专题探究性复习
专题探究性复习
——提高高三化学复习效率的实践
刘 枫
（上海市南洋中学 200032）
一，问题的提出
如何在高三复习中，既能达到巩固基础、培养能力、加强应用、提升素养的目的，又能激发学生的学习兴趣增强课堂互动，提高课堂复习的有效性，这个问题一直是围绕在高三一线教师心头的大问题。特别是进入高三第二学期之后，怎样走出“回家做题、上课讲题”传统复习模式，让复习既有效率又有针对性，既能调动学生吸引学生，又能在已有知识的基础上突出对于运用化学知识和方法解决问题能力的培养，是笔者在高三教学中想着力突破的问题。
在高三第一学期，复习往往采用“知识的重温和梳理、典型例题的讲解和配套练习的训练和分析”的方法进行，这种方法的优点是知识点的落实比较到位，基础知识和基本技能不易遗漏，缺点是学生对于知识的记忆比较零散，不利于学生构建知识体系，对于每个章节之间考核重点，从某些层面上而言这些隐性的能力比显性的，具体的知识点更加重要，知识复习本身不是目的，以知识为载体，发展学生学科能力才是复习的目的。这就要求教师在第二学期的复习中，站在高中化学课程的全局高度，对高中化学的基本知识、技能和方法进行优化整合，促进学生理解化学，提高吸收、整合化学信息的能力，分析问题、解决化学问题的能力。
专题探究性复习的基本思路是以问题探究和逻辑思维线索为明线，基本知识、技能、方法和能力提升为暗线，引导学生在探究和解决问题的过程中主动实现对双基复习的提升，学习应用信息分析解决问题，培养和提高思维品质，渗透过程和方法的复习策略。
二，专题探究课题的选择和设计的原则和实例
一是真实性原则——专题探究的课题应该是学生在学习过程中真实遇到的问题或情景，同时又是基于学情分析而来的真实困境。只有这样的探究专题才能调动学生的积极性，激发学生的思维。
专题探究范例一： 设计以铝土矿（主要成分是Al2O3,含SiO2和Fe2O3杂质）为原料，获得Al2O3的流程。
[教学过程1] 梳理知识、启发思维：要求学生用流程图的形式表示酸溶法和碱溶法两种流程
教师点拨：⑴ 比较以上两种方案的相同之处
⑵ 一般工业上普遍采用的是碱溶法，酸溶法的主要缺点是什么？
[教学过程2] 借题发挥，层层探究
流程甲 流程乙 加过量盐酸 加过量烧碱 加过量烧碱 通入过量CO2 通入过量 CO2 灼烧 灼烧 铝土矿 固体A 沉淀C 滤液B 固体X 滤液Y 滤液D 滤液E 滤液K 沉淀F 氧化铝 沉淀Z
⑵ 上述流程中似乎缺少“除硅”的步骤？那么Na2SiO3到哪里去了？ 滤液K中的主要成分是什么？欲回答上述问题，必须提供什么数据加以分析？
⑶ 一旦CO2气体通入过量了，沉淀Z中的成分将发生什么变化？这种变化的发生是否影响电解后获得金属铝的纯度？欲回答这个问题，必须提供什么数据加以分析？
[教学过程3] 综合应用，提升能力
（2013 江苏三模 节选） 如图是用拜耳法从铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3等杂质）中提取Al2O3并生产无水AlCl3的基本流程：
⑵ 铝土矿的品味常用铝硅比即矿石中Al2O3与SiO2的质量比来衡量，某种铝土矿的铝硅比为10.2，则加入足量NaOH溶液后铝的理论溶出率为多少？
⑶ 通过上述计算，我们可以得出什么结论？拜耳法的实际应用范围是什么？
⑷ 通过上述酸溶、碱溶法和拜耳法的分析，根据工业生产的要求，比如原料易得廉价并力求物质的循环使用从而降低成本，请同学们在拜耳法的基础上，完善对于铝土矿的提纯工艺，设计实验方案，实现原料的循环再利用。
[教学设计意图]
⑴ 通过要求同学自行书写流程图，回顾金属铝及其化合物的化学性质，整理基本的化学反应，复习流程图的书写 方法。
⑵ 通过比较酸溶法和碱溶法的区别，明确酸溶法除硅，碱溶法除铁的基本思路，同时强化实际工业生产中还要考虑生产成本等问题。
⑶ 根据弱酸的电离平衡常数（K(HAlO2)= 6.3×10—13，Ki（H2SiO3）=2.0×10—10，Ki1(H2CO3)=4.3×10—7， Ki2(H2CO3)=5.6×10—11）学会判断通入CO2气体后，发生反应的情况（AlO2-和SiO32—都可以与之反应，且这两个反应是竞争的关系）。根据Al2O3和SiO2的熔点数据（Al2O3的熔点是2054℃，SiO2的熔点是1670℃）和实际电解时的温度（1000℃）判断电解产物。通过问题的设计，不仅强化了电离平衡常数的意义和在判断酸碱反应进行程度的方法，更希望学生能有意识的去使用学过的知识解决具体的问题，并且还能知道遇到不同的问题应该用不同的化学理论去指导解决问题。
⑷ 拜尔法是更接近实际生产实际的方法，通过计算明确实际生产方法的适用范围，若选择不合适的方法可能带来的弊端有哪些。在计算过程中首先必须理解题意，即从题干中获取信息，其次是运用元素守恒原理得出结论，这些都是常见的解题方法，但在一个新的情景中的运用是着力培养的重点。
⑸ 工业生产讲究节约原料廉价、易得、并力求物质的循环利用，从而降低生产成本，结合前面所讲的碱溶法和拜尔法，向溶液中通入过量的二氧化碳气体，将偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀后过滤，滤渣进行后续操作，而滤液则可以通过加入CaO固体，发生如下反应：NaHCO3 + CaO =CaCO3↓+ NaOH；CaCO3= CaO + CO2，从而实现NaOH、 CaO 和 CO2的循环，最终完善提纯工艺。通过工艺的不断完善，强化学生在面对工业流程型试题时的解题策略：元素化合物知识是基础；利用化学原理解释生产条件和选择生产条件是关键；实现联合生产，尽量降低成本是核心。
二是针对性原则——每个专题应有明确的教学目标，从考试要求和命题特点和学生实际出发，针对学生在知识、技能和方法上存在的问题和薄弱环节精心设计，加强复习的针对性，这种针对性实际是对于考题和学生能力的统一 。
专题探究范例二：醇、醛、酸和酯之间的衍变关系及推断
[教学过程1] 梳理知识、启发思维：
已知A、B、C、D四种物质的转化关系如右图所示，请回答以下问题：
⑴
分别具有什么官能团？你的判断依据是什么？
⑵ A、B、C、D之间的碳原子数有什么关系？
⑶ X和A、B、C、D之间的碳原子数又有什么关系？
⑷ 你能否举出一个化学式最简单的物质，符合以上的衍变关系呢？
[教学过程2] 借题发挥，层层探究
题1：已知X、A、B、C、D五种物质有如上的转化关系，请根据以下不同条件，推断X的可能结构（已知：在一个碳原子上连两个羟基的结构是不稳定的）
稀H2SO4 △ X C4H8O3 A B O2/Cu △ C O2/Cu △ D
⑴ 当C、D都能发生银镜反应，且它们具有相同的碳原子数，则X的结构如何？
⑵ 当C、D都能发生银镜反应（去除碳原子数关系），则X的结构如何？
⑶ 当只有D能发生银镜反应，则X的结构如何？
题2：有机物X能在稀硫酸溶液中发生水解反应，其变化如图所示：
（已知：在一个碳原子上连两个羟基的结构是不稳定的）请推测X的结构简式。
稀H2SO4 △ X C4H7O3Br C A B NaOH NaOH D O2/Cu △ E 可发生银镜反应 （1molD最多能生成2 molAg） O2/Cu △ F 可发生银镜反应 （1molD最多能生成4 molAg）
[教学过程3] 综合应用，提升能力
有机物X能在稀硫酸中发生水解反应，且能和碳酸氢钠反应，其变化如图所示：
请推测X的结构简式。
[教学设计意图]
⑴ 进入高三的学生对于有机化学的学习普遍都觉得有困难，为什么学生会觉得难呢？到底难在哪里？首先，初步接触有机化学，同学们都会觉得有机和无机差异很大，似乎知识的呈现形式发生了很大的变化，是以官能团的性质和衍变为核心的形式。其次题目提供的情景新、信息多，很多同学都会觉得难以入手，为什么构成有机物的元素这么简单但物质种类这么丰富，有机反应的种类这么简单但物质之间的变化如此复杂和多样。这样一系列问题的积累就造成对于有机化学学习的困难，特别是对于有机推断题的困境。以有机物官能团的衍变来看，主要集中在两点，一个是卤代烃作为有机合成变化中桥梁的作用，辅之以成烯后的特征加成反应，另一个就是醇醛酸酯的变化主线。因此，有机推断关键是以官能团的变化（这种变化不仅是指官能团种类的变化或重组，还有官能团的个数、位置的变化）为核心，以各类有机物的特征化学性质和特征反应条件为突破口来破解有机物的推测难题。
⑵ 在有机化学的学习过程中，学生对于知识的掌握往往是孤立的，零散的，无序的，这就要求老师帮助同学对其知识进行梳理和网络化，只有把有机物串联成线，编织成网，才能在有机推测题的解题过程中有路可循。通过问题的设计和层层的铺垫，使学生感受到有机物之间是相互关联的，并不是孤立的；官能团和官能团之间可以通过一定的反应进行转化和移位的。通过学生的主动思考和教师的点拨，构建知识网络，意识到构建有机物之间衍变关系的重要性和必要性。
⑶ 尝试一题多变的设计思路，从一个基本的物质C4H8O3出发，通过条件限制的变化和物质中碳原子数及卤原子的变化，帮助学生掌握有机物推断过程中的基本思维方法和解题方法，知道如何解读和分析有机推断流程图。在设计专题时，针对教学目标和重点难点，以问题解决模式为出发点进行变式习题训练，帮助学生及时总结，以达到对有机推测有深入的把握。
⑷复习课不是简单地罗列知识，而是通过思考和实践指导学生掌握方法，以起到举一反三，触类旁通的目的。 “举一”和“反三”应该是相辅相成的，如果没有前面的“一”那后面的“三”也无从谈起，学生的思维品质也不可能提高，如果只有后面的“三”，那么这种“三”也只是虚假的繁荣，经不起敲打和考验。
三是综合性原则——专题的设计要体现高中化学知识体系的结构和内在逻辑关系，突显问题解决的能力立意，有序整合教材中有关知识，起点面向全体学生且问题之间有梯度，从基础到综合，将综合能力的提升落实到具体的专题探究上。
专题探究范例三：硫酸铜是制备其他铜的化合物的重要原料，也是一种常见的硫酸盐，以金属铜为原料，制备硫酸铜的方法和有关讨论。
[教学过程1]梳理知识、启发思维：化学兴趣小组对用铜制取硫酸铜晶体的实验方案作研究。甲组同学将铜粉投入盛有稀硫酸的容器中，不发生反应。他们向容器底部缓缓鼓入氧气，溶液慢慢变蓝色。此时，其他组的同学提出方案如下：
氧气△
稀H2SO4
硫酸亚铁
氢氧化钠 稀硫酸 硝酸银
浓H2SO4△
⑴ 甲组实验可用一个化学反应方程式表示为 ，
⑵ 在五个方案中，科学性有错的是 组方案，经济性最差的是 组方案。
⑶ 可持续发展的原则要求化工生产①能耗尽量低，这应排除使用 组方案；
②无污染，应排除 组方案。
⑷ 相对能耗低，污染小的是 组方案。该给从反应器中排出的溶液中（含有少量H2SO4以抑制水解）取得产品的实验操作步骤应为 、 、 ，对取得产品后残留物质的处理方法是 。
[教学过程2] 借题发挥，层层探究
若在金属铜和稀硫酸的溶液中不通氧气，而是加入双氧水，也能得到蓝色溶液，并产生气泡（演示实验，观察现象），讨论分析如下问题：
⑴ 溶液变蓝，是什么物质发挥了作用？发挥了什么作用？
⑵ 产生的气泡是什么气体，能否通过实验加以验证？并通过理论加以分析？
⑶ 上述气体是如何产生的？为什么？上述实验现象能否通过一个化学方程式加以说明？为什么？
⑷ 双氧水加入后，为什么很快就分解了？如何设计实验，验证你的猜想？（思考要通过几个实验才能获得结论）
[教学过程3]综合应用，提升能力
若在金属铜和稀硫酸的溶液中不通氧气，也不加入双氧水，而是滴加稀硝酸也能得到蓝色溶液，并产生气泡，且气体迅速变成红棕色，（演示实验，观察现象），讨论分析如下问题：
⑴ 写出上述过程中发生反应的离子方程式
⑵ 在上述离子方程式中参加反应的离子分别来自于什么物质？分别起了什么作用？
⑶ 当铜片完全溶解后，溶液中哪些离子一定存在？哪些离子可能存在？（来自于水的离子忽略）
⑷ 上述反应中产生的气体应该如何处理？基于上述合理的处理方法，请思考加入的稀硝酸实际在反应的整个过程中起了什么作用？
⑸ 既然稀硝酸可以使铜在稀硫酸中溶解，若改用其他的可溶性硝酸盐是否可行？若不可行请说明原因。若可行，则以硝酸钾为例，说明具体的操作过程。
[教学设计意图]
⑴ 借助硫酸铜的工业制备情景，强化硫酸和硝酸的共性和特性，特别关注当硝酸和金属反应时所体现出的性质和发挥的作用，这种作用能否由硫酸和硝酸分别承担并研究由此带来的反应产物的变化。
⑵ 在复杂体系中，氧化还原的发生一定遵循先后原则，即反应的顺序问题，该问题一直是学生的难点，这个难点不在于知识的本身，而在于学生不知道在哪种情景下需要考虑反应的先后和反应先后排序的依据是什么及该依据怎么得出的问题。通过产物的分析和判断，加强学生对于反应的竞争性和有序性的认识。对于化学反应的分析，从定性上升到定量，多因素的综合考虑复杂体系中的问题。
三，实践反思
综上所述，本文所阐述的专题探究复习案例，最根本要解决的是如何提高高三复习的效率和针对性，而不是将学生置于平淡的重复和盲目的练习之中。高三的复习想通过做完所有新的习题来提高学生的能力，可以说是吃力不讨好的事情。怎样向课堂要效率，就以专题探究的形式，以问题来涵盖知识点。其实课堂教学效果的关键是看学生掌握了多少，而不是老师教了多少，知识如果没有具体的应用背景，对于学生的掌握来说是不牢固的，或者说是机械的，缺乏学生独立思考的知识更是经不起考验的。高考考查的重点就是能力，能力的培养不是考讲出来的，也不是考做题目做出来的，要考课堂上有意识，有计划，有侧重的培养。同时能力必须附着在具体的知识上，放弃具体的化学背景和情景，将知识的掌握和能力的培养割裂开来只能两败俱伤。通过以上实践，笔者力图实现在知识的掌握中形成能力，在能力的培养中巩固知识。
参考文献
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3. 兰建祥，步步质疑 层层驱动——对铝土矿提纯问题的“同题求异”导学[J].化学教学，2015（3）24—27
4. 胡惠芳、包朝龙，用递进式问题链驱动化学课堂的互动——以高三复习课“电解原理”为例[J].化学教学，2015（9）31—34
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