发展学生认识角度的高中化学教学

摘 要：认识化学反应中能量变化的本质及应用是发展学生认识化学反应视角的重要内容.本课例以任务驱动，注重发展学生认识化学反应的物质视角和能量视角，通过火的发现、实验探究建立化学反应中能量变化的感性认识，再结合初中化学中水的分解微观示意图进行宏观认识和微观解释，讨论解决能源危机的方法和化学与职业相关内容.在真实情境问题的解决中建立认识化学反应的物质视角和能量视角，并提升学生宏观认识和微观解释的能力，促进学生化学学科核心素养的发展.

关键词：认识角度;能量变化;高中化学

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2023）21-0116-03

收稿日期：2023-04-25

作者简介：王艳（1993-），女，贵州省遵义人，硕士，中学一级教师，从事高中化学教学研究.

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出发展学生认识化学反应的基本角度，形成基本观念.认识化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性.

1 教学主题内容分析

人教版高中化学必修第2册第六章第一节《化学反应与能量变化》包括化学反应中的热能和电能.对于化学反应中的热能，侧重揭示能量变化的本质，并探讨其与社会、生产生活的联系.利用实验并结合化学反应中热能研究与利用的历史，从学生已有的学科知识和生活经验引出新知，在实验事实的宏观体验基础上，为理论分析提供事实依据.通过初中化学反应宏观特征“生成了新物质，其微观实质是反应物分子旧键断裂为原子，生成物原子新键形成为分子”的基础视角，结合必修第1册中化学键的相关基础，引导学生从宏观和微观两个角度理解化学反应过程中能量变化的本质，并建立认识化学反应的物质视角和能量视角.

2 教学目标

2.1 通过动手实验感受化学反应中的能量变化，发展认识化学反应的认识视角，树立物质变化中伴随能量变化的观念，初步学习科学探究方法.

2.2 能从宏观反应物与生成物所具有的能量角度判断，并从微观化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，结合相关数据进行简单定量计算，提升证据推理能力.

2.3 通过查阅资料，了解人类在生产生活中对化学反应中能量变化的利用情况、交流化石能源在人类发展中的作用和社会发展与能源需求的关系，了解节能和开发新能源的意义和方法，了解化学与职业相关内容，培养科学态度与社会责任.

3 教学流程（如图1所示）

4 教学过程

4.1 学习任务一：结合生产生活实例感受化学反应中的能量变化

【情境引入】火——人类利用化学反应中能量变化的开始.

【教师提问】是不是只有燃烧才能放热？是不是所有的化学反应都是放热呢？

【介绍】从发现火这种自然现象到利用科学的化学实验方法认识化学本质，到调控和利用化学反应，正是人类的强大智慧的体现.

【过渡】按照科学家们的思路，从能量变化的视角再次认识化学反应.

【设计意图】从课本内容扩展，学生在活动中体会化学学科价值，充分感受化学服务于生产生活的重要意义.认识化学研究的思路，体会化学研究中科学的实验与认识化学本质对于人类调控和利用化学反应有重要价值.

4.2 学习任务二：宏观视角探究化学反应中的能量变化的原因

4.2.1 活动一：感受化学反应中的能量变化

【学生实验】记录实验现象并汇报交流.

【介绍】化学反应的热量变化不仅可以通过观察现象和用温度计测量温度，还可以通过以下方式.

【播放视频】【介绍】利用热成像技术呈现化学反应中的温度变化的过程，通过温度传感器实时监测反应中的温度变化等.

【展示】在实验室录制的温度变化趋势图.

【设计意图】引导学生从生活经验认识上升到用化学的视角看待问题，建立化学认识角度.引导学生对温度测量的思路，认识温度监测的多种方法，通过宏观上的直接体验，为后续理论分析提供事实依据.

4.2.2 活动二：结合实验事实判断反应物与生成物所具有的能量，形成概念

【教师提问】结合实验分析化学反应发生时使环境温度升高或使环境温度降低的原因是什么呢？

【教师追问】物质本身具有一定能量且能量变化过程中是遵循能量守恒定律的，在图中画出反应后生成物可能的能量.

【學生讨论】请小组代表上台分享并解释原因，组间评价.

【板书】建构认识能量变化的宏观视角.

【设计意图】认识除了燃烧，其他化学反应发生时也伴随着能量变化，能量变化的主要形式表现为热能，树立物质变化中伴随能量变化的观念［1］.通过绘制图像，外显学生思维难点，形象地从物质能量角度认识化学反应中能量变化的原因.从物质能量的角度进行宏观判断.

4.3 学习任务三：从微观化学键的断裂与形成视角理解能量变化的本质

【教师展示】初中课本九年级上册66页有关于水的分解微观示意图（如图2所示）.

图2 水分解微观图

【教师提问】这两个中间过程与化学反应有何关系呢？

【动画演示】【追问】水分解需要较高温度以提供能量的作用是什么呢？

【学生分析】分解过程实质是化学键被破坏即旧键的断裂，结合过程实质是新键的形成过程，这两个过程是如何影响化学反应的吸、放热的呢？

动画模拟：

【迁移应用】氢气与氯气一定条件下会反应生成氯化氢，该反应为放热反应.从物质本身的能量和化学键断裂与形成的角度认识该反应，并在图中表示出来.

【学生总结】建构认识化学反应中能量变化的微观视角.

【设计意图】充分结合学生初中已学知识，引导学生从微观角度分析化学反应中能量变化的本质原因，关注学生认识进阶，从物质的能量的角度逐步认识化学反应的微观本质过程，提升证据推理能力.迁移应用，检验学生认识角度的发展，发展认识化学反应中能量变化的微观视角.

4.4 学习任务四：定量认识，发展微观视角认识化学反应中能量变化的思路

【师生分析】以上从能量角度和化学键角度对化学反应吸放热进行了解释，但都是在定性分析，在具体生产生活中，如何选用不同的燃料以满足不同的生产需求呢？还需要定量比较，请通过提供的数据计算理论上1 mol H2与1 mol Cl2反应时放出的能量？

【教师提问】比较化学键断裂吸收的能量和形成化学键放出的能量相对大小，简单定量解释该反应放热的原因.

【设计意图】简单的定量分析过程，发展学生从微观化学键的断裂和形成视角认识化学反应中能量变化的思路.为选择性必修1的内容奠定基础，满足不同层次学生的认识水平［2］.

4.5 学习任务五：认识目前存在的能源问题，体会节能的重要性和必要性

【教师提问】目前化石燃料作为人类利用最多的常规能源，目前主要面临哪些问题？如何解决？谁来解决？

【学生讨论】贵州省正安县有丰富的页岩气资源，可以高效利用.如果你成为一名化学科研工作者，你就能利用化学及相关知识开发新能源，如果你能成为一名环境保护工程师，你就能检测环境中存在的问题并寻找解决措施.

【教师追问】如何制作一个夏天用于降温的冰袋？

【师生归纳总结】神州十三号返航中的化学反应能量变化价值.

【设计意图】引导学生对社会热点问题作出正确的评价，体现化学学科的社会价值，发展科学态度与社会责任核心素养.学生关注化学与职业相关信息，激发学生学习兴趣，为学生的职业规划打下基础.化学原理最终用于服务生活，感受化学的美好，增强民族自豪感.

5 教学反思5.1 本节课注重学生认识视角的建立，将从生活经验、化学实验等认识物质变化还伴随着能量变化，引导学生从微观和宏观两个角度理解化学反应过程中能量变化的本质.

5.2 从人类发现利用火到火箭发射、自热火锅、医用冰袋、神州十三号返航等创设真实情境，通过实验和相关理论作为证据分析化学反应吸放热的原因，再到如何制作冰袋，教学中注重真实情境的创设.

5.3

本节课共设计了三個大的学习任务，在任务一中突出宏观辨识、证据推理.任务二从化学键的断裂与形成角度定性、定量解释能量变化的原因，突出微观探析、变化观念.通过任务三了解能源问题及化学与职业在解决这些问题中的价值，通过冷敷袋的制作思路分析体会化学反应中能量变化的应用价值，突出社会责任与学科价值.

参考文献：

［1］ 于少华，王磊，支瑶.发展学生认识角度和深度的化学教学转变：以“化学反应原理”模块为例［J］.化学教育，2015，36（03）：14-18.

［2］ 郑长龙.核心素养导向的化学教学设计［M］.北京：人民教育出版社，2021.

［责任编辑：季春阳］