問題引領知識建構 探究實現素養提升

黃謙

[摘? ?要]《化學能與熱能》這節課是學生從化學鍵的本質角度認識化學反應之后學習的一節內容，它從能量的角度揭示了化學反應與能量關系的自然規律，在學生的認知中起到了承上啟下的重要作用。相對于傳統的講授式教學，問題引領、合作探究的教學方式，更利于學生知識的自主建構和核心素養的培養。

[關鍵詞]化學能與熱能;問題引領;合作探究;核心素養

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0073-02

《化學能與熱能》是人教版化學必修2第二章第一節的內容。在此之前，學生已經對化學鍵和化學反應的本質有了一定的認識，但是對此過程中的能量變化并不了解。本節課的學習就是要繼續深入，揭示化學反應與能量變化之間的關系。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》要求在關于“化學能與熱能”知識的教學過程中，要關注化學變化中的能量轉化，引導學生從不同視角對化學變化進行分類研究，進而逐步揭示各類變化的特征和規律。從化學學科核心素養的角度來說，就是要學會探究、科學地解釋和發現相關的化學現象，通過分析、推理等方法認識研究對象的本質。從核心內容來看，本節課有兩個重點：1.根據反應物和生成物的總能量的相對大小來判斷是吸熱反應還是放熱反應;2.根據化學鍵斷裂或形成時的能量變化來判斷是吸熱反應還是放熱反應。據此，本文從問題引領與合作探究兩個維度對教學過程進行雙線梳理，充分挖掘這一部分內容的教學價值，落實核心素養。

一、教材分析

1.學生易混淆的概念

（1）吸熱過程與吸熱反應的區分，放熱過程與放熱反應的區分。

（2）吸熱反應、放熱反應與反應條件的關系。

（3）斷鍵吸收的總能量、成鍵放出的總能量、反應物總能量、生成物總能量這四大能量的區分。

2.本節課的重難點

通過對比舊鍵斷裂吸收的總能量和新鍵形成放出的總能量，判斷某反應是吸熱反應還是放熱反應。

二、教學思路與實際教學過程

1.設計問題情境引入課題

[教師引言]化學反應往往都伴隨著能量的變化。燃燒和中和這兩類反應常常會放出熱量，是使溫度升高的反應。那么，有沒有反應之后溫度越來越低的化學反應呢？

[演示實驗]Ba（OH）2·8H2O和氯化銨晶體反應。

評析：設置演示實驗，激發學生學習興趣。

[復習提問]化學變化的特征是什么？人類認識并利用化學反應的目的是什么？

[學生回答]化學變化中除了有新物質生成外，常伴隨著放熱、發光、變色、放出氣體、生成沉淀等現象的發生。利用化學反應的目的，一是制取新物質;二是利用反應中的能量變化。這些都是為科學研究以及生產生活服務的。

評析：設計問題情境，誘發學生對化學反應的已有認識，樹立“學以致用”的正確情感、態度與價值觀。

2.課堂探究一：吸熱反應與放熱反應

[提問]哪些反應屬于放熱反應？哪些反應屬于吸熱反應？

[學生討論]列舉放熱反應的類型。

[教師小結]常見的吸熱反應類型：①大部分分解反應;②Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反應;③高溫下焦炭與水的反應;④焦炭與CO2高溫條件下的反應。

根據討論和總結，學生得出吸熱反應、放熱反應與四種基本反應類型沒有必然的聯系。

評析：吸熱反應的例子學生接觸的不多，此處需要教師進行小結。

【突破本節課的第一個重難點】

[教師提問]①需加熱才能發生的反應一定是吸熱反應嗎？②放熱反應常溫下一定很容易發生嗎？③吸熱反應一定需要加熱嗎？④NaOH溶于水放出熱量，是放熱反應嗎？

[學生討論]吸熱反應≠吸熱過程;放熱反應≠放熱過程。吸熱反應、放熱反應與反應條件沒有必然的聯系。

3.課堂探究二：化學鍵與化學反應能量變化的關系

[問題導入]煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒所產生的熱能從何而來？化學能與化學物質及化學反應有什么關系？

[復習提問]什么是化學鍵？試用化學鍵的觀點來分析化學反應的本質過程。

[學生回答]一個化學反應的過程，本質上就是舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。

【突破本節課的第二個重難點】

[教師提問]化學反應中為什么會有能量變化？能量變化與化學鍵有什么關系？

[教師提示]在化學反應過程中，破壞舊化學鍵，需要吸收一定的能量來克服原子間或者離子間強烈的相互作用;形成新化學鍵時，又會釋放一定的能量。由于吸收和放出的能量不相等，所以任何化學反應都伴有能量變化。

[學生小結]舊鍵斷裂，吸收能量 E1;新鍵形成，放出能量 E2。當E1>E2，反應吸收能量;當E1

評析：用化學鍵的觀點來分析化學鍵與化學反應中能量變化的關系，這是從宏觀辨識到微觀探析的探究過程。

[分組討論]化學反應過程都伴隨著能量變化，有能量變化的過程都發生化學反應嗎？

[學生回答]不一定。例如，物理學中的核反應，雖然有大量的能量變化，但它不屬于化學反應。原子是化學變化中的最小微粒。

[分組討論]NaCl溶于水，化學鍵有沒有變化？如果僅從化學鍵的角度分析，NaCl溶于水是吸熱還是放熱？

[學生回答]NaCl溶于水，電離生成Na+和Cl-，只有離子鍵斷裂，沒有化學鍵形成，因此NaCl溶于水只吸收熱量。

[教師小結]化學鍵的斷裂或生成與能量有關，但是能量的變化卻不一定是由化學鍵的斷裂或生成引發的。要辯證地看待化學鍵與能量變化之間的關系。

[課堂探究]以反應歷程為橫坐標、能量為縱坐標，分別畫出吸熱反應、放熱反應中的能量變化圖像。

[得出結論]放熱反應：反應物的總能量 > 生成物的總能量;吸熱反應：反應物的總能量 < 生成物的總能量。

評析：從總能量的角度理解化學反應過程中的能量變化。

4.課堂總結

從兩個角度認識吸熱反應和放熱反應：（1）根據反應物和生成物的總能量的相對大小來判斷（決定因素）;（2）根據化學鍵斷裂或形成時的能量變化來判斷（用于計算）。

三、教學反思

1.學生學習的主體性。由于本節課的內容理論性較強，只有讓學生全堂融入，充分調動學生的主觀能動性，并通過一環接一環的引導式提問，才能讓學生在探究活動中完成學習任務，促進學生主動思考。

2.素養化課堂的導向性。本節課的設置為我們提供了很好的教學素材，從吸熱反應還是放熱反應的宏觀粗淺認識，到舊鍵斷裂吸收能量和新鍵形成放出能量的數據，再到分析是吸熱反應還是放熱反應，學生很自然地完成了證據推理與模型認知的轉換，以及從宏觀辨識到微觀探析的探索過程。通過探討“人類認識并利用化學反應的目的是什么”，誘發學生對化學反應的已有認識，樹立“學以致用”的正確情感、態度與價值觀，這是社會責任感的自我發現。這樣一系列的探究、發現過程是一種極好的學習體驗。

《化學能與熱能》這節課是學生從化學鍵的本質角度認識化學反應之后，再從能量的角度認識化學反應與能量關系的自然規律，它在學生的認知中起到了承上啟下的重要作用。作為一線化學教師，要在教學中充分激發學生的學習興趣，讓學生從被動做題式學習轉向主動探究性學習，在潛移默化中為學生的終身學習打下堅實的基礎。

（責任編輯 羅? ?艷）