用熱點事件貫穿教學設計

林丹+李發順

摘 要：教學情境的選擇、教學主線的確定和教學問題的設計是教學設計與實施的核心問題，更是教學獲得成功的保證。“燃料燃燒釋放的熱量”圍繞著新學校能源選擇為教學情境，在方案的提出、比較和確定中學習熱值、燃燒熱及反應中熱量變化的本質原因，在實際問題解決中體驗科學知識的價值和意義。

關鍵詞：熱點事件；認知沖突；數據佐證

蘇教版《化學2》“燃料燃燒釋放的熱量”教學內容描寫簡潔，文字淺顯。選擇何種教學情境，能夠一境多用，既能吸引學生積極參與對話，又能將有關熱值、能源選擇的學科知識融合其中，達到情理相融，寓理于境，取得良好的教學效果。正是基于這樣的思考，筆者在本節內容的教學中選擇“學校遷建過程中食堂、宿舍中能源物質確定為教學載體”，組織實施教學，不僅把極易忽視的考點知識教活了，而且還充分讓學生做了一回能源工程師。

一、 教學分析

（一）教學內容的理解

化學是研究物質組成、結構和性質的學科，其教學意義有二：一是研究物質之間的轉化關系，合成制備新物質；二是研究化學反應中的能量變化，解決生產生活中的能源選擇問題。“燃料燃燒釋放的熱量”就是這樣一節內容，讓學生了解化學能轉化為熱能供生產和生活使用，和我們的生活息息相關。文本內容可以分解為三點：①熱值的概念；②從化學鍵的斷裂與形成認識化學反應中能量的變化；③化石燃料使用時利用率低、環境污染問題及其解決方法。基于教學內容和教學意義的分析，遇到兩個困惑：一是找什么教學情境，設計教學主線，把知識點有機地串聯在一起，以便學生能夠更好地理解和應用；二是能源物質的選擇問題，各種燃料本身和使用有哪些優點和缺點，如何選擇合適的燃料供熱？適逢泰河中學搬遷，于是筆者以解決新校舍食堂和宿舍的供熱問題為明線，以知識、方法和情感價值觀為暗線，二者相互結合，既達到吸引學生的效果，又通過解決生活中實際存在的問題，讓學生得到學以致用的實踐。

（二） 教學目標的確定

新課程標準以知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀為三維目標。根據這節課的特點，應弱化知識與技能這一目標，凸顯后二維目標的培養。在學習過程中要通過多種手段，使學生學會從環保、成本、科技等角度綜合考慮[1]，逐步樹立環保意識、優選意識、成本意識和研發意識。基于課程標準和教學構想，確定以下教學目標：一是通過各種燃料的比較了解熱值的概念及表示的意義，并與前面學習的反應熱相比較；二是以氫氣的燃燒為例從化學鍵的斷裂與形成理解化學反應中的能量變化；三是提高化石燃料利用率和解決環境污染問題的方法；四是從能源的選擇感受科學、技術、經濟與循環應用對社會發展的意義；五是了解新能源及開發中關注的視角。

（三） 教學過程中的明線與暗線設計

科學的教學明線與暗線設計，能準確地將知識、方法和情感價值觀融入到情境明線之中，學生和老師在解決某一情境問題過程中，獲取對化學知識和原理的理解與運用[2]。正是基于這樣的理解，在“燃料燃燒釋放的熱量”教學設計時，設計了表1的四條交融的教學線。

二、 教學過程與課堂實證

（一） 方案提出

良好的開端是成功的一半，能否快速把學生引入課堂情境，激發學生思考是教學成功與否的關鍵之一。本節課，筆者選用了新校舍遷建過程中食堂與宿舍供熱能源選擇為情境，請學生為工程師提寶貴建議。每一位學生都對新學校感興趣，也都了解一些生活中常見的能源物質，能說出幾種，但到底選擇哪一種？為什么選擇這種？還可以選擇什么替代能源？每一位學生都愿意陳述自己的選擇，而且還努力證明自己的選擇是合理的。此時的外在（氛圍）參與度和內在（思維）參與度同時得到激發，我們期望的學習正在發生。下面是課堂中師生在引課環節的對話。

師：同學們，你們知道泰河中學要搬遷嗎？

生：知道，要搬到春曉去……（議論紛紛，很熱鬧）

師：（PPT展示圖片）這是泰河中學新校舍的設計效果圖，這是我們的食堂，這是我們的宿舍（圖片特寫）。吃住都有一個很重要的問題要解決——供熱（PPT展示燒飯、炒菜、洗衣服圖片），那么工程師們要選擇哪種物質供熱呢？請同學們為工程師提寶貴建議。

生：燃煤，石油，天然氣，電，太陽能……（很熱鬧）

師：很好，能源種類很多，選用哪種能源比較合適呢？為什么？

（PPT投影）困惑：選用哪種能源比較合適呢？

通過上面幾個問題，學生的注意力迅速聚焦在能源物質的選擇上，快速地進入教學主題，開始積極地進行思考。

由此我們可以看到，學生對熱點事件比較關注，尤其是與自己生活相近或相關的問題。我們可以讓這些事件進入課堂，輕松地開啟他們的話匣子。

（二） 方案設計

美國著名教育心理學家奧蘇貝爾在他的《教育心理學·認知觀》一書的扉頁上寫道：“假如讓我把全部教育心理學僅僅歸納為一條原理的話，那么我將一言以蔽之，影響學習的唯一最重要的因素就是學習者知道了什么，要探明這一點，并據此教學。”就是說在教學新的知識之前，教師要尊重學生的已有認知和生活經驗，找準學生認知的起點，在教學中順應學生的認識需求。基于這一點，筆者對熱值概念的教學進行了以下的設計。

提出問題：選用哪種能源比較合適呢？學生都說是氫氣。當問學生選擇依據時，學生說是氫氣的熱值最大，自然引到熱值的話題，還有學生翻開教材37頁的表格數據佐證。那么和我們前面學習過的用來表示燃燒反應的反應熱有什么不同呢？學生回答是單位不同，反應熱單位是kJ·mol-1，而熱值的單位是kJ·g-1，單位不同就顯示出所代表的意義是不一樣的，順利地得到熱值的概念，而且通過比較我們還知道了兩者之間的聯系，相互之間可以轉化。熱值概念的學習并沒有到此結束，如果說此前是概念記憶，那么其后在以氫氣的燃燒為例從本質上去認識化學反應釋放的能量這一環節便是對概念的理解和運用。通過鍵能計算反應放熱，讓學生書寫熱化學方程式，得到反應熱，再進行轉化得到每克氫氣燃燒能放出多少熱量，通過實例加深了質量與熱量關系的理解，使學生對熱值概念的理解得到鞏固。而且在這一環節，學生要明確吸、放熱，能正確計算化學鍵的數量才能正確計算反應熱，與已經學習過斷鍵吸熱和成鍵放熱的知識基礎，質量與物質的量之間的轉化計算密切相關。

如果說教學進行到這里學生已對熱值和反應熱之間的關系有了很好的了解，那么接下來學生計算出來的熱值與教材中給定值不一樣時，引來質疑眼光，更是利用沖突引發對概念學習的再思考，重新審視熱值概念，確認反應熱與物質狀態的關系。

（三） 方案比較

課堂教學中有預設的沖突和生成的沖突，當知識沖突發生時，往往會促進不同類型知識之間的碰撞和互動，使那些原本分散的差異化知識得以重組和整合，同時沖突也會在學生之間產生一個契機，促進大家必須轉換已有視角，才有可能理解對方意見或縮小彼此的差距，這種視角的切換孕育了構建新知識的可能性[3]。所以利用好知識沖突，可以激發學生的思維活力，建立新的知識結構，將思維引向深入。

例如：讓同學們計算“2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）”反應過程中吸收和放出的能量與反應熱的關系。

生：吸收能量1370.8kJ·mol-1，釋放能量1851.2 kJ·mol-1，最后得到反應放出能量480.4kJ·mol-1。

師：請大家根據剛才計算的情況，書寫熱化學反應方程式。

生：板演：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH=-480.4 kJ·mol-1。

師：那我們能根據這個熱化學方程式得出每克氫氣燃燒釋放的熱量嗎？

生：120.1 kJ·g-1。

（學生議論：計算結果與《化學2》第37頁表2-4中氫氣熱值143 kJ·g-1數據矛盾）

師：為什么？

生：（議論）狀態不一樣，這里生成的是氣態水，表格中生成的是液態水，所以放出更多的熱量。

師：完善熱值概念，完全燃燒生成穩定物質所釋放的熱量。

這里的知識沖突一來可以讓學生認識到物質狀態不同，反應熱是不一樣的，說明反應熱與溫度、壓強、物質狀態和反應程度有關；二來認識到熱值中氫氣完全燃燒釋放的熱量應是生成液態水，對熱值概念進行了完善。在沖突中既引發了學生思考，又在解決問題中理解知識和原理。

如果說關于“2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）”反應放出熱量的計算是科學原理的學習，那么關于燃料的比較與選擇則又回到生活世界，將科學原理應用到生活之中，解決現實問題。下面就是和學生一起接著討論生活世界的能源選擇問題。

例如，我們從熱值上得到了氫氣是最理想的能源，那么在實際生活中，我們選用氫氣嗎？課堂上異口同聲地回答不選，那是為什么？從中認識到氫氣的制備、儲存和使用時的優缺點，看到了事物的兩面性，學會全面思考問題，自然踏上了繼續尋找能源之旅。那么不用氫氣用什么呢？用天然氣！班上又是異口同聲。因為同學們看到天然氣熱值排在氫氣后，而且現在（當地）大部分家庭都用天然氣作燃料，此時老師引導學生比較一下我國能源構成現狀（圖2），其他化石燃料是否也可以呢？燃料使用還需要考慮哪些問題？自然過渡到綜合成本的比較（表2）。選用直觀的數據佐證，一目了然，發現煤炭費用更低，此時再問選擇燃料時，班上的同學就有了分歧，一部分說是煤炭，一部分說是天然氣，利用這個做選擇問題，學習自然過渡到化石燃料的使用時帶來的污染和解決方案設計，一氣呵成。

（四） 方案確定

教師在教學中要注重培養學生終身的學習動力和能力。教導學生，不能只停留在此地、此刻，萬事萬物都在不斷的變化之中。教師應該給學生發展的眼光去看待問題，這是終身受用的思維方式。在本堂課中我們通過各種方案比較，綜合考慮解決實際問題——用天然氣作為新校舍食堂的能源供應，用太陽能和電能組合作為新校舍宿舍的能源供應，那么未來呢？是否還可以用天然氣、太陽能、電能？讓學生看到新能源的發展趨勢，看到技術的不斷改進，看到實驗室的成果經過技術突破不斷應用到生活中，成為我們生活的一部分，所以我們要敢想，要敢創造，說不準天馬行空的想象在未來的某一天就變成了現實。

三、教學體會

江蘇教育科學研究院的研究員倪娟老師曾經就教學情境的創設問題發表過這樣的觀點：衡量一個教學情境好壞的重要指標是，這一情境是否得到了多次而巧妙地使用[4]。在此課堂中，我們始終圍繞著新校舍食堂的能源選擇問題，從問題的提出、方案的提出、方案的比較到最后方案的確定，師生都沉浸在工程師的角色體驗當中，課堂氣氛活躍，體驗科學知識在生產生活中的意義。

課堂上學生思維和行動都參與進來，積極主動地向老師和同學表達了自己的選擇與理由，如同一群工程師正在為學校食堂和宿舍能源的選擇進行論證，美中不足之處是教師對討論的組織不足，如果教師的作用更加隱蔽且富有創意，學生或許會發揮得更加淋漓盡致。

參考文獻：

[1]施麗華.精心進行學習設計 將環保意識滲透課堂——“燃料燃燒對環境的影響”教學設計[J].化學教與學，2012（10）：74-77.

[2]王國崢.例談化學課堂教學設計的“主線”與“暗線”[J].中學化學教學參考，2014（3）：12-14.

[3]彭新敏，李娜，吳麗娟，等.創造性知識沖突情境中管理類課程研究性教學探索[J].浙江萬里學院學報，2012（4）：91-94.

[4]繆徐，徐瑩，等.用經典影視片段設計教學主線的創新嘗試——以“氯化鈉的專題復習”為例[J] .化學教育，2015（9）：39-41.