以任務驅動學習，用生活經驗促成意義建構

摘要：在進行《化學反應進行的方向》教學時，充分挖掘學生生活中素材，通過創設任務情景，設計任務驅動學習焓變和熵變知識，有利于激發學生自主探索、交流與協作，積極主動建構新概念。

關鍵詞：教學設計；活動單；任務驅動；生活實例；意義建構

文章編號：1008-0546（2012）12-0017-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.12.007

一、背景分析

《化學反應進行的方向》是課程標準新增的一塊教學內容，要求學生“能用焓變和熵變說明化學反應的方向”。通過這塊內容的學習，能引導學生建立起關于化學反應原理較為完整的知識框架，有利于學生的后續學習。

本節課的教學對象為高二年級選修班的學生，他們對焓變以及焓變與吸熱反應和放熱反應的關系比較清楚，對常見的吸熱反應和放熱反應比較熟悉。雖然學生對反應的自發性、熵及其變化特點等概念都很陌生，但是學生在以前的學習和生活中，已經積累了很多自發變化的事例。只要精心設計，這些資源一定能促進學生對反應自發性和熵變與反應自發性關系的理解，順利實現意義建構。

根據課程標準、江蘇省教學要求和高考要求，結合學生實際，我們確定以任務驅動學習，以熵的特點、焓減和熵增與化學反應進行方向的關系為主要教學目標。

二、任務驅動式教學過程設計

本節課是一堂化學理論課，雖然學生對課題比較陌生，但是學生也儲備了不少相關的資源。從學生已有的經驗和經歷出發，利用真實而有趣的問題進行驅動，引導學生自主探索、交流與協作，梳理、整合、歸納出化學反應方向的規律，實現意義的自主建構，是本設計的基本思路。

1.創設情境，明確總任務

[ppt投影]圖片展示：汽車運行中產生尾氣畫面（圖片組省略。上課教師可以在本地用數碼照相機或手機拍攝，或事先安排學生拍攝，達到增強真實感受的效果。）

文字材料：汽車尾氣中的污染物主要是CO和NO，它們是現代城市中的主要大氣污染物。為了減輕大氣污染，人們提出能否通過以下反應來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g） ΔH=-746.8kJ·mol-1的設想。

總任務：請你從一位化學工作者的視角出發，思考這個設計是否正確可行？

[設問]請大家思考，我們應該從哪些角度來判斷一個設計是否正確可行？

學生思考、討論。

[學生匯報整理]（1）該反應能否進行？

（2）該反應的速率有多快，能否迅速降低尾氣中CO和NO的含量？

[教師點撥]反應能否進行，就是反應是向正方向進行，還是向逆方向進行的問題。那么，哪些因素影響反應進行的方向呢？如何判斷反應進行的方向呢？

[設計意圖]以真實的問題情景，激發學生內在的學習興趣和學習動機，驅動學生進入學習狀態，為高效學習奠定基礎。

2.任務一：認識自發反應，了解反應進行的方向

[視頻展示]視頻1：山間，溪水自動向下流淌，視頻2：松開扎繩的氣球迅速變癟，視頻3：在電動機帶動下，抽水機從低處往高處抽水，視頻4：某學生費力的向自行車輪胎中打氣。

微型任務1：視頻1和2中的事件為什么那么容易，而視頻3和視頻4中為什么那么困難？你能說說這兩組過程有什么不同嗎？

[設計意圖]通過兩段視頻的對比，引導學生認識自發過程是自然而然、不需外界幫助就能發生的，進而認識自發反應。

微型任務2：請大家結合自己的生活經歷和已有知識，例舉一些自發變化或非自發變化的事例。（教師可以根據學生的具體表現，先舉幾個自發反應的事例，或最后再補充幾個自發反應的典型事例，然后大家一起評判是否為自發變化。）

[設計意圖]通過分析學生列舉的是否為自發變化，一方面能加深學生對自發反應的認識，另一方面能為接下來分析影響反應自發進行的因素提供素材，實現課堂的動態生成。

3.任務二：引導學生建構焓減與化學反應的方向的關系

微型任務3：分析自然界中水總是自發從高處流向低處、熱總是自發從高溫物體向低溫物體傳遞兩種變化有哪些共同點？你能從中歸納出自發反應具有哪種趨向？（此處可以根據學生在微型任務2中的活動情況，再補充部分事例。微型任務4的做法相同。）

[設計意圖]引導學生對上述事例進行分析，認識到它們都具有能量降低的共性，歸納出“自發反應具有趨向最低能量的傾向”，得出“焓減小的反應容易自發進行”的結論。同時，補充學生自己列舉的事例，不僅體現了課堂的生成性，而且能提高學生的參與度，激發他們的學習熱情和自我效能感。

4.任務三：引導學生認識熵，建構熵增與化學反應的方向的關系

微型任務4：提供NaCl晶體模型，分析NaCl晶體遇水自發溶解、未扎緊繩子的氣球中氣體自發向外擴散等變化有哪些共同點？你能從中歸納出該類自發反應具有哪種趨向？

[設計意圖]引導學生對上述例子進行分析，認識到這類體系具有由有序變得無序的共性，歸納出“自發反應具有趨向混亂度最大的傾向”。

微型任務5：閱讀課本P35頁，思考：

（1）國際上，規定使用哪個物理量來描述體系混亂程度的？它的大小與體系混亂程度有何關系？

（2）在一定溫度和壓強下，判斷下列反應的體系混亂程度如何變化？反應的熵是顯著變大還是明顯變?。?/p>

①H2O（l）=H2O（s）

②Ba（OH）2·8H2O（s）+2NH4Cl（s）=2NH3（g）+BaCl2（aq）+10H2O（l）

③2CO（g）=2C（s）+O2（g）

④2Na（s）+2H2O（l）=2NaOH（aq）+2H2（g）

[設計意圖]引導學生通過閱讀，一方面了解熵（S）是表示體系混亂程度大小的物理量，熵越大表示體系混亂程度越大。另一方面，在任務驅動中思考并認識到：在相同條件下同一物質氣態時熵最大、固態時熵最小，進而初步掌握根據反應前后氣體化學計量數的大小判斷反應中熵變的方法。第三，結合微型任務4，進一步體驗“熵增大的反應容易自發進行”。

5.任務四：引導學生初步形成焓變和熵變共同決定化學反應方向的觀點

微型任務6：（1）眾所周知：-10℃時水能自動結成冰，10℃時冰也能自動變成水。試從焓變和熵變兩個角度，分析促使它們自發進行的主要因素分別是什么？

（2）分別從焓變和熵變兩個角度，分析微型任務5中的反應是否能自發進行？

[設計意圖]對焓變和熵變判斷結果相反的情況，學生往往不知所措，思路打不開。讓學生分析不同情況下促使水與冰自發轉化的主要因素，目的是借助于學生的生活經驗，引導學生認識到兩個判據不一致的反應是可能自發進行的，關鍵在于溫度的高低，建構焓變和熵變共同決定化學反應方向的觀點，并在具體應用中進一步加深對此的理解。

6.完成總任務，鞏固學習成果

[總任務]（1）查資料可知，在恒溫恒壓下，當ΔH-TΔS<0時，反應能自發進行；當ΔH-TΔS>0時，反應不能自發進行。已知298K 100kPa時，2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）的ΔH=-746.8kJ·mol-1，ΔS=-0.2kJ·mol-1·K-1。請大家判斷室溫下該反應能否自發進行？

（2）研究發現該反應自身進行的速率極慢，效果非常不理想，不少科學家致力于研制催化劑來加快該反應的速率。某溫度下，用氣體傳感器測得尾氣中不同時間的NO濃度如下表：

試判斷利用該研究成果能否有效處理汽車尾氣？

（3）作為關心社會發展的現代青年，請您談談我們還可以從哪些方面治理汽車尾氣？

[設計意圖]引導學生在真實、具體的任務中運用所學知識解決問題，進一步鞏固學生對判斷反應進行方向的認識，獲得成功的體驗，逐步形成持久的內部學習動力；關于治理汽車尾氣的開放性討論，有利于引導學生關注化學在生產生活中的應用、關注節能和減排與社會可持續發展。

參考文獻

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