用熱點(diǎn)事件貫穿教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“燃料燃燒釋放的熱量”為例

□林 丹 李發(fā)順（寧波北侖泰河中學(xué)，浙江寧波 315800；寧波濱海國際合作學(xué)校，浙江寧波 315830）

用熱點(diǎn)事件貫穿教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“燃料燃燒釋放的熱量”為例

□林 丹 李發(fā)順
（寧波北侖泰河中學(xué)，浙江寧波 315800；寧波濱海國際合作學(xué)校，浙江寧波 315830）

教學(xué)情境的選擇、教學(xué)主線的確定和教學(xué)問題的設(shè)計(jì)是教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的核心問題，更是教學(xué)獲得成功的保證。“燃料燃燒釋放的熱量”圍繞著新學(xué)校能源選擇為教學(xué)情境，在方案的提出、比較和確定中學(xué)習(xí)熱值、燃燒熱及反應(yīng)中熱量變化的本質(zhì)原因，在實(shí)際問題解決中體驗(yàn)科學(xué)知識的價(jià)值和意義。

熱點(diǎn)事件；認(rèn)知沖突；數(shù)據(jù)佐證

蘇教版《化學(xué)2》“燃料燃燒釋放的熱量”教學(xué)內(nèi)容描寫簡潔，文字淺顯。選擇何種教學(xué)情境，能夠一境多用，既能吸引學(xué)生積極參與對話，又能將有關(guān)熱值、能源選擇的學(xué)科知識融合其中，達(dá)到情理相融，寓理于境，取得良好的教學(xué)效果。正是基于這樣的思考，筆者在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中選擇“學(xué)校遷建過程中食堂、宿舍中能源物質(zhì)確定為教學(xué)載體”，組織實(shí)施教學(xué)，不僅把極易忽視的考點(diǎn)知識教活了，而且還充分讓學(xué)生做了一回能源工程師。

一、教學(xué)分析

（一）教學(xué)內(nèi)容的理解

化學(xué)是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的學(xué)科，其教學(xué)意義有二：一是研究物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，合成制備新物質(zhì)；二是研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，解決生產(chǎn)生活中的能源選擇問題。“燃料燃燒釋放的熱量”就是這樣一節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能供生產(chǎn)和生活使用，和我們的生活息息相關(guān)。文本內(nèi)容可以分解為三點(diǎn)：①熱值的概念；②從化學(xué)鍵的斷裂與形成認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量的變化；③化石燃料使用時(shí)利用率低、環(huán)境污染問題及其解決方法。基于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)意義的分析，遇到兩個(gè)困惑：一是找什么教學(xué)情境，設(shè)計(jì)教學(xué)主線，把知識點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)在一起，以便學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用；二是能源物質(zhì)的選擇問題，各種燃料本身和使用有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如何選擇合適的燃料供熱？適逢泰河中學(xué)搬遷，于是筆者以解決新校舍食堂和宿舍的供熱問題為明線，以知識、方法和情感價(jià)值觀為暗線，二者相互結(jié)合，既達(dá)到吸引學(xué)生的效果，又通過解決生活中實(shí)際存在的問題，讓學(xué)生得到學(xué)以致用的實(shí)踐。

（二）教學(xué)目標(biāo)的確定

新課程標(biāo)準(zhǔn)以知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀為三維目標(biāo)。根據(jù)這節(jié)課的特點(diǎn)，應(yīng)弱化知識與技能這一目標(biāo)，凸顯后二維目標(biāo)的培養(yǎng)。在學(xué)習(xí)過程中要通過多種手段，使學(xué)生學(xué)會從環(huán)保、成本、科技等角度綜合考慮［1］，逐步樹立環(huán)保意識、優(yōu)選意識、成本意識和研發(fā)意識。基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)構(gòu)想，確定以下教學(xué)目標(biāo)：一是通過各種燃料的比較了解熱值的概念及表示的意義，并與前面學(xué)習(xí)的反應(yīng)熱相比較；二是以氫氣的燃燒為例從化學(xué)鍵的斷裂與形成理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化；三是提高化石燃料利用率和解決環(huán)境污染問題的方法；四是從能源的選擇感受科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與循環(huán)應(yīng)用對社會發(fā)展的意義；五是了解新能源及開發(fā)中關(guān)注的視角。

（三）教學(xué)過程中的明線與暗線設(shè)計(jì)

科學(xué)的教學(xué)明線與暗線設(shè)計(jì)，能準(zhǔn)確地將知識、方法和情感價(jià)值觀融入到情境明線之中，學(xué)生和老師在解決某一情境問題過程中，獲取對化學(xué)知識和原理的理解與運(yùn)用［2］。正是基于這樣的理解，在“燃料燃燒釋放的熱量”教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)了表1的四條交融的教學(xué)線。

表1

二、教學(xué)過程與課堂實(shí)證

（一）方案提出

良好的開端是成功的一半，能否快速把學(xué)生引入課堂情境，激發(fā)學(xué)生思考是教學(xué)成功與否的關(guān)鍵之一。本節(jié)課，筆者選用了新校舍遷建過程中食堂與宿舍供熱能源選擇為情境，請學(xué)生為工程師提寶貴建議。每一位學(xué)生都對新學(xué)校感興趣，也都了解一些生活中常見的能源物質(zhì)，能說出幾種，但到底選擇哪一種？為什么選擇這種？還可以選擇什么替代能源？每一位學(xué)生都愿意陳述自己的選擇，而且還努力證明自己的選擇是合理的。此時(shí)的外在（氛圍）參與度和內(nèi)在（思維）參與度同時(shí)得到激發(fā)，我們期望的學(xué)習(xí)正在發(fā)生。下面是課堂中師生在引課環(huán)節(jié)的對話。

師：同學(xué)們，你們知道泰河中學(xué)要搬遷嗎？

生：知道，要搬到春曉去……（議論紛紛，很熱鬧）

師：（PPT展示圖片）這是泰河中學(xué)新校舍的設(shè)計(jì)效果圖，這是我們的食堂，這是我們的宿舍（圖片特寫）。吃住都有一個(gè)很重要的問題要解決——供熱（PPT展示燒飯、炒菜、洗衣服圖片），那么工程師們要選擇哪種物質(zhì)供熱呢？請同學(xué)們?yōu)楣こ處熖釋氋F建議。

生：燃煤，石油，天然氣，電，太陽能……（很熱鬧）

師：很好，能源種類很多，選用哪種能源比較合適呢？為什么？

（PPT投影）困惑：選用哪種能源比較合適呢？

通過上面幾個(gè)問題，學(xué)生的注意力迅速聚焦在能源物質(zhì)的選擇上，快速地進(jìn)入教學(xué)主題，開始積極地進(jìn)行思考。

由此我們可以看到，學(xué)生對熱點(diǎn)事件比較關(guān)注，尤其是與自己生活相近或相關(guān)的問題。我們可以讓這些事件進(jìn)入課堂，輕松地開啟他們的話匣子。

（二）方案設(shè)計(jì)

美國著名教育心理學(xué)家奧蘇貝爾在他的《教育心理學(xué)·認(rèn)知觀》一書的扉頁上寫道：“假如讓我把全部教育心理學(xué)僅僅歸納為一條原理的話，那么我將一言以蔽之，影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素就是學(xué)習(xí)者知道了什么，要探明這一點(diǎn)，并據(jù)此教學(xué)。”就是說在教學(xué)新的知識之前，教師要尊重學(xué)生的已有認(rèn)知和生活經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)學(xué)生認(rèn)知的起點(diǎn)，在教學(xué)中順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)識需求。基于這一點(diǎn)，筆者對熱值概念的教學(xué)進(jìn)行了以下的設(shè)計(jì)。

提出問題：選用哪種能源比較合適呢？學(xué)生都說是氫氣。當(dāng)問學(xué)生選擇依據(jù)時(shí)，學(xué)生說是氫氣的熱值最大，自然引到熱值的話題，還有學(xué)生翻開教材37頁的表格數(shù)據(jù)佐證。那么和我們前面學(xué)習(xí)過的用來表示燃燒反應(yīng)的反應(yīng)熱有什么不同呢？學(xué)生回答是單位不同，反應(yīng)熱單位是kJ·mol－1，而熱值的單位是kJ·g－1，單位不同就顯示出所代表的意義是不一樣的，順利地得到熱值的概念，而且通過比較我們還知道了兩者之間的聯(lián)系，相互之間可以轉(zhuǎn)化。熱值概念的學(xué)習(xí)并沒有到此結(jié)束，如果說此前是概念記憶，那么其后在以氫氣的燃燒為例從本質(zhì)上去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)釋放的能量這一環(huán)節(jié)便是對概念的理解和運(yùn)用。通過鍵能計(jì)算反應(yīng)放熱，讓學(xué)生書寫熱化學(xué)方程式，得到反應(yīng)熱，再進(jìn)行轉(zhuǎn)化得到每克氫氣燃燒能放出多少熱量，通過實(shí)例加深了質(zhì)量與熱量關(guān)系的理解，使學(xué)生對熱值概念的理解得到鞏固。而且在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生要明確吸、放熱，能正確計(jì)算化學(xué)鍵的數(shù)量才能正確計(jì)算反應(yīng)熱，與已經(jīng)學(xué)習(xí)過斷鍵吸熱和成鍵放熱的知識基礎(chǔ)，質(zhì)量與物質(zhì)的量之間的轉(zhuǎn)化計(jì)算密切相關(guān)。

如果說教學(xué)進(jìn)行到這里學(xué)生已對熱值和反應(yīng)熱之間的關(guān)系有了很好的了解，那么接下來學(xué)生計(jì)算出來的熱值與教材中給定值不一樣時(shí)，引來質(zhì)疑眼光，更是利用沖突引發(fā)對概念學(xué)習(xí)的再思考，重新審視熱值概念，確認(rèn)反應(yīng)熱與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系。

（三）方案比較

課堂教學(xué)中有預(yù)設(shè)的沖突和生成的沖突，當(dāng)知識沖突發(fā)生時(shí)，往往會促進(jìn)不同類型知識之間的碰撞和互動，使那些原本分散的差異化知識得以重組和整合，同時(shí)沖突也會在學(xué)生之間產(chǎn)生一個(gè)契機(jī)，促進(jìn)大家必須轉(zhuǎn)換已有視角，才有可能理解對方意見或縮小彼此的差距，這種視角的切換孕育了構(gòu)建新知識的可能性［3］。所以利用好知識沖突，可以激發(fā)學(xué)生的思維活力，建立新的知識結(jié)構(gòu)，將思維引向深入。

例如：讓同學(xué)們計(jì)算“2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g)”反應(yīng)過程中吸收和放出的能量與反應(yīng)熱的關(guān)系。已知拆開1mol氫氣中的化學(xué)鍵需要消耗

436.4 kJ能量，拆開1mol氧氣中的化學(xué)鍵需要消耗498kJ能量，形成水分子中的1molH－O鍵能夠

釋放462.8kJ能量。試說明2H2(g)+O2(g)=

2H2O(g)中的能量變化，并將反應(yīng)中能量變化的數(shù)值標(biāo)注在圖1中。

圖1

生：吸收能量1370.8kJ·mol-1，釋放能量1851.2 kJ·mol-1，最后得到反應(yīng)放出能量480.4kJ·mol-1。

師：請大家根據(jù)剛才計(jì)算的情況，書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式。

生：板演：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=－480.4 kJ·mol-1。

師：那我們能根據(jù)這個(gè)熱化學(xué)方程式得出每克氫氣燃燒釋放的熱量嗎？

生：120.1 kJ·g-1。

（學(xué)生議論：計(jì)算結(jié)果與《化學(xué)2》第37頁表2-4中氫氣熱值143 kJ·g-1數(shù)據(jù)矛盾）

師：為什么？

生：（議論）狀態(tài)不一樣，這里生成的是氣態(tài)水，表格中生成的是液態(tài)水，所以放出更多的熱量。

師：完善熱值概念，完全燃燒生成穩(wěn)定物質(zhì)所釋放的熱量。

這里的知識沖突一來可以讓學(xué)生認(rèn)識到物質(zhì)狀態(tài)不同，反應(yīng)熱是不一樣的，說明反應(yīng)熱與溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)狀態(tài)和反應(yīng)程度有關(guān)；二來認(rèn)識到熱值中氫氣完全燃燒釋放的熱量應(yīng)是生成液態(tài)水，對熱值概念進(jìn)行了完善。在沖突中既引發(fā)了學(xué)生思考，又在解決問題中理解知識和原理。

如果說關(guān)于“2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)”反應(yīng)放出熱量的計(jì)算是科學(xué)原理的學(xué)習(xí)，那么關(guān)于燃料的比較與選擇則又回到生活世界，將科學(xué)原理應(yīng)用到生活之中，解決現(xiàn)實(shí)問題。下面就是和學(xué)生一起接著討論生活世界的能源選擇問題。

圖2

例如，我們從熱值上得到了氫氣是最理想的能源，那么在實(shí)際生活中，我們選用氫氣嗎？課堂上異口同聲地回答不選，那是為什么？從中認(rèn)識到氫氣的制備、儲存和使用時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，看到了事物的兩面性，學(xué)會全面思考問題，自然踏上了繼續(xù)尋找能源之旅。那么不用氫氣用什么呢？用天然氣！班上又是異口同聲。因?yàn)橥瑢W(xué)們看到天然氣熱值排在氫氣后，而且現(xiàn)在（當(dāng)?shù)兀┐蟛糠旨彝ザ加锰烊粴庾魅剂希藭r(shí)老師引導(dǎo)學(xué)生比較一下我國能源構(gòu)成現(xiàn)狀（圖2），其他化石燃料是否也可以呢？燃料使用還需要考慮哪些問題？自然過渡到綜合成本的比較（表2）。選用直觀的數(shù)據(jù)佐證，一目了然，發(fā)現(xiàn)煤炭費(fèi)用更低，此時(shí)再問選擇燃料時(shí)，班上的同學(xué)就有了分歧，一部分說是煤炭，一部分說是天然氣，利用這個(gè)做選擇問題，學(xué)習(xí)自然過渡到化石燃料的使用時(shí)帶來的污染和解決方案設(shè)計(jì)，一氣呵成。

表2

（四）方案確定

教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生終身的學(xué)習(xí)動力和能力。教導(dǎo)學(xué)生，不能只停留在此地、此刻，萬事萬物都在不斷的變化之中。教師應(yīng)該給學(xué)生發(fā)展的眼光去看待問題，這是終身受用的思維方式。在本堂課中我們通過各種方案比較，綜合考慮解決實(shí)際問題——用天然氣作為新校舍食堂的能源供應(yīng)，用太陽能和電能組合作為新校舍宿舍的能源供應(yīng)，那么未來呢？是否還可以用天然氣、太陽能、電能？讓學(xué)生看到新能源的發(fā)展趨勢，看到技術(shù)的不斷改進(jìn)，看到實(shí)驗(yàn)室的成果經(jīng)過技術(shù)突破不斷應(yīng)用到生活中，成為我們生活的一部分，所以我們要敢想，要敢創(chuàng)造，說不準(zhǔn)天馬行空的想象在未來的某一天就變成了現(xiàn)實(shí)。

三、教學(xué)體會

江蘇教育科學(xué)研究院的研究員倪娟老師曾經(jīng)就教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)問題發(fā)表過這樣的觀點(diǎn)：衡量一個(gè)教學(xué)情境好壞的重要指標(biāo)是，這一情境是否得到了多次而巧妙地使用［4］。在此課堂中，我們始終圍繞著新校舍食堂的能源選擇問題，從問題的提出、方案的提出、方案的比較到最后方案的確定，師生都沉浸在工程師的角色體驗(yàn)當(dāng)中，課堂氣氛活躍，體驗(yàn)科學(xué)知識在生產(chǎn)生活中的意義。

課堂上學(xué)生思維和行動都參與進(jìn)來，積極主動地向老師和同學(xué)表達(dá)了自己的選擇與理由，如同一群工程師正在為學(xué)校食堂和宿舍能源的選擇進(jìn)行論證，美中不足之處是教師對討論的組織不足，如果教師的作用更加隱蔽且富有創(chuàng)意，學(xué)生或許會發(fā)揮得更加淋漓盡致。

［1］施麗華.精心進(jìn)行學(xué)習(xí)設(shè)計(jì) 將環(huán)保意識滲透課堂——“燃料燃燒對環(huán)境的影響”教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.化學(xué)教與學(xué)，2012（10）：74-77.

［2］王國崢.例談化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的“主線”與“暗線”［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014（3）：12-14.

［3］彭新敏，李娜，吳麗娟，等.創(chuàng)造性知識沖突情境中管理類課程研究性教學(xué)探索［J］.浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（4）：91-94.

［4］繆徐，徐瑩，等.用經(jīng)典影視片段設(shè)計(jì)教學(xué)主線的創(chuàng)新嘗試——以“氯化鈉的專題復(fù)習(xí)”為例［J］.化學(xué)教育，2015（9）：39-41.