發(fā)展學(xué)生認(rèn)識角度的高中化學(xué)教學(xué)

摘 要：認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及應(yīng)用是發(fā)展學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)視角的重要內(nèi)容.本課例以任務(wù)驅(qū)動，注重發(fā)展學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)視角和能量視角，通過火的發(fā)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)探究建立化學(xué)反應(yīng)中能量變化的感性認(rèn)識，再結(jié)合初中化學(xué)中水的分解微觀示意圖進(jìn)行宏觀認(rèn)識和微觀解釋，討論解決能源危機(jī)的方法和化學(xué)與職業(yè)相關(guān)內(nèi)容.在真實(shí)情境問題的解決中建立認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)視角和能量視角，并提升學(xué)生宏觀認(rèn)識和微觀解釋的能力，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

關(guān)鍵詞：認(rèn)識角度;能量變化;高中化學(xué)

中圖分類號：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2023）21-0116-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡介：王艷（1993-），女，貴州省遵義人，碩士，中學(xué)一級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出發(fā)展學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的基本角度，形成基本觀念.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，體會提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性.

1 教學(xué)主題內(nèi)容分析

人教版高中化學(xué)必修第2冊第六章第一節(jié)《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》包括化學(xué)反應(yīng)中的熱能和電能.對于化學(xué)反應(yīng)中的熱能，側(cè)重揭示能量變化的本質(zhì)，并探討其與社會、生產(chǎn)生活的聯(lián)系.利用實(shí)驗(yàn)并結(jié)合化學(xué)反應(yīng)中熱能研究與利用的歷史，從學(xué)生已有的學(xué)科知識和生活經(jīng)驗(yàn)引出新知，在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的宏觀體驗(yàn)基礎(chǔ)上，為理論分析提供事實(shí)依據(jù).通過初中化學(xué)反應(yīng)宏觀特征“生成了新物質(zhì)，其微觀實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物分子舊鍵斷裂為原子，生成物原子新鍵形成為分子”的基礎(chǔ)視角，結(jié)合必修第1冊中化學(xué)鍵的相關(guān)基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀和微觀兩個角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的本質(zhì)，并建立認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)視角和能量視角.

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 通過動手實(shí)驗(yàn)感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，發(fā)展認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識視角，樹立物質(zhì)變化中伴隨能量變化的觀念，初步學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法.

2.2 能從宏觀反應(yīng)物與生成物所具有的能量角度判斷，并從微觀化學(xué)鍵的斷裂與形成兩個角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單定量計算，提升證據(jù)推理能力.

2.3 通過查閱資料，了解人類在生產(chǎn)生活中對化學(xué)反應(yīng)中能量變化的利用情況、交流化石能源在人類發(fā)展中的作用和社會發(fā)展與能源需求的關(guān)系，了解節(jié)能和開發(fā)新能源的意義和方法，了解化學(xué)與職業(yè)相關(guān)內(nèi)容，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任.

3 教學(xué)流程（如圖1所示）

4 教學(xué)過程

4.1 學(xué)習(xí)任務(wù)一：結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)例感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

【情境引入】火——人類利用化學(xué)反應(yīng)中能量變化的開始.

【教師提問】是不是只有燃燒才能放熱？是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都是放熱呢？

【介紹】從發(fā)現(xiàn)火這種自然現(xiàn)象到利用科學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法認(rèn)識化學(xué)本質(zhì)，到調(diào)控和利用化學(xué)反應(yīng)，正是人類的強(qiáng)大智慧的體現(xiàn).

【過渡】按照科學(xué)家們的思路，從能量變化的視角再次認(rèn)識化學(xué)反應(yīng).

【設(shè)計意圖】從課本內(nèi)容擴(kuò)展，學(xué)生在活動中體會化學(xué)學(xué)科價值，充分感受化學(xué)服務(wù)于生產(chǎn)生活的重要意義.認(rèn)識化學(xué)研究的思路，體會化學(xué)研究中科學(xué)的實(shí)驗(yàn)與認(rèn)識化學(xué)本質(zhì)對于人類調(diào)控和利用化學(xué)反應(yīng)有重要價值.

4.2 學(xué)習(xí)任務(wù)二：宏觀視角探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的原因

4.2.1 活動一：感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并匯報交流.

【介紹】化學(xué)反應(yīng)的熱量變化不僅可以通過觀察現(xiàn)象和用溫度計測量溫度，還可以通過以下方式.

【播放視頻】【介紹】利用熱成像技術(shù)呈現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中的溫度變化的過程，通過溫度傳感器實(shí)時監(jiān)測反應(yīng)中的溫度變化等.

【展示】在實(shí)驗(yàn)室錄制的溫度變化趨勢圖.

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識上升到用化學(xué)的視角看待問題，建立化學(xué)認(rèn)識角度.引導(dǎo)學(xué)生對溫度測量的思路，認(rèn)識溫度監(jiān)測的多種方法，通過宏觀上的直接體驗(yàn)，為后續(xù)理論分析提供事實(shí)依據(jù).

4.2.2 活動二：結(jié)合實(shí)驗(yàn)事實(shí)判斷反應(yīng)物與生成物所具有的能量，形成概念

【教師提問】結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時使環(huán)境溫度升高或使環(huán)境溫度降低的原因是什么呢？

【教師追問】物質(zhì)本身具有一定能量且能量變化過程中是遵循能量守恒定律的，在圖中畫出反應(yīng)后生成物可能的能量.

【學(xué)生討論】請小組代表上臺分享并解釋原因，組間評價.

【板書】建構(gòu)認(rèn)識能量變化的宏觀視角.

【設(shè)計意圖】認(rèn)識除了燃燒，其他化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時也伴隨著能量變化，能量變化的主要形式表現(xiàn)為熱能，樹立物質(zhì)變化中伴隨能量變化的觀念［1］.通過繪制圖像，外顯學(xué)生思維難點(diǎn)，形象地從物質(zhì)能量角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因.從物質(zhì)能量的角度進(jìn)行宏觀判斷.

4.3 學(xué)習(xí)任務(wù)三：從微觀化學(xué)鍵的斷裂與形成視角理解能量變化的本質(zhì)

【教師展示】初中課本九年級上冊66頁有關(guān)于水的分解微觀示意圖（如圖2所示）.

圖2 水分解微觀圖

【教師提問】這兩個中間過程與化學(xué)反應(yīng)有何關(guān)系呢？

【動畫演示】【追問】水分解需要較高溫度以提供能量的作用是什么呢？

【學(xué)生分析】分解過程實(shí)質(zhì)是化學(xué)鍵被破壞即舊鍵的斷裂，結(jié)合過程實(shí)質(zhì)是新鍵的形成過程，這兩個過程是如何影響化學(xué)反應(yīng)的吸、放熱的呢？

動畫模擬：

【遷移應(yīng)用】氫氣與氯氣一定條件下會反應(yīng)生成氯化氫，該反應(yīng)為放熱反應(yīng).從物質(zhì)本身的能量和化學(xué)鍵斷裂與形成的角度認(rèn)識該反應(yīng)，并在圖中表示出來.

【學(xué)生總結(jié)】建構(gòu)認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀視角.

【設(shè)計意圖】充分結(jié)合學(xué)生初中已學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因，關(guān)注學(xué)生認(rèn)識進(jìn)階，從物質(zhì)的能量的角度逐步認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)過程，提升證據(jù)推理能力.遷移應(yīng)用，檢驗(yàn)學(xué)生認(rèn)識角度的發(fā)展，發(fā)展認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀視角.

4.4 學(xué)習(xí)任務(wù)四：定量認(rèn)識，發(fā)展微觀視角認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的思路

【師生分析】以上從能量角度和化學(xué)鍵角度對化學(xué)反應(yīng)吸放熱進(jìn)行了解釋，但都是在定性分析，在具體生產(chǎn)生活中，如何選用不同的燃料以滿足不同的生產(chǎn)需求呢？還需要定量比較，請通過提供的數(shù)據(jù)計算理論上1 mol H2與1 mol Cl2反應(yīng)時放出的能量？

【教師提問】比較化學(xué)鍵斷裂吸收的能量和形成化學(xué)鍵放出的能量相對大小，簡單定量解釋該反應(yīng)放熱的原因.

【設(shè)計意圖】簡單的定量分析過程，發(fā)展學(xué)生從微觀化學(xué)鍵的斷裂和形成視角認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中能量變化的思路.為選擇性必修1的內(nèi)容奠定基礎(chǔ)，滿足不同層次學(xué)生的認(rèn)識水平［2］.

4.5 學(xué)習(xí)任務(wù)五：認(rèn)識目前存在的能源問題，體會節(jié)能的重要性和必要性

【教師提問】目前化石燃料作為人類利用最多的常規(guī)能源，目前主要面臨哪些問題？如何解決？誰來解決？

【學(xué)生討論】貴州省正安縣有豐富的頁巖氣資源，可以高效利用.如果你成為一名化學(xué)科研工作者，你就能利用化學(xué)及相關(guān)知識開發(fā)新能源，如果你能成為一名環(huán)境保護(hù)工程師，你就能檢測環(huán)境中存在的問題并尋找解決措施.

【教師追問】如何制作一個夏天用于降溫的冰袋？

【師生歸納總結(jié)】神州十三號返航中的化學(xué)反應(yīng)能量變化價值.

【設(shè)計意圖】引導(dǎo)學(xué)生對社會熱點(diǎn)問題作出正確的評價，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價值，發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任核心素養(yǎng).學(xué)生關(guān)注化學(xué)與職業(yè)相關(guān)信息，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃打下基礎(chǔ).化學(xué)原理最終用于服務(wù)生活，感受化學(xué)的美好，增強(qiáng)民族自豪感.

5 教學(xué)反思5.1 本節(jié)課注重學(xué)生認(rèn)識視角的建立，將從生活經(jīng)驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等認(rèn)識物質(zhì)變化還伴隨著能量變化，引導(dǎo)學(xué)生從微觀和宏觀兩個角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的本質(zhì).

5.2 從人類發(fā)現(xiàn)利用火到火箭發(fā)射、自熱火鍋、醫(yī)用冰袋、神州十三號返航等創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論作為證據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)吸放熱的原因，再到如何制作冰袋，教學(xué)中注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè).

5.3

本節(jié)課共設(shè)計了三個大的學(xué)習(xí)任務(wù)，在任務(wù)一中突出宏觀辨識、證據(jù)推理.任務(wù)二從化學(xué)鍵的斷裂與形成角度定性、定量解釋能量變化的原因，突出微觀探析、變化觀念.通過任務(wù)三了解能源問題及化學(xué)與職業(yè)在解決這些問題中的價值，通過冷敷袋的制作思路分析體會化學(xué)反應(yīng)中能量變化的應(yīng)用價值，突出社會責(zé)任與學(xué)科價值.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 于少華，王磊，支瑤.發(fā)展學(xué)生認(rèn)識角度和深度的化學(xué)教學(xué)轉(zhuǎn)變：以“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊為例［J］.化學(xué)教育，2015，36（03）：14-18.

［2］ 鄭長龍.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)設(shè)計［M］.北京：人民教育出版社，2021.

［責(zé)任編輯：季春陽］