淺談高中化學(xué)教學(xué)素材的開發(fā)與應(yīng)用

劉芳 楊輝

【摘要】本文針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)（化學(xué)概念與原理、元素化合物知識(shí)、化學(xué)反應(yīng)原理），開發(fā)出包括趣味實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)單模型、生活材料、圖片圖表等方面的原創(chuàng)性教學(xué)素材。并將這些教學(xué)素材應(yīng)用于教學(xué)設(shè)計(jì)中，在實(shí)踐中研究不同內(nèi)容的課堂教學(xué)中如何在引課環(huán)節(jié)、突破重難點(diǎn)的過程中、歸納結(jié)課時(shí)使用合適的教學(xué)素材。根據(jù)學(xué)生課堂教學(xué)檢測(cè)和課后的訪談，對(duì)教學(xué)素材在教學(xué)實(shí)踐中的可行性、有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，且取得良好效果。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 教學(xué)素材 開發(fā)

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）46-0134-02

在長(zhǎng)期的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高中生對(duì)于物質(zhì)的量、鹽類水解、化學(xué)平衡等抽象的化學(xué)基本概念和基本原理的理解不夠深入，因而不能很好的利用化學(xué)原理解決問題。無獨(dú)有偶，北京師范大學(xué)教授王磊在其論文《促進(jìn)學(xué)生化學(xué)認(rèn)識(shí)方式發(fā)展的“過程與方法”維度教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)》一文中也提到，高中生化學(xué)概念發(fā)展中存在“認(rèn)識(shí)角度尚待豐富”和“認(rèn)識(shí)水平尚需提高”這兩個(gè)問題。而這些化學(xué)基本概念和基本原理恰恰是高中化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，化學(xué)思維的培養(yǎng)，以及化學(xué)能力的提高都具有重大的意義。

本文以已有的教學(xué)素材的研究文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，以學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)課程時(shí)遇到的難點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，用通俗易懂的教學(xué)語言、生活中常識(shí)、小故事等方式將學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行精細(xì)加工，使加工過的知識(shí)，更符合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知范圍，以此來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，維持學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的動(dòng)機(jī)，最終能夠突破學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

此外，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》非常重視課程資源的開發(fā)和利用，課標(biāo)中提到充分開發(fā)和利用化學(xué)課程資源，對(duì)于豐富化學(xué)課程內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)具有重要意義。我們對(duì)于教學(xué)素材的開發(fā)，也是課程資源開發(fā)的一部分內(nèi)容，具有重要的意義。

最后，通過本課題的研究也可以促進(jìn)本校教師專業(yè)化發(fā)展。任何一種教學(xué)理念，如果脫離了教學(xué)實(shí)踐，那么它就是“無源之水”、“無本之木”，通過課堂教學(xué)實(shí)踐把新課程理念與教育實(shí)踐相結(jié)合，重在解決實(shí)際問題，優(yōu)化高中化學(xué)教學(xué)，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)形成了新的認(rèn)識(shí)，為教師的專業(yè)能力發(fā)展提供研究平臺(tái)。下面展示兩個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)片段。

一、“壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響”教學(xué)設(shè)計(jì)片段

[探究]壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響

展示一瓶碳酸型飲料，成分表有檸檬酸、二氧化碳、工業(yè)上采用加壓的辦法將二氧化碳?xì)怏w溶解在水里。為什么沒有看到氣泡，發(fā)生了CO2+H2O=H2CO3如下化學(xué)反應(yīng)，且達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。CO2的生成速率和消耗速率相等，所以看不到氣泡。

[演示]打開瓶蓋，立即有大量氣泡出現(xiàn)，且氣泡即將溢出飲料瓶。

[原理]對(duì)于一個(gè)已建立平衡狀態(tài)的體系來說，改變了外部條件，平衡就會(huì)移動(dòng)，現(xiàn)在我打開瓶蓋，壓強(qiáng)減小，平衡向著二氧化碳體積增大的方向進(jìn)行。若是增大壓強(qiáng)，平衡向著二氧化碳?xì)怏w體積減小的方向進(jìn)行，工業(yè)上常用加壓的方法將二氧化碳溶解于水中。一段時(shí)間后，又恢復(fù)平靜，無氣泡產(chǎn)生，此時(shí)，水溶液中還有二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸分解的反應(yīng)一直在進(jìn)行，進(jìn)入了一種化學(xué)平衡狀態(tài)。

二、“活化分子和活化能”教學(xué)設(shè)計(jì)片段

[教材分析]選修四化學(xué)反應(yīng)原理部分中有一個(gè)難點(diǎn)是影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的內(nèi)容，尤其是活化分子和活化能的相關(guān)知識(shí)，這里就以活化能的教學(xué)為例講述化學(xué)教學(xué)素材的開發(fā)與應(yīng)用。人教版選修四的緒言中有關(guān)于活化能的描述，但這是一個(gè)抽象的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在接受這部分知識(shí)時(shí)有一些困難，所以，可以在這部分加一些活化能的相關(guān)內(nèi)容，書中一張圖片用來說明反應(yīng)中的能量變化：化學(xué)反應(yīng)體系中反應(yīng)物、生成物的能量和活化能的關(guān)系。

其中E1是反應(yīng)的活化能，E2是活化分子變成生成物分子放出的能量，能量差E1-E2是反應(yīng)熱，這張圖中可以看出，活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分子的難易，但是卻對(duì)這個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后的能量變化并不產(chǎn)生任何影響。

[查閱資料]活化能涉及物理化學(xué)、無機(jī)化學(xué)和普通化學(xué)及物理相關(guān)方面的知識(shí)，由于其復(fù)雜性，學(xué)術(shù)界沒能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確定義。目前有幾種常用的定義：第1種，最小動(dòng)能與活化物中的反應(yīng)物分子之間的平均差就是活化能；第2種，最小動(dòng)能與活化物中的反應(yīng)物分子間的動(dòng)能平均差為活化能；第3種，活化分子中有效碰撞分子最低能值的產(chǎn)生便是活化能；第4種，反應(yīng)物分子自由狀態(tài)下的勢(shì)能與活化分子的勢(shì)能差即為活化能。

在影響速率的因素中，活化能的大小對(duì)反應(yīng)速率的影響很大，那么，為什么或化學(xué)能對(duì)反應(yīng)速率的影響如此之大呢？為什么活化能越小，反應(yīng)速度越快呢？

阿累尼烏斯認(rèn)為，為了能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，普通分子必須吸收足夠的能量，先變成活化分子（由反應(yīng)物變?yōu)楫a(chǎn)物必須經(jīng)過的中間活化狀態(tài)），然后活化分子才能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物分子。因此，反應(yīng)速度與化分子數(shù)成比例。他還把由普通分子變成活化分子至少需要吸收的能量成為活化能，后來還證明了活化能是活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量之差。

[講解]以NO2+CO=NO+CO2反應(yīng)為例，反應(yīng)首先吸收134KJ/mol的能量，用于克服反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂，形成過渡態(tài)即為活化狀態(tài)，活化分子很不穩(wěn)定，可能很快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子，而放出368KJ/mol的能量，同理，368KJ/mol也是逆反應(yīng)的活化能，正逆反應(yīng)都要經(jīng)過同一活化狀態(tài)。

所以說，化學(xué)反應(yīng)一般總需要有一個(gè)活化的過程，也就是吸收足夠能量以克服能峰的過程，能峰越高，反應(yīng)的阻力越大，反應(yīng)越難進(jìn)行，活化能的大小代表了能峰的高低，形成新鍵需要克服的斥力越大，或破壞舊鍵克服的引力越大，需要消耗的能量越大，能峰就越高。

不同的物質(zhì)化學(xué)鍵能不同，他們?cè)诟鞣N化學(xué)反應(yīng)中重組化學(xué)鍵所需要的能量不同，即不同的化學(xué)反應(yīng)需要克服的能峰不同，因而不同化學(xué)反應(yīng)具有不同的活化能。一定溫度下，反應(yīng)的活化能越大，即能峰越高，得到的活化分子數(shù)越少，因此，反應(yīng)速度越慢，反之，活化能小的反應(yīng)速度很快。

這樣就把抽象的活化能概念轉(zhuǎn)移到學(xué)生熟悉的化學(xué)鍵相關(guān)知識(shí)上，讓學(xué)生更容易接受并能運(yùn)用活化能解決化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)題知識(shí)。

教學(xué)中，我們充分發(fā)揮教師的教學(xué)機(jī)智，認(rèn)真地關(guān)注、有意識(shí)地多創(chuàng)造一些本土化、生活化、符合本地學(xué)生認(rèn)識(shí)特點(diǎn)和生活環(huán)境的教學(xué)素材，即學(xué)生生活中喜聞樂見的生活常識(shí)、小故事、歷史史實(shí)、家庭實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)化模型等，來幫助學(xué)生更好的理解教學(xué)中的難點(diǎn)內(nèi)容，并且感受到化學(xué)的魅力，使關(guān)注社會(huì)與生活成為培養(yǎng)和保持學(xué)生的化學(xué)興趣的一條有效途徑，成為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的一個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)，成為學(xué)生自主探究活動(dòng)的一個(gè)支撐點(diǎn)，這樣才能真正發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的教學(xué)功能。此外，我們所開發(fā)的教學(xué)素材也屬于課程資源開發(fā)的一部分，對(duì)于其他一線教師的課程資源的開發(fā)起到一個(gè)很好的示范作用。

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