凸顯主體強化引導
——以蘇教版“化學反應的方向”說課為例

胡燁麗 包朝龍

凸顯主體強化引導
——以蘇教版“化學反應的方向”說課為例

胡燁麗1包朝龍2

（1北侖中學浙江寧波315800；2鄞州中學浙江寧波315101）

通過分析說課的基本功能及一般框架，結合“化學反應的方向”說課案例，展示說課的基本思路和方法，提出說課應凸顯學生主體性，強化教師引導性。

說課；主體；引導

2014年10月22～24日，筆者有幸代表浙江省參加了在湖北武漢舉行的全國高中化學說課評比并獲得一等獎。現將點滴體會整理成稿，與大家交流。

說課是教師在充分備課的基礎上，面對其他教師表述一節課的教學理念、課程標準、教法學法、教學流程，并闡明這一設計的科學性和可行性，以實現相互交流、共同提高［1］。本次說課評比的時間要求為10～15分鐘，為避免說課內容過繁，筆者對傳統的說課框架進行了適當調整，說課的教學流程設計始終圍繞學生的疑問展開，凸顯學生主體性，強化教師引導性。現將說課案例展示如下。

“化學反應的方向”說課案例

一、說教學思考

1．教材分析

“化學反應的方向”選自蘇教版《化學反應原理》［2］專題2第二單元“化學反應的方向和限度”。本專題教學內容包括三個方面：化學反應速率、方向與限度。速率和限度在《化學2》中都有所涉及，至于方向，課標對此提出的要求為［3］：“能用焓變和熵變說明化學反應的方向”。而教材之所以在原有版本上增加了此塊內容是出于對知識全面性、完整性及學生學習化學深廣度的考慮，畢竟反應方向是反應限度研究的基礎，確定了反應的方向后研究該反應的限度才具有現實意義。同時化學反應的方向承接專題一化學反應中的熱效應，鋪墊本專題下一單元化學平衡的移動，因此本節內容在《化學反應原理》模塊中起到了承上啟下的作用。

2．學情分析

（1）知識儲備：高二學生已有一定的生活經驗和化學知識，這些有助于學生對化學反應方向的認識進行概括整合。另外《化學2》和《化學反應原理》中有關化學反應熱效應的內容也有助于學生從焓變的角度理解判斷反應方向。

（2）學生特點：高二學生已初步具備一定的分析問題與設計方案進行科學探究的能力，能夠較為順利地完成從具體到抽象、從宏觀到微觀的思維轉換過程。

3．教學目標

（1）知識與技能

①知道化學反應存在方向問題，能說出自發反應的含義；

②能說出熵的含義，會定性判斷化學反應前后熵的變化情況，理解放熱、熵增有利于反應自發進行；

③能初步利用焓變和熵變說明化學反應進行的方向。

（2）過程與方法

①由自然現象通過類比、遷移、歸納、概括等方法學習化學概念，構建新知識；

②通過已有知識及日常生活中的體驗，構建化學反應方向的判據。

（3）情感態度與價值觀

①通過大量實驗和事實，體驗熵變的意義，建立生活中自然現象與熵的聯系；

②通過從現象分析到理論探究，體會事物的發展變化常受多種因素的制約。

著力突出的是過程與方法中由自然現象通過類比、遷移、歸納、概括等方法學習化學概念，構建化學反應方向的判據。

4．教學重難點

依據課程標準確立的基本要求，確定本節課的教學重點是自發反應與反應方向的判斷。

根據教材所呈現的內容和學生學習的思維規律及特點，確定本節課的教學難點是自發反應的概念和對熵變的理解。

5．教法學法分析

6．教學思路設計

知識線：以“自發反應的判據（即焓變與熵變的影響）”為線索，以“熵增原理”為設計的著力點，研究自發反應的特征。

方法線：以大量事實為概念支架，通過討論法、概括歸納法、類比遷移法等常用教學方法將新的知識吸納到原有認知框架中。

情感線：以“21世紀金屬”鈦的冶煉為疑點，通過課堂首尾呼應，突出化學源于生活，服務于生活。

二、說教學過程

環節一：創設情境，引入課題——化學反應的方向、自發反應

播放視頻鈦的用途，引出“21世紀金屬”鈦的冶煉。介紹科學家從發現鈦元素到第一次制得純凈的鈦經歷了一百余年（TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g）TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti）。原因是第一步反應在任何溫度下都不發生，而其逆向反應，TiCl4與O2卻能在一定溫度下反應生成TiO2。通過該工業制鈦的例子學生感知到化學反應具有方向性。

接著展示瀑布圖片（圖1）和水車灌溉圖片（圖2），通過對比“高水低流”的自發過程及“低水高流”需要外界做功的過程，學生不難體會自發與非自發，并通過結合生活經驗列舉出自然界中存在的其他自發現象。在此基礎上，我引導學生通過類比、遷移等方法共同得出自發反應的概念。此概念中的“外界幫助”對學生而言是一個難點，我啟發學生通過對比H2在O2中燃燒生成H2O是一個自發反應，而H2O電解產生H2和O2是一個非自發反應，幫助學生提煉出加熱、點燃等條件不屬于外界幫助，通電才是外界幫助。另外，結合學生熟悉的光合作用——植物只有借助光照才能將CO2與H2O合成葡萄糖，而葡萄糖在體內的氧化是一個自發反應，學生體會光照也是一種外界幫助。該環節通過生活經驗遷移學習新知識，使抽象知識形象化。

圖1 瀑布

圖2 水車灌溉

環節二：體驗活動，探究質疑——焓變對自發過程的影響

了解了自發反應的概念后，繼續結合瀑布圖片，提問學生水為什么會自發地從高處流向低處？學生自然能想到是能量變化對其自發過程產生了影響。以此為鋪墊進入環節二焓變的學習。

通過課本“你知道嗎”欄目中的四個反應，學生歸納概括得出這些自發反應的共同特點：ΔH＜0反應自發。

該環節采用類比的方法從大自然角度遷移到化學反應角度，通過抽象概括等方法說明放熱，反應自發。

這時，學生自然會想：吸熱反應就不能自發嗎？這給我安排Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應的實驗（圖3）提供了契機，通過實驗學生發現有些吸熱反應也能自發，從而對ΔH＜0反應才能自發的結論產生質疑。該環節采用實驗教學法例舉反例明確焓變僅是判斷反應能否自發進行的依據之一，但不是唯一依據。即從特殊到一般進行概括時，要避免歸納的擴大化。

圖3Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應

環節三：師生互動，探究新知——熵變對自發過程的影響

通過實驗，學生已經建立起有些吸熱反應也能自發的認識，現在學生疑惑的是：什么因素促使吸熱反應自發了呢？為解決學生的疑問，我將帶領學生進入環節三的學習，也是本堂課第二個難點的學習，將采用四個步驟來突破此難點。

第1步：通過學生閱讀課本、觀察“房間變亂”“火柴掉地”的圖片（圖4），引導學生透過表面現象思考這些自發過程的共同之處，學生可以得出它們都是由整齊變得混亂，由有序趨向無序，這時就自然引出量度一個體系混亂度的物理量——熵。此時學生又會產生新的困惑：熵的大小如何衡量呢？我再引導學生同一體系處于有序狀態時熵值較小，無序狀態時熵值較大。學生自然得出：在孤立體系中，從有序到無序的過程是一個熵增的過程。

圖4 房間變亂

圖5 火柴掉地

第2步通過硝酸銨溶解、墨水擴散、香水香味擴散的三個小實驗（圖6）與學生交流互動，幫助學生進一步感知熵增是一種自發現象。

圖6 硝酸銨固體溶于水墨水擴散香水香味擴散

第3步結合圖片水的三態變化（圖7）及碳酸氫鈉固體受熱分解的反應，引導學生學習熵變的判斷方法，通過學生分組交流討論，教師巡回指導，總結歸納得出以下三個結論：

a．同一物質：S（g）＞S（l）＞S（s），

b．產生氣體和氣體物質的量增加的反應：ΔS＞0，

c．溶解過程、擴散過程：ΔS＞0。

圖7 水的三態變化

第4步根據所得結論，請學生判斷下列自發反應的熵變情況（如H2CO3（aq）=CO2（g）+H2O（l）；2NH4Cl（s）+Ba（OH）2·8H2O（s）=2NH3（g）+BaCl2（s）+10H2O（l）；2K（s）+2H2O（l）=2KOH（aq）+H2（g）），使學生對熵變有進一步的理解，同時學生得出結論、匯報結果：ΔS＞0反應自發。

總之，此環節從學生已有的生活經驗出發，通過小實驗創設問題情境，引導學生學習熵變的判斷方法。這種層層遞進的教學方式既符合學生的認知規律，又使課堂高潮迭起，順利突破第二難點。

但是針對熵增反應自發的結論，學生馬上會產生新的質疑：熵減的反應就不能自發了嗎？我借此機會再次組織學生進行分組交流討論，引導學生舉出反例，得出化學反應也能向著熵減的方向自發進行，于是學生發現熵變也不能作為判斷反應方向的唯一依據。至此學生自然得出要判斷反應進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。由此進入環節四綜合判據的學習。

環節四：整合結論，呼應引課——從焓變和熵變的角度綜合判斷反應能否自發

1．請學生根據所學知識和已有的生活經驗，分析以下反應在給定溫度下能否自發進行，它們的焓變和熵變是否有利于反應自發。

變化方向ΔHΔS Zn（s）+2HCl（aq）=ZnCl2（aq）+H2（g）6CO2（g）+6H2O（l）→C6H12O6（s）+6O2（g）；ΔH＞0 NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）；ΔH＜0 CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）；ΔH＞0

通過此題目，一方面可以檢測學生是否學會了熵變的判斷方法，另一方面，學生通過對此題結論的分析，總結得出以下規律：當ΔH＜0，ΔS＞0即兩判據都有利于反應自發時，該反應恒自發。相反，當兩判據都不利于反應自發時，該反應恒不自發。這時學生必然想到當判據出現一利一不利時，反應能否自發呢？面對學生的困惑，我引導學生回憶氯化銨受熱分解的實驗（圖8），根據氯化銨在試管底部受熱時自動分解產生氨氣和氯化氫，而氨氣和氯化氫在試管上部遇冷又重新化合形成氯化銨的兩個自發反應，學生自然得出反應能否自發與體系的溫度有關：對于焓增熵增的反應，高溫有利于其自發，對于焓減熵減的反應，低溫有利于其自發。

為使上述結論更加直觀，可采用如下所示的圖形表達法（圖9）。

圖8 氯化銨受熱分解

圖9 焓變、熵變與自發反應的關系

以上學生從定性的角度學習了綜合焓變和熵變來判斷反應能否自發，這時可能會有學生提出它們之間是否存在定量的關系。考慮到《浙江省教學指導意見》［4］中對定量關系不作要求，我們鼓勵有興趣的學生在課后查閱資料作進一步探究。

2．學習了綜合判據后，回顧本課引課環節——工業冶鈦的第一步

TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g）ΔH=161．9 kJ·mol－1ΔS=－38．4 J·mol－1·K－1，學生發現這是一個焓增熵減的恒不自發反應，但是科學家通過結合石墨與氧氣的反應（2C（石墨）+O2（g）=2CO（g）Δ H=－110．5 kJ·mol－1ΔS=+89．7 J·mol－1·K－1），使得TiO2生成TiCl4的反應（TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（石墨）=TiCl4（l）+2CO（g）Δ H=－59．2 kJ·mol－1Δ S=+141．0 J·mol－1·K－1）成了焓減熵增的恒自發反應，最終制得了鈦。通過人類突破鈦的冶煉，學生發現化學反應的方向可以幫助科學家設計反應，于是深深體會到化學學科的魅力與價值，感受到人類科技的進步，體會到化學源于生活，服務于生活。

以上是四個環節的教學流程。

最后為激發學生學習興趣，拓展學生視野，布置課外探究作業二，請學生用“熵”的眼光看世界，查閱資料了解熵所涉及的其他幾個領域（圖10）。

板書設計

為突出重點，以簡潔、清晰為原則，設計板書如下（圖11）。

圖10 熵涉及的若干領域

圖11 板書

結語：

本次說課以科學歸真，藝術求美，人文向善，技術創新的課堂教學理念為指導，在教學設計過程中充分考慮科學、藝術、人文、技術各自的教育功能。期間，在同課多輪的磨練中，筆者更深深地體會到由于課堂教學是一個受多方面條件制約的動態過程，不同的學校和班級有不同的教情和學情，不同的教學內容有不同的形式和特點，因此說課必須以生為本，從實際出發，注重差異性，體現引導的靈活性。

［1］王樹志．學科教研組教研模式探究［J］．中學化學教學參考，2014，（4）：69

［2］王祖浩主編．普通高中課程標準實驗教科書化學反應原理（必修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2010：42～46

［3］中華人民共和國教育部．普通高中化學課程標準［M］．北京：人民教育出版社，2003：24

［4］浙江省普通高中學科教學指導意見［M］．杭州：浙江教育出版社，2012：41

1008-0546（2015）09-0005-04

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10.3969/j．issn．1008－0546．2015．09．002