問題引領(lǐng)知識建構(gòu) 探究實現(xiàn)素養(yǎng)提升

黃謙

[摘? ?要]《化學(xué)能與熱能》這節(jié)課是學(xué)生從化學(xué)鍵的本質(zhì)角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)之后學(xué)習(xí)的一節(jié)內(nèi)容，它從能量的角度揭示了化學(xué)反應(yīng)與能量關(guān)系的自然規(guī)律，在學(xué)生的認(rèn)知中起到了承上啟下的重要作用。相對于傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，問題引領(lǐng)、合作探究的教學(xué)方式，更利于學(xué)生知識的自主建構(gòu)和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)能與熱能;問題引領(lǐng);合作探究;核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0073-02

《化學(xué)能與熱能》是人教版化學(xué)必修2第二章第一節(jié)的內(nèi)容。在此之前，學(xué)生已經(jīng)對化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有了一定的認(rèn)識，但是對此過程中的能量變化并不了解。本節(jié)課的學(xué)習(xí)就是要繼續(xù)深入，揭示化學(xué)反應(yīng)與能量變化之間的關(guān)系。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求在關(guān)于“化學(xué)能與熱能”知識的教學(xué)過程中，要關(guān)注化學(xué)變化中的能量轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角對化學(xué)變化進行分類研究，進而逐步揭示各類變化的特征和規(guī)律。從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度來說，就是要學(xué)會探究、科學(xué)地解釋和發(fā)現(xiàn)相關(guān)的化學(xué)現(xiàn)象，通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)。從核心內(nèi)容來看，本節(jié)課有兩個重點：1.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小來判斷是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng);2.根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時的能量變化來判斷是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。據(jù)此，本文從問題引領(lǐng)與合作探究兩個維度對教學(xué)過程進行雙線梳理，充分挖掘這一部分內(nèi)容的教學(xué)價值，落實核心素養(yǎng)。

一、教材分析

1.學(xué)生易混淆的概念

（1）吸熱過程與吸熱反應(yīng)的區(qū)分，放熱過程與放熱反應(yīng)的區(qū)分。

（2）吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件的關(guān)系。

（3）斷鍵吸收的總能量、成鍵放出的總能量、反應(yīng)物總能量、生成物總能量這四大能量的區(qū)分。

2.本節(jié)課的重難點

通過對比舊鍵斷裂吸收的總能量和新鍵形成放出的總能量，判斷某反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。

二、教學(xué)思路與實際教學(xué)過程

1.設(shè)計問題情境引入課題

[教師引言]化學(xué)反應(yīng)往往都伴隨著能量的變化。燃燒和中和這兩類反應(yīng)常常會放出熱量，是使溫度升高的反應(yīng)。那么，有沒有反應(yīng)之后溫度越來越低的化學(xué)反應(yīng)呢？

[演示實驗]Ba（OH）2·8H2O和氯化銨晶體反應(yīng)。

評析：設(shè)置演示實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

[復(fù)習(xí)提問]化學(xué)變化的特征是什么？人類認(rèn)識并利用化學(xué)反應(yīng)的目的是什么？

[學(xué)生回答]化學(xué)變化中除了有新物質(zhì)生成外，常伴隨著放熱、發(fā)光、變色、放出氣體、生成沉淀等現(xiàn)象的發(fā)生。利用化學(xué)反應(yīng)的目的，一是制取新物質(zhì);二是利用反應(yīng)中的能量變化。這些都是為科學(xué)研究以及生產(chǎn)生活服務(wù)的。

評析：設(shè)計問題情境，誘發(fā)學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的已有認(rèn)識，樹立“學(xué)以致用”的正確情感、態(tài)度與價值觀。

2.課堂探究一：吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)

[提問]哪些反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)？哪些反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)？

[學(xué)生討論]列舉放熱反應(yīng)的類型。

[教師小結(jié)]常見的吸熱反應(yīng)類型：①大部分分解反應(yīng);②Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng);③高溫下焦炭與水的反應(yīng);④焦炭與CO2高溫條件下的反應(yīng)。

根據(jù)討論和總結(jié)，學(xué)生得出吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型沒有必然的聯(lián)系。

評析：吸熱反應(yīng)的例子學(xué)生接觸的不多，此處需要教師進行小結(jié)。

【突破本節(jié)課的第一個重難點】

[教師提問]①需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？②放熱反應(yīng)常溫下一定很容易發(fā)生嗎？③吸熱反應(yīng)一定需要加熱嗎？④NaOH溶于水放出熱量，是放熱反應(yīng)嗎？

[學(xué)生討論]吸熱反應(yīng)≠吸熱過程;放熱反應(yīng)≠放熱過程。吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件沒有必然的聯(lián)系。

3.課堂探究二：化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系

[問題導(dǎo)入]煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能從何而來？化學(xué)能與化學(xué)物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？

[復(fù)習(xí)提問]什么是化學(xué)鍵？試用化學(xué)鍵的觀點來分析化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)過程。

[學(xué)生回答]一個化學(xué)反應(yīng)的過程，本質(zhì)上就是舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。

【突破本節(jié)課的第二個重難點】

[教師提問]化學(xué)反應(yīng)中為什么會有能量變化？能量變化與化學(xué)鍵有什么關(guān)系？

[教師提示]在化學(xué)反應(yīng)過程中，破壞舊化學(xué)鍵，需要吸收一定的能量來克服原子間或者離子間強烈的相互作用;形成新化學(xué)鍵時，又會釋放一定的能量。由于吸收和放出的能量不相等，所以任何化學(xué)反應(yīng)都伴有能量變化。

[學(xué)生小結(jié)]舊鍵斷裂，吸收能量 E1;新鍵形成，放出能量 E2。當(dāng)E1>E2，反應(yīng)吸收能量;當(dāng)E1

評析：用化學(xué)鍵的觀點來分析化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系，這是從宏觀辨識到微觀探析的探究過程。

[分組討論]化學(xué)反應(yīng)過程都伴隨著能量變化，有能量變化的過程都發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？

[學(xué)生回答]不一定。例如，物理學(xué)中的核反應(yīng)，雖然有大量的能量變化，但它不屬于化學(xué)反應(yīng)。原子是化學(xué)變化中的最小微粒。

[分組討論]NaCl溶于水，化學(xué)鍵有沒有變化？如果僅從化學(xué)鍵的角度分析，NaCl溶于水是吸熱還是放熱？

[學(xué)生回答]NaCl溶于水，電離生成Na+和Cl-，只有離子鍵斷裂，沒有化學(xué)鍵形成，因此NaCl溶于水只吸收熱量。

[教師小結(jié)]化學(xué)鍵的斷裂或生成與能量有關(guān)，但是能量的變化卻不一定是由化學(xué)鍵的斷裂或生成引發(fā)的。要辯證地看待化學(xué)鍵與能量變化之間的關(guān)系。

[課堂探究]以反應(yīng)歷程為橫坐標(biāo)、能量為縱坐標(biāo)，分別畫出吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)中的能量變化圖像。

[得出結(jié)論]放熱反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量 > 生成物的總能量;吸熱反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量 < 生成物的總能量。

評析：從總能量的角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。

4.課堂總結(jié)

從兩個角度認(rèn)識吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小來判斷（決定因素）;（2）根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時的能量變化來判斷（用于計算）。

三、教學(xué)反思

1.學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。由于本節(jié)課的內(nèi)容理論性較強，只有讓學(xué)生全堂融入，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，并通過一環(huán)接一環(huán)的引導(dǎo)式提問，才能讓學(xué)生在探究活動中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，促進學(xué)生主動思考。

2.素養(yǎng)化課堂的導(dǎo)向性。本節(jié)課的設(shè)置為我們提供了很好的教學(xué)素材，從吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)的宏觀粗淺認(rèn)識，到舊鍵斷裂吸收能量和新鍵形成放出能量的數(shù)據(jù)，再到分析是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，學(xué)生很自然地完成了證據(jù)推理與模型認(rèn)知的轉(zhuǎn)換，以及從宏觀辨識到微觀探析的探索過程。通過探討“人類認(rèn)識并利用化學(xué)反應(yīng)的目的是什么”，誘發(fā)學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的已有認(rèn)識，樹立“學(xué)以致用”的正確情感、態(tài)度與價值觀，這是社會責(zé)任感的自我發(fā)現(xiàn)。這樣一系列的探究、發(fā)現(xiàn)過程是一種極好的學(xué)習(xí)體驗。

《化學(xué)能與熱能》這節(jié)課是學(xué)生從化學(xué)鍵的本質(zhì)角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)之后，再從能量的角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)與能量關(guān)系的自然規(guī)律，它在學(xué)生的認(rèn)知中起到了承上啟下的重要作用。作為一線化學(xué)教師，要在教學(xué)中充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生從被動做題式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動探究性學(xué)習(xí)，在潛移默化中為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯 羅? ?艷）