基于深度學習的高中化學教學

一、案例背景

“化學反應與能量變化”的內容是建立化學知識體系的關鍵，能夠幫助學生將各部分知識融會貫通，形成完整的知識網絡。在學習本節內容的過程中，學生將有機會參與多元化的教學活動，親身體驗能量轉化，更深入地理解轉化原理。新課標強調了從生活實際出發，通過觀察、比較、分析的方法，使學生更好地掌握和應用本節知識。教師作為教學活動的組織者、引導者，應以新課標為導向，立足深度學習視域，銜接多樣化的教學手段，組織學生在實踐中掌握知識，體驗從理論到實踐、再從實踐到理論的認知過程，以此引導學生多維度、多層面理解化學原理，將理論知識與實際應用相結合，走進更廣闊、絢麗、多彩的化學世界，達成深度學習的目標。

二、案例描述

（一）趣味導入

師：同學們，請大家觀看一段火災的視頻。發生火災的原因是什么呢？

（教師播放火災視頻）

生：發生火災的原因之一是可燃物與氧氣接觸，發生了劇烈的氧化還原反應，釋放出大量熱能。

師：很好，那燃燒過程中發生了什么變化呢？

生：燃燒過程中會釋放出能量，表現為熱量釋放。

師：你說得對。那么，所有的化學反應都會釋放熱量嗎？

生：不是，有些反應會吸收熱量。

師：很好，今天我們將深入探討化學反應中的能量變化，特別是吸熱反應和放熱反應的本質。

（二）實驗探索

師：同學們，今天我們要進行兩個有趣的實驗。首先，我們進行的實驗是教材中圖6-1提到的鹽酸與鎂反應前后溶液的溫度變化。接下來，請同學們以小組為單位展開實驗。具體見表1。

（教師科學劃分小組，學生進行實驗）

（學生實驗，教師巡視）

師：大家注意觀察實驗現象，并記錄溶液溫度的變化。同學們有觀察到哪些現象嗎？

生A：老師，我看到鎂條放入試管后，有大量氣泡產生，溶液溫度也升高了。

師：非常好。接下來，我們進行教材中圖6-2提到的化學反應吸熱使燒杯與木片間的水凝結成冰的實驗。具體見表2。

師：根據上述實驗，請大家回顧一下這兩個實驗，并思考以下問題：（1）實驗6-1和實驗6-2中，反應前后的溫度變化說明了什么？（2）化學反應中通常會伴隨能量的變化，那么，如何判斷一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應呢？

生：實驗6-1中，鎂條與鹽酸反應的過程中，有大量氣泡產生，溶液溫度升高，所以這個反應是放熱反應。

生：實驗6-2中，氫氧化鋇與氯化銨反應的過程中，有大量水蒸氣產生，燒杯與木片之間的水凝結成冰，所以這個反應是吸熱反應。

師：非常好，同學們已經抓住了實驗現象的關鍵點。那么我們該如何判斷一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應呢？

生：化學反應中通常會伴隨能量的變化，有的反應會釋放熱量，有的反應會吸收熱量。我們是不是可以通過測量反應過程中的溫度變化來判斷化學反應是吸熱反應還是放熱反應呢？

師：是的，我們可以根據反應過程中的溫度變化來判斷化學反應是吸熱反應還是放熱反應。如果溫度升高，那么反應就是放熱反應;如果溫度降低，那么反應就是吸熱反應。

生：老師，那我們能不能說化學反應都伴隨能量的變化呢？

師：是的。化學反應中通常會伴隨能量的變化。接下來，請大家思考一個問題：為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？

生：老師，是不是因為化學反應中化學鍵的斷裂和形成所導致的？

師：這個問題問得很好。判斷化學反應中化學鍵斷裂和形成所導致的能量變化，可以通過鍵能來進行分析。鍵能是指破壞1 mol化學鍵所需的能量，通常是指氣體分子中的鍵能。在化學反應中，化學鍵斷裂時需要吸收能量，而化學鍵形成時則會釋放能量。因此，我們可以通過比較反應物和生成物中化學鍵的鍵能大小，來判斷化學反應過程中釋放的能量和吸收的能量之間的關系。

例如，在鎂條與鹽酸反應的過程中，鎂原子與氯原子之間形成化學鍵（氯化鎂分子中的化學鍵），會釋放出能量;而氫原子與氧原子之間形成化學鍵（水分子中的化學鍵），也會釋放出能量。因此，在這個反應中，釋放的能量多于吸收的能量，所以鎂條與鹽酸反應是一個放熱反應。又如，在氫氧化鋇與氯化銨的反應過程中，鋇原子與氧原子之間形成化學鍵（氧化鋇分子中的化學鍵），會吸收能量;而氮原子與氫原子之間形成化學鍵（氨分子中的化學鍵），也會吸收能量。因此，在這個反應中，吸收的能量多于釋放的能量，所以氫氧化鋇與氯化銨反應是一個吸熱反應。

教師小結：通過以上分析，我們可以得出結論：化學反應的吸熱和放熱性質取決于化學反應過程中化學鍵斷裂和形成所導致的能量變化。如果釋放的能量多于吸收的能量，那么反應就是放熱反應;如果吸收的能量多于釋放的能量，那么反應就是吸熱反應。

（三）化學反應與能源利用

師：同學們知道人類利用化學反應始于什么嗎？

生：始于火的發現。

師：沒錯。早期以樹枝、雜草為主要能源，那么現代社會的能源有哪些呢？

生：煤、石油和天然氣……

師：回答得很對?；剂系娜紵^程中會釋放出大量的能量，包括熱能和光能。以煤炭為例，煤炭燃燒時，其中的碳元素與氧氣發生反應，生成二氧化碳并釋放出熱量。這個過程可以給我們提供生活和生產所需的能量。同學們覺得這會對我們的環境造成影響嗎？

生：化石燃料的燃燒會對環境有很大影響。比如，煤炭燃燒會產生煙塵、硫氧化物和氮氧化物等污染物，對大氣造成嚴重污染。另外，化石燃料的燃燒還會排放大量的二氧化碳，導致溫室效應加劇，對全球氣候產生不良影響。

師：那我們該怎么辦呢？如何解決這些問題？

生：解決這個問題的關鍵在于能源結構的調整和污染物排放的控制。我們可以發展清潔能源來替代化石燃料，如太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。

生：我們還可以通過技術手段減少化石燃料燃燒產生的污染物，如采用脫硫脫硝技術來去除煙氣中的硫氧化物和氮氧化物。

師：那大家還知道哪些新能源呢？

（學生分組討論）

生：太陽能是太陽內部核聚變反應釋放出的巨大能量，我們可以通過太陽能電池板將太陽能轉化為電能。

生：風能是空氣流動所產生的動能，通過風力發電機可以將風能轉化為電能。

師：沒錯，新能源是未來能源發展的新方向。我們要加強新能源的開發，有效地利用能源，實現可持續發展。

（四）總結和作業布置

師：同學們，現在我們來回顧一下本節課的內容。首先，我們通過實驗了解了化學反應和能量的變化，了解了放熱反應和吸熱反應，接著，探討了不同時期人類利用化學反應中的能源變化，繼而探討了化石燃料燃燒對環境的影響，以及如何通過發展新能源和減少污染物排放來解決這些問題。最后，我們討論了如何有效地利用能源，實現可持續發展。希望同學們通過學習，能對化學反應與能源利用有更深入的了解，在今后的生活中，能珍惜能源，保護環境，為我們的美好家園貢獻自己的力量。

師：今天的作業如下：（1）查閱資料，了解一種新能源的特點和利用方式。（2）選做：設計一則關于節能減排的公益廣告。希望大家通過完成作業，加深對能源問題的理解和認識。

三、案例反思

本節課的主要內容是化學反應中的能量變化，特別是吸熱反應和放熱反應的本質。通過實驗探索和案例分析，讓學生了解化學反應中能量的變化規律，以及如何判斷一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應。同時，引導學生思考化學反應與能源利用的關系，以及如何有效利用能源實現可持續發展。

本節課采用了多種教學方法，包括實驗探索、案例分析、小組討論等，使學生在多種教學活動中積極參與，提高了學生的學習興趣和主動性，達到了深度學習的目標。在實驗探索環節，學生通過觀察實驗現象，了解了鎂條與鹽酸反應是放熱反應，氫氧化鋇與氯化銨反應是吸熱反應。實驗過程中，學生積極參與，觀察到了實驗現象，達到了預期的教學效果。在案例分析環節，學生通過分析實驗現象和溫度變化，掌握了判斷一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應的方法。在小組討論環節，學生積極參與討論，分享了自己的觀點和想法，了解到了化學反應與能源利用的關系，提高了對能源問題的認識。

總體來說，本節課的教學效果較好，學生在學習過程中積極參與，達到了預期的教學目標。但在教學過程中還存在一些不足，需要在今后的教學中加以改進：（1）在實驗探索環節中，部分學生因為對實驗操作不夠熟練，導致實驗結果的準確性受到影響。為了解決這個問題，我會在以后的教學中增加實驗操作的指導和演示，以幫助學生提高實驗操作能力。通過詳細的演示和指導，學生可以更好地掌握實驗技巧，從而提高實驗結果的可靠性。（2）在案例分析環節，部分學生對化學反應中能量變化的原理理解不夠深入?；诖?，我會在課堂上詳細闡述能量變化的原理，并通過具體的例子幫助學生理解。這樣，學生就能更好地掌握化學反應中的能量變化規律，從而提高他們分析案例的能力。（3）在小組討論環節，部分學生參與度不高，發言較少。為了解決這個問題，我可以適當引導和鼓勵學生發言，提高他們的參與度。比如，通過提出有挑戰性的問題來激發學生的思考，鼓勵他們表達自己的觀點。又或者對小組討論的過程進行有效的掌控，確保每個學生都有機會發表自己的看法。

總之，通過本節課的教學，學生對化學反應中能量變化規律有了更深入的了解，對能源問題有了更多元的認識，實現了深度學習。在今后的教學中，我還應該不斷總結教學經驗，改進教學方法，提高教學質量，為學生的成長和發展提供更好的教育環境，引導學生走進更深入、絢麗、廣闊的化學世界。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區漢濱高級中學）

編輯：趙文靜

作者簡介：杜小杰（1980—），男，陜西安康人，本科，一級教師，研究方向：高中化學教學。