主题
　　增进对科学探究的理解                         初步形成科学探究的能力
　　科学探究        初步了解和体验科学探究的价值，过程和方法
　　学习基本的化学实验技能                       二氧化碳的制取原理、装置和方法
　　身边的化学物质    地球周围的空气                               二氧化碳的主要性质和用途
　　生活中常见的化合物                           碳酸、碳酸钙
　　同一种元素可以组成不同单质，如金刚石、石墨、C[，60]等；
　　物质构成的奥秘    化学物质的多样性                             相同两种元素可以组成不同化合物，如一氧化碳、二氧
　　化碳
　　物质的化学变化    认识几种化学反应                             化合、分解、还原反应
　　化学与社会发展    化学物质与健康                               一氧化碳有损健康
　　    因此，关于“碳和碳的氧化物”单元，就不能仅从元素知识的角度来看待这部分内容，不能把学习重心放在物质组成、性质、制法、用途等知识的记忆上，而要在学习这些知识的同时，让学生获得探究物质及其变化的亲身体验，享受到探究物质的乐趣，初步了解研究物质组成、性质和变化的方法，初步形成对化学学科的核心概念和思想方法的认识。    从这个角度来看，化学新教材中的“单元”，就不仅仅是知识与技能单元，也是“过程与方法”单元，同时也是“情感态度与价值观”单元。    　　2.关于“单元教学”的认识    单元教学的着眼点是“单元”。从教学内容看，它以一个“单元”为相对独立的教学单位，强调从单元这个整体出发设计教学，突出内容和过程的联系性和整体性。从教学目标看，单元教学是一个相对完整的过程，在这个过程中，三维目标的有机融合和有效落实问题可以分散、逐步地加以实现。    “碳和碳的氧化物”单元是一个相对独立的体系，有其内在的知识结构。进行单元教学设计时，可将单元知识内容按其内在联系和规律进行梳理和提炼，引导学生将零散的知识整体化、条理化，形成知识结构，以此提高学生对本单元知识的理解力。    　　　　二、怎么解决“碳和碳的氧化物”单元好学难记的问题    “碳和碳的氧化物”单元的内容，主要是反映一些含碳物质的性质、存在、制法和用途等化学事实性知识，涉及多种含碳物质的性质、大量的化学方程式等，这些知识在教材中多以描述性为主，学生感觉好学但又会感到这是一堆难以记忆的繁杂知识。笔者认为，这与学生对这些知识间的相互联系和变化规律认识不够，没有形成整体的知识结构有关。    为改变这种情况，使枯燥的事实性知识的学习变得生动深刻，就需要引导学生在学习时将观察到的事实性知识和头脑中的某些相关的已有经验建立起内在的科学的联系，促进事实性知识的概念化。为了促进知识的概念化，需要在知识学习中注意以下问题：    　　1.在足够的感性认识中走向生动的科学概念    碳和碳的氧化物这个单元的内容，以学生观察一些含碳物质及其变化的现象为主，如性质、变化、实验室制法等。这类概念多数依靠直观和直觉来形成，如物质的颜色、气味、状态等物理性质；物质的各种化学性质如可燃性、还原性等。因此，在教学中，为使学生获得十分丰富的感性认识，一方面，要以实验为基础。通过实验现象的观察来了解、掌握物质的性质、物质间的相互反应，可以充分调动学生运用各种感官学习，获得鲜明、生动的印象，使抽象的结论与具体的形象相结合。另一方面，提供多样化的学习素材。将所学内容与学生的生活经验联系起来，在熟悉的具体物质（事实材料）和学生已具备的日常概念以及体验的基础上，从具体物质的用途和性质开始学习。例如：金刚石、石墨的物理性质，可通过对一些生动感性材料如玻璃刀、电池中的碳棒等的观察，从用途推测中得出，再经过进一步讨论，初步形成物质用途取决于性质的思想。    　　2.在感性认识的基础上走向生动的概念与概念之间的联系    微观与宏观的联系是化学不同于其他科学的最具特征的思维方式。从微观的角度认识物质的组成和结构，可以理解物质及其变化的本质，而化学方程式作为反映物质变化的符号，是连接物质变化宏观现象与物质结构微观世界的中介。只有深刻理解这三者之间的内在联系，才能把握物质性质、变化、制法和用途等知识之间的关系。    为此，就需要在丰富的感性认识的基础上，根据学生的认知特点，引导学生对感性材料进行思维加工，把“结构—性质—制法—用途”等知识有机地结合起来，由结构、用途推断性质，由性质确定制法和用途，初步建立物质的组成与结构特点决定物质的性质，物质的性质是结构特点的反映，物质的性质影响用途，物质的用途反映出物质的性质的思路。如果建立不起这种联系，学生就只能死记字面意义，而形不成真正的理解，也就无法形成知识结构。知识结构的形成不仅以概念为基础，还以概念与概念之间的关系为基础。    　　　　三、用“物质转化”突破物质中心走向真正的联系    知识结构，主要指各知识间的相互联系及联系的形式，反映了知识内容间的层次、顺序及相互间的逻辑关系。这是在进行单元教学设计过程中，对教学内容进行详细分析的结果，也是用于统整教学过程的内在线索。    物质的性质反映着物质的结构，决定着物质的用途、制取、存在和保存等。依据这种思路，我们可以理顺物质结构、性质、存在、制法、用途等知识之间的关系，这样可以把一些貌似孤立的内容联系起来，达到建立知识间的联系。在实际教学中，教师按照这样的思路将碳和碳的化合物知识传授给学生，学生却没有形成良好的知识结构。这是为什么？    笔者分析，问题之一：“碳和碳的氧化物”单元涉及碳的单质、碳的氧化物等多种物质，而我们的教学是针对每一种物质，以其化学性质为核心来进行的。这是典型的以物质为中心研究物质的思路。这样，我们可以将某一物质的结构、性质、存在、制法、用途等知识串起来，但就不同物质的相关知识来说，还缺乏一定的联系性。问题之二：平时的教学是按课时，一个物质一个物质进行的，结果造成不同物质各部分内容之间的相互隔离，学生获得的知识大都是局部的、孤立的和零散的。    要使本单元知识结构化，就需要寻找不同物质间的联系。我们可以这样分析：    从组成上看，这些物质都含有碳元素。如金刚石、石墨、C[，60]是由碳元素组成的不同单质；一氧化碳、二氧化碳是由相同两种元素组成的不同化合物等。这体现了物质的统一性、联系性和多样性。    从性质上看，物质组成上的统一性（含有某种相同的元素）是这些物质能够相互转化的前提，物质的性质（化学变化）是实现物质转化的途径。例如：单质碳和一氧化碳可以通过化学变化（如图1）转化成二氧化碳，并且变化形式相同，这说明单质碳和一氧化碳的性质有相似之处。单质碳和一氧化碳性质的相似性便是他们之间的联系性。由此还可以看出，体现单质碳和一氧化碳某些性质的化学变化，正是单质碳和一氧化碳转化成二氧化碳的反应。因此物质之间的联系，就是体现某种物质化学性质、用途或制取某种物质的化学反应，这些联系反映出不同物质的不同或相似性质。    附图    图1    针对“碳和碳的氧化物”单元，可以提炼“物质转化”作为核心概念，依据“物质（组成、结构）—变化（性质）—转化（制法）”的线索，不仅可以理顺结构、性质、存在、制法、用途之间的关系，而且能够使不同物质之间的联系及相互转化关系更加清晰，这就是物质间的相互转化是通过变化实现的，物质的相互转化表明物质的内在联系，这种转化关系就是反应规律。    提炼“物质转化”作为核心概念，就是要突出从“转化”的整体关系上研究物质及其变化规律。以“物质转化”作为核心概念统摄本单元的知识结构（如图2所示），不仅可以使知识的包容量大，而且蕴含着对新、旧知识的连接、转换与调控的功能。就某种物质而言，它以及它的化学性质、制取好像是个别的、孤立的；但在这知识结构中，它又是与其他物质有区别又有联系。把每一种物质的性质及制取反应放在这个知识结构中去认识，就可以把握这些知识间的联系与区别。在这个知识结构中，既包含本单元涉及的主要物质，又有助于把这些物质之间的联系表现出来。可以看出，不同物质之间的联系就是他们之间的相互转化关系，而物质的性质（化学变化）是实现这种转化的途径和方式。在物质的相互转化关系中，转化的方向和条件揭示了物质转化的特征与规律。    附图    图2    如果学生获得的是这样一个逻辑关系清晰、因果明确、来龙去脉清楚的多层次的知识结构，必然对该单元知识有更深层次的理解。学生学习本单元，从物质及其变化的宏观表现开始，进而深入到认识元素化合物之间的内在联系和物质变化的规律性，这是学生的认识由具体到抽象、由现象到本质的发展过程。    　　　　四、核心概念必然蕴涵重要的方法并以方法为支撑    知识结构化的过程，是找寻和建立知识间联系的过程，而这种联系常常需要通过对比、分析、归纳来建立。运用对照、比较方法，可以找出每组物质性质的共同点和不同点。寻找共性是建立同一类物质之间的必然联系，而发现特性是为了不同物质之间的区别，从而得到物质鉴别方法和在一定条件下相互转化的原理。因此，本单元的教学活动的设计要突出对比、归纳等方法的运用。    例如金刚石与石墨、一氧化碳与二氧化碳、木炭的燃烧（条件不同，产物不同）等内容，可以让学生根据自己的学习体验总结有意识记的方法，如列表对比，绘关系图等，引导学生建构知识间的联系。    表2　金刚石与石墨的比较
　　物质    用途  性质  组成  结构
　　金刚石
　　石墨
　　    表3　碳、一氧化碳和二氧化碳性质的比较
　　物质    可燃性  还原性  灭火  相互转化
　　碳单质
　　一氧化碳
　　二氧化碳
　　    又如，关于二氧化碳制取的探究，需多联系前面已学过的氧气的实验室制法，通过对反应的原理、药品、装置、收集、检验方法的比较，以加深对实验室制取气体的一般思路和方法的理解。    表4　二氧化碳与氧气的制取比较
　　物质    二氧化碳   氧气    氢气
　　反应原理
　　制取装置
　　收集方法
　　检验方法
　　    由上可见，学生建构知识结构的过程，实际上是通过思维去把握知识间的联系的过程，更是学生学习科学方法和发展科学思维的过程。    总之，以知识结构统领教学过程的单元教学，建构知识结构是过程，对比归纳是方法，核心概念是内在依据，最终的目的是学生自己建立和把握知识间的联系，使学习的知识条理化、规律化。依据什么线索来整理和归纳一个单元的知识结构，这是在进行单元教学设计时必须思考的问题。在这里，以“物质转化”作为核心概念建立本单元的知识结构，主要是考虑以下几个方面：（1）本单元知识是典型的元素化合物知识，是碳和碳的氧化物等物质及其变化的宏观表面，属事实性知识，具有生动形象，零散的特点。（2）这些事实性知识背后的化学学科观念是“物质结构性质、性质影响用途”等，其中的化学学科核心概念是“物质”“结构”“变化”。（3）本单元中涉及多种物质，这些物质之间“联系”体现在他们的相互转化关系中，物质的转化是通过变化实现的。可见，“物质转化”作为核心概念是具有较强统摄力的。从“转化”的整体关系上引导学生把握物质变化及其相互转化的规律，是我们对元素化合物知识不同学习思路的一种探索。