问题引领知识建构 探究实现素养提升

    黄谦

    [摘? ?要]《化学能与热能》这节课是学生从化学键的本质角度认识化学反应之后学习的一节内容，它从能量的角度揭示了化学反应与能量关系的自然规律，在学生的认知中起到了承上启下的重要作用。相对于传统的讲授式教学，问题引领、合作探究的教学方式，更利于学生知识的自主建构和核心素养的培养。

    [关键词]化学能与热能;问题引领;合作探究;核心素养

    [中图分类号]? ?G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ?A? ? ? ? [文章編号]? ?1674-6058（2019）32-0073-02

    《化学能与热能》是人教版化学必修2第二章第一节的内容。在此之前，学生已经对化学键和化学反应的本质有了一定的认识，但是对此过程中的能量变化并不了解。本节课的学习就是要继续深入，揭示化学反应与能量变化之间的关系。

    《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求在关于“化学能与热能”知识的教学过程中，要关注化学变化中的能量转化，引导学生从不同视角对化学变化进行分类研究，进而逐步揭示各类变化的特征和规律。从化学学科核心素养的角度来说，就是要学会探究、科学地解释和发现相关的化学现象，通过分析、推理等方法认识研究对象的本质。从核心内容来看，本节课有两个重点：1.根据反应物和生成物的总能量的相对大小来判断是吸热反应还是放热反应;2.根据化学键断裂或形成时的能量变化来判断是吸热反应还是放热反应。据此，本文从问题引领与合作探究两个维度对教学过程进行双线梳理，充分挖掘这一部分内容的教学价值，落实核心素养。

    一、教材分析

    1.学生易混淆的概念

    （1）吸热过程与吸热反应的区分，放热过程与放热反应的区分。

    （2）吸热反应、放热反应与反应条件的关系。

    （3）断键吸收的总能量、成键放出的总能量、反应物总能量、生成物总能量这四大能量的区分。

    2.本节课的重难点

    通过对比旧键断裂吸收的总能量和新键形成放出的总能量，判断某反应是吸热反应还是放热反应。

    二、教学思路与实际教学过程

    1.设计问题情境引入课题

    [教师引言]化学反应往往都伴随着能量的变化。燃烧和中和这两类反应常常会放出热量，是使温度升高的反应。那么，有没有反应之后温度越来越低的化学反应呢？

    [演示实验]Ba（OH）2·8H2O和氯化铵晶体反应。

    评析：设置演示实验，激发学生学习兴趣。

    [复习提问]化学变化的特征是什么？人类认识并利用化学反应的目的是什么？

    [学生回答]化学变化中除了有新物质生成外，常伴随着放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象的发生。利用化学反应的目的，一是制取新物质;二是利用反应中的能量变化。这些都是为科学研究以及生产生活服务的。

    评析：设计问题情境，诱发学生对化学反应的已有认识，树立“学以致用”的正确情感、态度与价值观。

    2.课堂探究一：吸热反应与放热反应

    [提问]哪些反应属于放热反应？哪些反应属于吸热反应？

    [学生讨论]列举放热反应的类型。

    [教师小结]常见的吸热反应类型：①大部分分解反应;②Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应;③高温下焦炭与水的反应;④焦炭与CO2高温条件下的反应。

    根据讨论和总结，学生得出吸热反应、放热反应与四种基本反应类型没有必然的联系。

    评析：吸热反应的例子学生接触的不多，此处需要教师进行小结。

    【突破本节课的第一个重难点】

    [教师提问]①需加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？②放热反应常温下一定很容易发生吗？③吸热反应一定需要加热吗？④NaOH溶于水放出热量，是放热反应吗？

    [学生讨论]吸热反应≠吸热过程;放热反应≠放热过程。吸热反应、放热反应与反应条件没有必然的联系。

    3.课堂探究二：化学键与化学反应能量变化的关系

    [问题导入]煤、石油和天然气等化石燃料燃烧所产生的热能从何而来？化学能与化学物质及化学反应有什么关系？

    [复习提问]什么是化学键？试用化学键的观点来分析化学反应的本质过程。

    [学生回答]一个化学反应的过程，本质上就是旧键断裂和新键形成的过程。

    【突破本节课的第二个重难点】

    [教师提问]化学反应中为什么会有能量变化？能量变化与化学键有什么关系？

    [教师提示]在化学反应过程中，破坏旧化学键，需要吸收一定的能量来克服原子间或者离子间强烈的相互作用;形成新化学键时，又会释放一定的能量。由于吸收和放出的能量不相等，所以任何化学反应都伴有能量变化。

    [学生小结]旧键断裂，吸收能量 E1;新键形成，放出能量 E2。当E1>E2，反应吸收能量;当E1

    评析：用化学键的观点来分析化学键与化学反应中能量变化的关系，这是从宏观辨识到微观探析的探究过程。

    [分组讨论]化学反应过程都伴随着能量变化，有能量变化的过程都发生化学反应吗？

    [学生回答]不一定。例如，物理学中的核反应，虽然有大量的能量变化，但它不属于化学反应。原子是化学变化中的最小微粒。

    [分组讨论]NaCl溶于水，化学键有没有变化？如果仅从化学键的角度分析，NaCl溶于水是吸热还是放热？

    [学生回答]NaCl溶于水，电离生成Na+和Cl-，只有离子键断裂，没有化学键形成，因此NaCl溶于水只吸收热量。

    [教师小结]化学键的断裂或生成与能量有关，但是能量的变化却不一定是由化学键的断裂或生成引发的。要辩证地看待化学键与能量变化之间的关系。

    [课堂探究]以反应历程为横坐标、能量为纵坐标，分别画出吸热反应、放热反应中的能量变化图像。

    [得出结论]放热反应：反应物的总能量 > 生成物的总能量;吸热反应：反应物的总能量 < 生成物的总能量。

    评析：从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化。

    4.课堂总结

    从两个角度认识吸热反应和放热反应：（1）根据反应物和生成物的总能量的相对大小来判断（决定因素）;（2）根据化学键断裂或形成时的能量变化来判断（用于计算）。

    三、教学反思

    1.学生学习的主体性。由于本节课的内容理论性较强，只有让学生全堂融入，充分调动学生的主观能动性，并通过一环接一环的引导式提问，才能让学生在探究活动中完成学习任务，促进学生主动思考。

    2.素养化课堂的导向性。本节课的设置为我们提供了很好的教学素材，从吸热反应还是放热反应的宏观粗浅认识，到旧键断裂吸收能量和新键形成放出能量的数据，再到分析是吸热反应还是放热反应，学生很自然地完成了证据推理与模型认知的转换，以及从宏观辨识到微观探析的探索过程。通过探讨“人类认识并利用化学反应的目的是什么”，诱发学生对化学反应的已有认识，树立“学以致用”的正确情感、态度与价值观，这是社会责任感的自我发现。这样一系列的探究、发现过程是一种极好的学习体验。

    《化学能与热能》这节课是学生从化学键的本质角度认识化学反应之后，再从能量的角度认识化学反应与能量关系的自然规律，它在学生的认知中起到了承上启下的重要作用。作为一线化学教师，要在教学中充分激发学生的学习兴趣，让学生从被动做题式学习转向主动探究性学习，在潜移默化中为学生的终身学习打下坚实的基础。

    （责任编辑 罗? ?艳）