淺談高中化學教學素材的開發與應用

劉芳 楊輝

【摘要】本文針對學生的學習難點（化學概念與原理、元素化合物知識、化學反應原理），開發出包括趣味實驗、簡單模型、生活材料、圖片圖表等方面的原創性教學素材。并將這些教學素材應用于教學設計中，在實踐中研究不同內容的課堂教學中如何在引課環節、突破重難點的過程中、歸納結課時使用合適的教學素材。根據學生課堂教學檢測和課后的訪談，對教學素材在教學實踐中的可行性、有效性進行評價，且取得良好效果。

【關鍵詞】高中化學 教學素材 開發

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0134-02

在長期的高中化學教學實踐中發現，高中生對于物質的量、鹽類水解、化學平衡等抽象的化學基本概念和基本原理的理解不夠深入，因而不能很好的利用化學原理解決問題。無獨有偶，北京師范大學教授王磊在其論文《促進學生化學認識方式發展的“過程與方法”維度教學目標設計》一文中也提到，高中生化學概念發展中存在“認識角度尚待豐富”和“認識水平尚需提高”這兩個問題。而這些化學基本概念和基本原理恰恰是高中化學教學中的重點和難點內容，對于學生化學知識的學習，化學思維的培養，以及化學能力的提高都具有重大的意義。

本文以已有的教學素材的研究文獻為基礎，以學生在學習化學課程時遇到的難點為出發點，用通俗易懂的教學語言、生活中常識、小故事等方式將學生學習中的難點內容進行精細加工，使加工過的知識，更符合學生的生活經驗和認知范圍，以此來激發學生學習化學的興趣，維持學生學習化學的動機，最終能夠突破學生學習中的難點。

此外，《普通高中化學課程標準（實驗）》非常重視課程資源的開發和利用，課標中提到充分開發和利用化學課程資源，對于豐富化學課程內容，促進學生積極主動地學習具有重要意義。我們對于教學素材的開發，也是課程資源開發的一部分內容，具有重要的意義。

最后，通過本課題的研究也可以促進本校教師專業化發展。任何一種教學理念，如果脫離了教學實踐，那么它就是“無源之水”、“無本之木”，通過課堂教學實踐把新課程理念與教育實踐相結合，重在解決實際問題，優化高中化學教學，在實踐的基礎上總結形成了新的認識，為教師的專業能力發展提供研究平臺。下面展示兩個教學設計片段。

一、“壓強對化學平衡狀態的影響”教學設計片段

[探究]壓強對平衡移動的影響

展示一瓶碳酸型飲料，成分表有檸檬酸、二氧化碳、工業上采用加壓的辦法將二氧化碳氣體溶解在水里。為什么沒有看到氣泡，發生了CO2+H2O=H2CO3如下化學反應，且達到了化學平衡狀態。CO2的生成速率和消耗速率相等，所以看不到氣泡。

[演示]打開瓶蓋，立即有大量氣泡出現，且氣泡即將溢出飲料瓶。

[原理]對于一個已建立平衡狀態的體系來說，改變了外部條件，平衡就會移動，現在我打開瓶蓋，壓強減小，平衡向著二氧化碳體積增大的方向進行。若是增大壓強，平衡向著二氧化碳氣體體積減小的方向進行，工業上常用加壓的方法將二氧化碳溶解于水中。一段時間后，又恢復平靜，無氣泡產生，此時，水溶液中還有二氧化碳氣體，二氧化碳和水反應生成碳酸，碳酸分解的反應一直在進行，進入了一種化學平衡狀態。

二、“活化分子和活化能”教學設計片段

[教材分析]選修四化學反應原理部分中有一個難點是影響化學反應速率因素的內容，尤其是活化分子和活化能的相關知識，這里就以活化能的教學為例講述化學教學素材的開發與應用。人教版選修四的緒言中有關于活化能的描述，但這是一個抽象的知識點，學生在接受這部分知識時有一些困難，所以，可以在這部分加一些活化能的相關內容，書中一張圖片用來說明反應中的能量變化：化學反應體系中反應物、生成物的能量和活化能的關系。

其中E1是反應的活化能，E2是活化分子變成生成物分子放出的能量，能量差E1-E2是反應熱，這張圖中可以看出，活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分子的難易，但是卻對這個化學反應前后的能量變化并不產生任何影響。

[查閱資料]活化能涉及物理化學、無機化學和普通化學及物理相關方面的知識，由于其復雜性，學術界沒能對其進行準確定義。目前有幾種常用的定義：第1種，最小動能與活化物中的反應物分子之間的平均差就是活化能；第2種，最小動能與活化物中的反應物分子間的動能平均差為活化能；第3種，活化分子中有效碰撞分子最低能值的產生便是活化能；第4種，反應物分子自由狀態下的勢能與活化分子的勢能差即為活化能。

在影響速率的因素中，活化能的大小對反應速率的影響很大，那么，為什么或化學能對反應速率的影響如此之大呢？為什么活化能越小，反應速度越快呢？

阿累尼烏斯認為，為了能發生化學反應，普通分子必須吸收足夠的能量，先變成活化分子（由反應物變為產物必須經過的中間活化狀態），然后活化分子才能進一步轉變為產物分子。因此，反應速度與化分子數成比例。他還把由普通分子變成活化分子至少需要吸收的能量成為活化能，后來還證明了活化能是活化分子的平均能量與反應物分子平均能量之差。

[講解]以NO2+CO=NO+CO2反應為例，反應首先吸收134KJ/mol的能量，用于克服反應物中化學鍵的斷裂，形成過渡態即為活化狀態，活化分子很不穩定，可能很快轉化為產物分子，而放出368KJ/mol的能量，同理，368KJ/mol也是逆反應的活化能，正逆反應都要經過同一活化狀態。

所以說，化學反應一般總需要有一個活化的過程，也就是吸收足夠能量以克服能峰的過程，能峰越高，反應的阻力越大，反應越難進行，活化能的大小代表了能峰的高低，形成新鍵需要克服的斥力越大，或破壞舊鍵克服的引力越大，需要消耗的能量越大，能峰就越高。

不同的物質化學鍵能不同，他們在各種化學反應中重組化學鍵所需要的能量不同，即不同的化學反應需要克服的能峰不同，因而不同化學反應具有不同的活化能。一定溫度下，反應的活化能越大，即能峰越高，得到的活化分子數越少，因此，反應速度越慢，反之，活化能小的反應速度很快。

這樣就把抽象的活化能概念轉移到學生熟悉的化學鍵相關知識上，讓學生更容易接受并能運用活化能解決化學反應速率的相關題知識。

教學中，我們充分發揮教師的教學機智，認真地關注、有意識地多創造一些本土化、生活化、符合本地學生認識特點和生活環境的教學素材，即學生生活中喜聞樂見的生活常識、小故事、歷史史實、家庭實驗、簡化模型等，來幫助學生更好的理解教學中的難點內容，并且感受到化學的魅力，使關注社會與生活成為培養和保持學生的化學興趣的一條有效途徑，成為學生學習化學知識的一個生長點，成為學生自主探究活動的一個支撐點，這樣才能真正發揮化學學科的教學功能。此外，我們所開發的教學素材也屬于課程資源開發的一部分，對于其他一線教師的課程資源的開發起到一個很好的示范作用。

參考文獻：

[1]張莉娜，王磊.促進學生化學認識方式發展的“過程與方法”維度教學目標設計——基于對高中生化學概念發展水平的測查與思考[J].化學教育，2008（8）

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[3]2003版高中化學課程標準[D].人民教育出版社

[4]劉紅.高中化學教學中“情景素材”的開發和應用[D].華東師范大學，2003