基于化學核心素養的“化學能與熱能”教學設計

李沫瑤 李德 鄭明花

摘要：以“化學能與熱能”教學為例，從生活實際出發創設情景，引導學生從宏觀和微觀的角度了解化學能和熱能之間的轉換，并通過實驗探索提出“吸熱反應”和“放熱反應”的概念，進而培養學生的核心素養，為基于化學核心素養的教學設計提供參考。

關鍵詞：化學學科核心素養;化學能與熱能;教學設計

一、引言

教育部在《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中提出核心素養體系，并將其置于深化課程改革、落實立德樹人目標的基礎地位[1]。《普通高中化學課程標準（2017版）》[2]提出，化學學科核心素養作為學生必不可少的科學素養，是學生終身學習和長期發展的重要基礎。如何把核心素養培育與課堂相結合，進而提升人才培養的質量，是目前教育工作者需要重視的問題。本文對人教版高中《化學2（必修）》“化學能與熱能”一節，進行教學設計。

二、教學背景分析

1、課程標準分析：以化學學科核心素養為出發點，分析本節課課程標準的內容要求：①宏觀辨識與微觀探析：宏觀上根據溫度的變化判斷放吸熱反應，微觀上根據反應物和生成物的能量大小比較解釋反應化學能的變化。②變化觀念與平衡思想：發生化學反應的同時伴隨能量變化，遵守質量守恒定律和能量守恒定律。③科學探究與創新意識：通過科學探究達到實驗目標，樹立創新精神和探究意識。④科學態度與社會責任：通過對能量、能源的了解，形成高效利用能源和開發綠色能源的觀念。

2、學生分析：從學習內容方面來看，學生已經初步涉及了關于化學與能源的一些內容，也理解了化學鍵的概念，這給本節內容的學習奠定了基礎;從學習障礙來看，學生容易停留在宏觀上化學反應的現象，對于微觀層面上的能量變化的理解不透徹。

3、教材分析：本節課的內容在高中化學的螺旋式教學中，起承上啟下的作用;價值體現在它反映了變化觀、守恒觀的核心觀念，也培養了學生的核心素養。

三、教學目標

1、通過學生對原子之間以化學鍵相結合的學習，學生能從微觀的角度說明化學反應伴隨能量變化是化學鍵的斷裂和形成的主要原因，從而培養學生宏觀辨識與微觀探析的素養。

2、通過實驗探究，學生能理解在化學反應的過程中，伴隨著能量的變化且遵循能量守恒定律，從而培養學生的變化觀念與平衡思想。

3、通過實驗探究，學生能根據實驗事實，描述化學能與熱能之間的相互轉化，從而培養學生的實驗探究與創新意識的素養。

4、通過對能源的學習，體會提高燃料的燃燒效率的重要性，建立“綠色化學”的核心觀念，從而培養學生科學精神和社會責任的素養。

四、教學方法與手段

1、教學方法

討論法：教師指定有吸引力的學習內容，學生積極討論，發揮學生的主體性。

實驗法：通過實驗宏觀表現出的溫度變化，引起學生的興趣，培養其科學探究的態度。

2、教學手段

將投影儀、實驗器材等現代化教學手段與傳統教學手段相結合，進而提高教學效率。

五、教學過程

環節一 創設情景，溫故知新

[教師]生活中的問題，木柴燃燒取暖發生了什么變化？

[學生]寫出反應方程式，并回答化學反應可以實現化學能與其他能量的轉換。

[設計意圖]通過熟悉的反應導入課堂，激發學生的學習興趣。

[教師]物質中的原子通過什么結合？化學反應的本質是什么？

[學生]物質中的原子之間通過化學鍵相結合;化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂和

新化學鍵的形成。

[設計意圖]溫故導新，引導學生從微觀的角度認識化學反應，培養學生的微觀探析的核心素養。

環節二 化學鍵與化學反應中能量變化的關系

[教師]PPT展示氫氣中H-H鍵斷裂和形成需要吸收和放出的能量。

[學生]閱讀教材，認真思考：化學反應中能量變化的主要原因是物質舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。

[教師]指導學生看圖2-1水能、化學能變化對比示意圖（教材P33），提問學生發現了什么問題？

[學生]觀察圖片，通過水的勢能和動能之間的轉化類比推理出反應物和生成物能量之間的轉化。

[設計意圖]通過鍛煉學生的類比推理的能力，得出反應物和生成物能量變化的關系，培養學生的變化觀念和平衡思想。

環節三 化學能和熱能的相互轉化—探究實驗

探究實驗1：鋁條和鹽酸的反應

[教師]提出問題：鋁條為什么要打磨？

探究實驗2：氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應

[教師]提出問題：根據氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體反應產生的生成物，你認為完成本實驗時應注意哪些問題？

探究實驗3：鹽酸和氫氧化鈉的反應

[教師]提出中和熱的概念

[學生]回答問題，完成實驗，列表整理實驗現象和結論。

[設計意圖]鍛煉動手操作的能力，綜合運用觀察、分析、比較等方法研究化學反應中的熱量變化。

[小結]根據實驗得出結論，化學反應中的能量變化主要表現為熱量的變化。

[教師]提出新的化學反應歸類方法

[學生]回憶所學的反應，按照吸熱和放熱進行歸類。

環節四 總結

[教師]組織學生繪制本節課的思維導圖

[學生]繪制思維導圖

[教師]布置作業

六、教學反思

本節課我們分別從宏觀和微觀兩個角度，探究了化學反應中能量變化的本質原因，在通過實驗探究認識化學能和熱能之間的轉化之后，提出新的化學反應歸類方法，即可分為吸熱反應和放熱反應。新課教學中提出生活中的問題，激發學生興趣，通過實驗探究分析實驗現象，進而得出結論，發展科學探究的能力[4]。

參考文獻：

[1]施久銘.核心素養：為了培養“全面發展的人”[J].人民教育，2014 （10）：13-15.

[2]普通高中化學課程標準（2017版）

[3]王后雄.試析高中化學新課程教科書實驗的教學功能[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2008 （01）：43-47.

通訊作者：鄭明花