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關鍵詞: 學習成果 形成性評量 總結性評量 英語文化閱讀 以學習為中心
一、課程簡介
2016-2017學年第一學期開設的“英語文化閱讀”課程是本校英專2016級學生的必修課程,開設一個學期,16周,每周2學時,授課32學時。該課程重視過程性評估和終結性評估相結合,總評成績為平時50%、期末考試50%。課堂教學采用靈活多變的教學方法,以教師授課和學生討論相結合的方式進行,課堂小組進行主題演講、推斷生詞、分析句子和辨別主題與中心思想等閱讀技能討論,課后補充文學作品《華盛頓廣場》閱讀,并利用學校BB網絡平成課外小說測試和自主閱讀,為進一步學習打下扎實的語言基本功。
二、“英語文化閱讀”課程學習成果評量
通過研習臺灣銘傳大學王豐緒教授的“創新教學:有效的教與學”(王豐緒,2014),筆者對教學實務內涵進行了總結反思,明確了如何系統反思查找教學評量中存在的問題,從而對課程內容重整,融入以學習為中心的教學原則,以促進高品質學習的發生。王教授首先提出以下四個總體教學反思議題:
這些問題促使教師對教學進行反思,是否達到了預期的效果:諸如學生是否掌握了本課程專業知識的核心結構,該課程教學是以傳授知識技能為考量,還是以培養學生核心能力為成果導向,所采用的教學策略與方法是否適當,能否使教學生動活潑而富有變化,是否引發學生的學習動機與興趣,等等,但是總體比較籠統。對照具體的學習成果評量表,筆者依據課程實際教學情況逐項一一填入:
1.請在這里寫下你希望該課程結束后同學從該課程帶走的主要成果(2項)和次要成果(1項)。
主要成果(1):系統掌握閱讀技巧和閱讀方法,提高閱讀速度和準確率。
主要成果(2):擴大英語詞匯量。
次要成果:培養文學和文化素養。
2.你認為該課程應該如何評量學習成果及評量的比例?
表1和表2填寫須知:
①左側欄位前四項加總為100,后兩項加總為100。
②上方欄位請用數字表示1主要目標(1個),2次要目標(1個)。
3.你認為該課程如何設計學習目標和教學策略?
表4 實際教學中評量的比例
表3和表4填寫須知:
①左側欄位加總為100。
②左側欄位每項設計至少20%以上才填寫。
③上方欄位請用數字表示1主要目標(1個),2次要目標(1個)。
三、課程反思
對照學習成果評量表發現學習成果評量理想(表1和表3)與現實(表2和表4)的比例確有差距,尤其在應用方面效果不甚理想,主要問題是課程注重過程性評估和終結性評估相結合,平時分和期末考試各占50%,這是理想的狀態,但是實際操作中平時50分的評量并不夠客觀,分數比例不合理。例如:學生演講能鍛煉思辨能力,來自于觀察、體驗、思考、推理或交流所得信息,通過概念化、運用、分析、綜合或評估,以指導觀念和行為。但在實際教學中,學生文化主題的演講分偏低,并且缺乏學生回饋與改善機制。網絡作業完成量達到了,但質量不理想。課堂上的小組討論學生參與程度差異較大,探究式學習能激發學生自主思考,但是學生的能力掌握程度參差不齊。
找到問題所在,就可以結合課程內容制定如何協助學生發展本課程有效的學習策略。例如:關于文化主題的小組演講匯報比例從課程的主要成果和次要成果分析比例是偏低的,關于文化主題的小組演講匯報,實際教學評量的5%至少要提高到10%~15%,因此在下一學年的教學中要改進評分的權重分配,考慮m當增加分數比例。
筆者計劃在下一年的教學中嘗試教學改革,將學習成果評量應用到實際教學過程中,教學改進明確了目標:就學生的小組匯報制定一個從內容、結構、語法、口語流暢度四個方面的學習成果評量標準,并且引入同儕互評(Peer Assessment)的評量方式。同儕互評就是學習者評估學習者,而非自評或教師評估。其定義和解釋有多種(Davies 2006;Brown 2004),但學者們都一致肯定了同儕互評在教學中的重要價值:同儕互評可以讓學習者具體參與到評估的過程中,給予學習者機會參與和評價其他學習者的學習過程和產出。同儕互評:(1)可以發展學習者的思辨能力、交際能力、終身學習能力和協作能力;(2)可以推動高層次思維(Nilson 2003);(3)可以增強參與度,能夠增強學習者的責任感,從而提高學習者的自主性(Sivan 2000);(4)可以推動學生合作學習(Brown 2004)。通過同儕互評,讓學生參與到打分中,激勵學生,從內容、結構、語法、口語流暢度四個方面評量小組演講匯報的情況,教師評分和學生評分各占一半。通過關注過程促進結果的提高,評價的重心在于過程(劉寧,王曉典,2012),使得教學有正向的結果,引領學生的心智發展,達到培養文學、文化素養和提高語言能力的目的。
參考文獻:
[1]Brown, Douglas. Language assessment: Principles and classroom practice[M].New York: Longman,2004.
[2]Davies,Phil. Peer assessment:Judging the quality of students’ work by comments rather than marks[J].Innovations Education and Teaching International,2006,43(1):69-82.
[3]Nilson,Linda,B. Improving student peer feedback[J].College Teaching,2003,51(1):34-38.
[4]Sivan,Atara. The implementation of peer assessment:An action research approach[J].Assessment in Education:Principles,Policy & PracticeⅡ,2000,7(2):193-213.
一、“化學反應與能量”主題在不同學段的教學目標
1.義務教育階段
在義務教育階段,沒有對化學反應與能量形成獨立的主題,而只是將其納入到“化學與社會發展”的一級主題之下,命名為“化學與能源和資源的利用”,屬于二級標題.在這一教學階段,要求學生宏觀感受化學反應體系和環境之間的能量轉化,初步形成感性認知,知曉通過化學反應可以獲取能量,同時化學反應也會受通電、加熱、緩慢氧化、爆炸等條件的影響而發生變化.
2.高中必修階段
在高中階段,“化學反應與能量”是一級主題,要求學生深入理解化學反應與能量之間的相互關系,具備利用化學反應獲得能量,以及通過能量改變化學反應的意識和能力.具體要求如下:能夠從化學鍵的角度分析化學反應中能量變化的主要原因;能夠從實際生產生活中舉例說明化學反應中能量變化的常見形式,即化學能轉化為熱能、電能;認識提高燃料燃燒效率、開發高能清潔燃料、研制新型電池的重要性;通過化學實驗認識化學反應的速率和化學反應限度,了解控制反應條件在科學研究和生產中的作用.
3.高中選修階段
在高中選修階段,將“化學反應與能量”這個一級主題納入了“化學反應原理”模塊中,要求學生對化學反應與能量的學習達到定量、系統的認識水平.具體要求如下:能夠理解化學反應體系中焓變與反應熱的關系;運用蓋斯定律計算簡單的反應熱,對有關化學反應進行評價選擇;了解原電池與電解池的工作原理,能夠寫出電池反應與電極反應的方程式;掌握金屬發生電化學腐蝕的原因,探究防止金屬腐蝕的措施;認識濃度、溫度、壓強、催化劑對化學反應速率的產生影響的一般規律;利用焓變、熵變判斷化學反應方向;通過改變能量的方式,調控化學反應速率和限度.
二、“化學反應與能量”主題教學設計
本文以高中必修階段的“化學反應與能量”主題教學為研究對象,對該主題教學進行設計.在高中必修階段,“化學反應與能量”主題的教學主旨在于:使學生對化學反應中能量變化的認識達到定性水平,能夠利用化學鍵對化學反應中產生的能量變化進行定性分析,并且能夠簡單計算能量變化的多少.其具體包括以下三方面的教學核心活動.
1.化學反應與能量關系的教學
在該教學核心活動中,具體可分為如下兩個方面的活動內容:一方面是對化學反應中的能量變化進行感知.例如,讓學生借助溫度計對化學實驗前后實驗對象的溫度變化情況進行測量,以此來感知其能量變化.同時,也可利用相關的化學概念,如,中和熱、燃燒熱等,對化學反應中的能量變化進行分析;另一方面是對化學反應中的能量變化進行解釋.通過對化學反應中實驗對象能量變化的原因進行分析,對能量變化進行定性.由于能量變化的基礎是物質變化,所以,可在對物質變化進行分析的基礎上對實驗對象的能量變化進行系統分析.在這一過程中,教師可從化學反應體系的角度進行教學,主要包括反應物與生成物體系的總能量有哪些,而能量變化則等于生成物體系與反應物體系總能量的差.在教學過程中,為了逐步提高學生對化學反應與能量關系的認識水平,可設計以下問題:解釋氫氣與氧氣燃燒生成水,為什么是放熱反應?教師要引導學生分別從化學鍵的角度、分子原子的角度以及總能量的角度進行解釋.
2.基于化學反應獲得能量的教學
具體可將該教學核心活動分為以下兩個部分:一部分是從化學反應當中直接獲得能量并進行具體應用.由于物質在化學反應過程中的能量變化主要是吸熱或放熱,換言之,通過化學反應可以使物質釋放出一定的熱量,可對這部分熱量進行收集和利用.教師可向學生提出自熱式飯盒的實例,并讓同學們對其原理進行解釋.同時,也可讓同學舉出一些能夠提供熱量的化學反應,借此來培養學生應用化學反應獲得能量的意識;另一部分是對化學反應中能量轉化的應用.例如,通過裝置原電池將電子轉移的能量變化存儲下來,使化學能轉化為電能.在這一過程中,可以使學生體會到能量的轉化,并使他們明白化學反應除了能夠提供物質以外,還能提供所需的能量.此外,教師可布置學生設計水果電池的任務,進一步提高學生轉化和應用能量的能力.
以“化學能與熱能”為例進行教學設計,其具體教學過程如下.
(1)創設教學情境,引入新課內容.教師向學生展示一瓶“自加熱罐頭”和普通罐頭,將“自加熱罐頭”底部的錐刺上移,讓學生比較兩瓶罐頭的溫度差異.為了激發學生的探索欲和求知欲,教師可提問:①“自加熱罐頭”為什么會自己加熱?②在沒有電或火的情況下也能夠加熱嗎?③“自加熱罐頭”里面裝了什么東西?④是什么能量促使它的溫度發生了變化?
(2)引導學生探究,組織學生交流.主要分為兩個教學部分:一是放熱反應教學設計.教師可利用PPT展示蠟燭燃燒的過程,讓學生感受生活中的放熱反應,并引導學生思考什么是放熱反應.而后,組織學生進行鋁與稀鹽酸的化學反應實驗,讓學生進一步探索放熱反應.最后,通過學生歸納、教師總結,對放熱反應進行定義;二是吸熱反應教學設計.組織學生進行化學實驗,觀察Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl晶體混合的反應過程,通過對比放熱反應與吸熱反應,使學生自主歸納出吸熱反應的定義.
(3)歸納總結教學重點.在學生初步認識放熱反應和吸熱反應的基礎上,教師可利用視頻展示H2與Cl2的反應過程,并引導學生思考以下問題:H2的鍵能為436 kJ/mol,Cl2的鍵能為243 kJ/mol,從舊鍵斷裂、新鍵生成的能量變化角度思考化學反應為什么會伴隨能量的變化?通過師生一起討論,總結出放熱反應(能量釋放)和吸熱反應(能量貯存)中的能量變化規律.
(4)探究“自加熱罐頭”的原理.教師要引導學生自主解決導課環節留下的問題,并讓學生根據已學知識自行制定出幾套切實可行的“自加熱罐頭”方案.在此之后,教師要向學生講解“自加熱罐頭”的內部構造,并請一名學生在講臺上演示氧化鈣與水反應的實驗,讓其他學生思考這個反應能夠使罐頭加熱的原因.通過引入“自加熱罐頭”這一教學實例,不僅拓展了學生的課外知識,而且還調動起了學生思考化學現象、學習化學知識的興趣.
(5)深化遞進所學知識.教師要讓學生了解在現代社會中,絕大多數能量均來自于化學反應,尤其是石油、煤、天然氣等燃料的燃燒是主要的能量來源.同時,引導學生思考在什么樣的條件下能使這些燃料充分燃燒,提高燃料的利用率.
3.基于能量調控化學反應的教學
本節是人教版化學必修2第二章《化學反應與能量》第三節的內容。在前面兩節中,教材著重探討化學能向其他能量的轉化,并指出化學反應中的物質變化及伴隨發生的能量變化是化學反應的兩大基本特征。本節教材從另一個角度研究化學反應,是對前兩節內容的延伸和完善。它探討人們在面對具體的化學反應時要考慮的兩個基本問題:外界條件對化學反應速率和化學反應限度的影響。人類要利用和控制化學反應,如提高燃料的利用率,必須了解這些問題。通過學習,學生會更深入、更全面地認識化學反應特征,能夠建立有關化學反應與能量的完整而又合理的知識體系。同時為《化學反應原理》選修模塊中化學平衡的建立、化學平衡常數、外界條件對化學平衡的影響等相關內容進行知識儲備。
本節內容分為兩課時,化學反應的速率為第一課時,第二課時為化學反應的限度。本節課重點討論化學反應的限度。
二、學情分析
學生認知發展:高一上學期,學生已經接觸過部分可逆反應,對化學反應速率也有一定認識,知道影響化學反應速率的因素,能夠正確表示化學反應速率,并且已經初步具備了科學探究的一般方法和思路,會對數據進行基本的處理,能夠基本概括出數據所蘊含的規律。
學生認知的障礙:教材上沒有呈現化學平衡狀態的建立這一微觀過程的教學素材,對學生的抽象思維能力要求較高,使學生在建立平衡的觀念上存在一定的難度。
三、教學目標
知識與技能:
1.知道化學反應限度的存在,了解化學反應限度產生的原因并理解其概念。
2.理解化學平衡狀態的概念,理解化學反應達到限度的外在特征及本質原因。
3.培養學生發現問題的能力、實驗探究能力、分析處理數據的能力和自主學習的能力。
過程與方法:通過對實驗現象的分析,追其根本,發現問題并解決問題;學習科學探究的基本方法,提高科學探究能力。
情感態度與價值觀:通過學習化學反應原理知識,學生更能理解化學科學,了解化學,體會化學在生產、生活中的重要作用,從而激發學生學習化學的興趣。通過觀察和分析實驗現象,養成嚴謹細致的科學態度和質疑精神。
四、教學重點
可逆反應的概念,化學反應限度的概念和本質。
五、教學難點
可逆反應的理解;化學反應的限度和化學平衡狀態的本質和標志。
六、教學方法
通過實驗數據分析,引導學生發現問題,應用已學知識分析,從而得出結論;創設適當的情境,巧妙設計問題,基于學生原有知識和生活經驗,逐個突破重點,理解難點。
七、教學過程
八、板書設計
化學反應的限度
一、可逆反應
1.定義:在同一條件下,正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。
2.符號:
3.可逆反應的特點
(1)同一條件,同時進行(兩同)
(2)反應進行不完全(反應物和生成物共存)
二、化學反應限度:可逆反應在一定條件下完成的最大程度。
三、化學平衡狀態
1.定義
2.化學平衡的特征
①動:V正=V逆≠0,正逆反應都在進行,是一個動態平衡。
②等:V正=V逆>0
如果我們精確的描述化學分子分解與組合過程中的原子和分子的狀態并描述形成化學反應的原因,從分子和原子間的相互碰撞去解釋,是唯一可行的方法。實際上,我們對化學分子的反應過程進行考察,我們不能發現除原子和分子間相互碰撞之外的其它原因。不論是氣體、固體、還是液體。
首先化學反應存在確定的溫度,并且,根據分子運動論,物質確定的溫度對應確定的分子的運動速度。我們必須確定的是,化學反應過程中,使兩種分子發生化學反應的最直接的原因。
傳統物理中對溫度的定義是將分子的平均動能和物質的溫度成正比。這樣,依據傳統物理學中的觀念,化學反應依賴于分子的平均動能。在這種關系里,并沒有分子間相互作用的直接的力的關系。換句話說,形成化學物質間相互發生化學反應的不是兩個原子或分子間力的作用。
我個人認為,兩種物質間發生的化學反應依賴于兩種化學分子間的相互作用力。我對能量與物質量之間的關系物質確定溫度所擁有的熱能是同分子的平均震動動量成正比,對于氣體來說,氣體分子的平均運動速度同氣體的溫度成正比。這樣,在處理化學問題時,物質分子間的相互作用來源于化學分子間的相對動量。這樣,兩種分子間發生的化學反應最直接的原因來源于分子間力的作用。
化學反應過程的描述
化學反應過程中我認為經歷如下兩個過程:
1、分子中原子間的分解。
通常確定的化學物質在某種條件下都可以獨立存在,即以確定的分子結構存在。如果這種物質和別的物質發生化學反應,首先是物質的分解。這需要外來的作用打破分子的這種穩定的結合狀態。對于化學反應,大家可以看到,采用動量描述是方便的。
我們不能對分子的結合狀態進行確定的描述,這來源于化學分子中電子的結合狀態時未知的。但是根據力學中的碰撞,有如下的兩種狀態。一種是,在碰撞過程中的形變,如果是彈性碰撞的話,那這一形變會產生彈性勢能。另一種是決定在碰撞過程中的加速度的物理量,通常叫它彈性系數。我們不知道化學分子確定的結構狀態,但是在碰撞過程中,彈性系數一定是和化學分子中原子和電子的結構狀態相關的物理量,并由這種結構狀態決定。
2、分子的分解與組合
分子中原子間的結合狀態是由原子和電子在空間中的分布狀態決定。如果分子的穩定狀態被打破之后,并有和打破的分子中的原子或原子團更穩定的結合狀態,那么,就會形成新的化學物質,但同時,更穩定的新的化學物質會給與分解出去的原子一個力的作用。這個作用是由原子核外層的電子產生的,給與分解出去的原子作用力一直到這一新的原子的穩定的空間區域之外。
如果新物質分子給與分解的原子的推斥的力使兩個新個體的運動速度大于碰撞前的速度,那么,此過程是放熱過程,如果小于碰撞前的速度,則是吸熱過程。
兩種物質分子是否會發生化學反應就依賴于這樣兩個條件;一是兩種物質分子的相對動量是否大于使分子發生分解的相對動量值。二是兩種相互碰撞的物質分子中是否存在相互交換成更穩定的結合狀態。前者依賴于分子間的動量。后者依賴于分子中原子間的相互結合狀態。
對于化學反應過程狀態的描述
從如上對化學反應過程的分析中,我們看到,化學反應中重要的兩方面的分子的分解與組合,都是與原子核外層的電子分布狀態直接有關的。
在原子論中我將原子的靜止的存在狀態歸因于原子中原子和核外電子之間的相互作用。并且原子中電子的分布狀態依賴于和核外電子的作用,多原子分子中電子在空間中的分布狀態將會比原子更為復雜。這樣會給與我們描述分子的存在狀態并實現從力學角度的計算,存在一定的困難。原則上來說,我們知道確定的分子的確定的存在狀態,可以實現從力學角度對化學分子進行化學反應和屬性的計算。
另一方面,精確的電子在原子核外層空間的存在狀態我們現在是不知道的。但是,我們通過對化學分子的化學反應過程及在化學反應過程中屬性,同樣也可以得到原子核與核外電子的信息。
目前,統計物理學和其它的處理微觀物質的處理方法給我們一種借鑒。是否存在一種中介的描述方法。
關鍵詞 化學反應熱效應;設問;圖像;思維導圖
“化學反應中的熱效應”是《化學反應原理》模塊中非常重要的內容,它主要是從能量變化角度來認識化學反應。先引入焓變ΔH,利用物質總能量的變化、化學鍵的變化、蓋斯定律、化學實驗等方面來學習化學反應的熱效應。這些知識對高中生來說是全新的知識,學習起來有一定的難度,而且又派生出了焓變、放熱反應、吸熱反應、熱化學反應方程式等陌生概念,增加了學生學習的難度。因此,在化學反應熱效應的教學中,如何在較短時間內讓學生理清學習的思路,掌握好教學內容就成為教師值得研究的重要課題。筆者根據教學實踐經驗,從以下幾個方面談談化學反應熱效應教學的策略問題。
一、巧妙設問,化解知識疑點
心理學研究表明,思維永遠是從問題開始的,而創造潛能往往能在排除疑難的過程中得到激發。隨著教育教學的不斷改革,隨之而來的教學方式必須由“教教材”向“用教材”轉變。這就需要高中化學教師轉變傳統化學課堂的教學模式,利用“問題”思考,教會學生學習。俗話說:“學起于思,思源于疑。”可以說問題是推動學生學習的原動力,也是學生進行一系列探究活動的前提。西方學者德加默曾經說過:“提問得好就是教得好”。在高中化學教學中,有效提問是建立在師生之間的雙向交流,教師教得如何,學生們掌握的程度怎樣,都能在課堂中學生的提問過程中加以了解。因此,在高中化學的課堂教學中,利用巧妙設疑來進行化學反應熱效應的教學,不僅可以活躍課堂教學氛圍,調動學生化學學習的積極性,還可以對教學過程實施進行實時監控,提高教學質量和效率。
1.在概念教學中設置疑問
在化學反應熱效應的教學過程中,筆者有意識地設置疑問,引導學生參與教學,加強師生互動。如在化學反應熱教學的開始,筆者設置以下的問題對學生進行引導,并讓學生對化學反應中的能量變化有一個總體的 認識。
問題1:化學反應的實質和特征是什么?
問題2:凡是有能量變化的過程一定發生了化學反應嗎?舉例說明。
問題3:化學反應的ΔH與反應物的總能量、生成物的總能量的關系?
問題4:化學反應的ΔH與反應物、生成物的鍵能有什么關系?
通過上述設問,學生們從兩個方面來理解放熱反應與吸熱反應概念,一個是宏觀方面物質的總能量,另一個是微觀方面鍵能的變化。這樣設置問題有助于學生對抽象問題的理解,也有助于后面知識的學習,接著師生共同解決疑難點:為什么規定放熱反應ΔH0?這主要是化學反應以體系為中心,放出熱量,環境溫度升高,體系本身能量降低,就認為ΔH0。這樣建立起體系與環境的基本概念,有利于學生理解學習。
2.在實驗教學中設置疑問
中和熱的測定實驗是從實驗角度描述化學反應熱效應,中和熱的測定實驗是一個定量實驗,在儀器的選擇,方案的設計,數據的記錄方面等要加強對學生的引導,并關注控制變量的方法。師生圍繞誤差產生的原因及減少誤差的措施展開討論,筆者設置以下疑問引導學生一起對實驗進行探究。
問題1:在中和熱的測定實驗中,為什么要將氫氧化鈉溶液迅速、一次性倒入盛有鹽酸的燒杯中?此實驗中氫氧化鈉溶液的加入不能分步進行嗎?
問題2:燒杯上的紙板為什么要及時蓋上,怎樣改進能使誤差更???
問題3:環形玻璃攪拌棒需要不斷地進行攪拌嗎?環形玻璃攪拌棒能否換成金屬材質的呢?
問題4:在實驗過程中,小燒杯和大燒杯之間為什么要填充滿紙片或者塑料呢?
這些問題都是有關中和熱實驗操作的關鍵所在。這些關鍵操作也是減少實驗誤差的必要操作,師生一起解決完這些問題之后,教師安排學生自己動手進行實驗操作,這樣的教學可起到事半功倍的教學效果。
二、利用圖像,突破知識難點
圖像是一種較為直觀、形象的教學工具。圖像在高中化學反應熱效應的教學中具有廣泛的應用價值,不但能有效促進知識間的聯系,而且能加強學生對知識的理解,同時能在很大程度上指導與幫助學生搭建知識的整體框架,從而提高學生的學習效率。
1.利用圖像判斷放熱反應與吸熱反應
在利用圖像判斷熱化學反應方程式的吸、放熱時,我們只需要看圖像上縱坐標所對應的起點和終點對應的熱量大小情況,即反應物的總能量和生成物的總能量的大小情況。利用圖像可以直觀地分析和比較反應物的總能量和生成物的總能量的大小關系,從而判斷反應是吸熱反應還是放熱反應。如果從圖像上能分析出生成物的總能量高于反應物的總能量,則該反應一定為吸熱反應即H>0,如果從圖像能分析出反應物的總能量高于生成物的總能量,則該反應一定為放熱反應,即H
2.利用圖像書寫熱化學方程式
在化學反應熱效應的學習過程中,其熱化學反應方程式的書寫既是高考的重點同時也是學生學習的難點。在熱化學反應方程式的書寫過程中,以焓變的計算難度最大。焓變的計算主要有兩種途徑:第一,用生成物的總能量與反應物的總能量的差值直接進行計算;第二,如果有出現過渡狀態的計算,從圖像上可以反映出反應熱與活化能大小無關。
3.利用圖像進行知識應用
我們可以利用圖像判斷反應的ΔH的大小。比如: S(g)+O2(g)=SO2(g) H1;S(s)+O2(g)=SO2(g) H2,同種物質,它的狀態不同,所含能量也不同,一般來說氣態>液態>固態。所以我們可以畫出圖1。
由此我們可以得出結論,H1>H2。同理我們可以從這類圖像中判斷物質的穩定性。已知金剛石、石墨與氧氣反應能量變化如圖2所示。
從圖2中我們可以知道金剛石與氧氣反應放出的熱量比石墨與氧氣反應放出的熱量高,也就是說金剛石的能量比石墨的高,依據“能量越低越穩定”,可得出石墨要比金剛石更穩定,也可以得出石墨轉化成金剛石的化學反應肯定是吸熱反應。
三、借助思維導圖,掌握知識重點
結合近年高考有關“化學反應中的熱效應”的相關考題,筆者總結出在高考中,有關化學反應熱效應的核心知識主要有:能量、焓變、熱化學方程式、標準燃燒熱、蓋斯定律、鍵能等。而其中最重要的核心內容是熱化學反應方程式的書寫。要掌握熱化學反應方程式的書寫以及判斷需要具備以下的知識,見表1。
為了讓學生更好地掌握熱化學反應方程式的書寫這一核心知識,筆者在課堂教學中構建了如圖3所示的思維導圖,這樣學生就能更好地抓住熱化學反應方程式的書寫各項要點。
化學知識點比較零散、多而雜,思維導圖可以有效地幫助學生建立知識體系,尤其是適合化學知識點的整理,學生通過畫上述思維導圖大大提高了熱化學反應方程式書寫的正確率,同時也加深理解了化學反應的能量變化。
關鍵詞:學案設計;交互式電子白板;化學反應速率
文章編號:1008-0546(2013)07-0064-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.023
一、教學內容分析
化學反應速率是在學習了化學反應與能量、元素周期律等知識的基礎上學習的中學化學重要理論之一,有助于加深理解以前所學的元素化合物及化學反應的知識,為后續學習化學平衡、反應進行的方向、電解質溶液等知識作好準備?;瘜W反應速率屬于化學動力學的范疇。為了讓學生在研究化學反應進行的快慢及如何定量表述上有感性知識,教材中化學反應速率這個專題,安排了一系列簡單易行的實驗,在實驗過程中,使學生體會到,要準確表達化學反應進行的快慢,就必須建立起一套行之有效的方法:確定起點,確定時間單位,找出易于測量的某種量或性質的變化。我再根據DIS數字化傳感器技術,在計算機上繪出有關實驗曲線,使學生對反應速率的測量方法和實驗現象更加清晰明了,便于問題的分析和討論,從而得出相應的結論,這些都為學習下一節課“影響化學反應速率的因素”創造了條件。而且通過實驗和理性分析,使學生由感性認識上升到理性認識。
二、教學過程設計
[教學過程設計]
[引言]日常生活和生產中我們會遇到很多化學反應,有的反應進行得轟轟烈烈,而有些反應卻是在潛移默化中完成的。(模擬爆炸的動畫)
電子白板書寫: 第一節 化學反應速率
展示圖片:(利用電子白板的聚光燈功能)炸藥的爆炸、溶洞的形成、鋼鐵腐蝕、牛奶的變質等
[交流]這幾幅圖片所描述的化學反應進行的快慢如何?你對化學變化的快慢有何認識?
[反思]化學反應中“快”與“慢”是一個相對的過程。
設計意圖:利用交互式電子白板技術,從“生活中的化學反應速率常識”入手,通過判斷幾個常見反應快慢的常識,從而引出化學反應速率。
電子板書:一、化學反應速率概念及其表示方法
[自主學習]閱讀教材P17,回答下列問題:
1. 定義:在容積不變的反應器中,通常用單位時間內某一反應物____________的減少或生成物_________的增加來表示。
2. 表達式:v = 單位:____________。
(用v表示化學反應速率,Δc表示濃度的變化量,Δt表示時間的變化量,均取絕對值。)
參考答案:濃度,濃度;v =Δn/(V·Δt),mol/L·min或mol/L·s。
(電子白板的實物投影功能)展示個別學生完成的學案,師生共同點評。
設計意圖:讓學生學會利用教材,培養自學能力。
3. 化學反應速率的簡單計算
(電子白板的實物投影功能)展示個別學生完成的學案,師生共同點評。
[反思]在某一反應中,用不同物質表示該反應的速率時,其數值是否相同?
[歸納]化學反應速率與化學計量數成 比,化學反應速率表示的是 速率。
參考答案:正;平均。
[交流]4. 化學反應速率的比較
[歸納](1)同物比較法——比較時,必須化為同一物質才能比較,且單位要一致;
(2)系數比例法——比較時,各物質的濃度與其系數的比例大,速率快。
設計意圖:學生更容易把握化學反應速率表示方法的要點,提高學習興趣,突出自主學習,學生在課堂中占主體地位。
電子板書:二、測量化學反應速率的方法
[自主學習]閱讀課本P18,如何測量某一反應的化學反應速率?
(電子白板的超鏈接功能)網絡查詢“比色法”、“pH測定法”等方法的百度文庫。
[實驗探究1]測量鋅與硫酸反應速率的裝置
實驗操作:請兩組學生分別做如下兩套裝置的實驗:在錐形瓶內各盛有同等鋅粒(顆粒大小基本相同),通過分液漏斗分別加入40mL1mol/L和40mL 4mol/L的硫酸,比較兩者收集10mL氫氣所用的時間。
實驗原理:寫出該反應方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
實驗數據:把實驗數據填入下表:
[歸納]實驗結論:反應物的濃度對反應速率有影響。
(電子白板的實物投影功能)展示個別學生完成的學案,師生共同點評。
[實驗探究2]請兩組學生利用DIS數字化pH傳感器進行雙氧水分解實驗。
實驗操作:DIS數字化實驗系統連接完畢后,在錐形瓶中放入40mL15%雙氧水溶液,將pH傳感器放入溶液中,觀察現象,根據采集到的數據顯示出的曲線,說明雙氧水呈弱酸性,并且自身分解不明顯。
實驗原理:2H2O2■=2H2O+O2,加入質量相等的塊狀MnO2和粉末狀MnO2進行對比。
[歸納]實驗結論:加入MnO2后,根據pH曲線變化,說明雙氧水分解速率加快,并且加入粉末狀的MnO2后,分解速率比較快。
[反思]若再對剛才反應的錐形瓶加熱,會看到什么現象?
[實驗探究3]另請一組學生對錐形瓶加熱,看氣泡出來的速率。
[歸納]實驗結論:升高溫度后,雙氧水分解速率加快。
(電子白板的實物投影功能)展示個別學生完成的學案,師生共同點評。
[課堂總結]通過本節課的學習與討論,你領會了什么?
設計意圖:使不同層次的學生在收集、處理、交流信息的過程中,逐步提高了歸納、總結、分析、表述、應用等多種能力。
[檢測與評價](略)
[作業]課本習題3、4、5。
設計意圖:為了鞏固所學知識,完善知識體系,設計一些與化學反應速率有關的習題,起到及時檢測和評價的作用,保證課堂訓練到位。師生共同總結并點評。
三、教后反思
交互式電子白板和實驗室傳感技術已經為現代化教育開辟了新的天地,成為課堂教學的主流技術,極大地推動學校教學信息化的進程。這節課充分利用強大的交互式電子白板功能和數字化實驗傳感技術,采用“自主、交流、反思”教學模式,通過在教學中創設一種類似科學研究的情景,使學生在較短的時間內接受大量的信息,不僅有效地拓展了教材內容,拓寬了學生的知識面,而且教學內容具有時代性,與科技發展保持同步,且能輕松實現數字化實驗,加深學生對知識的理解。利用DIS數字化實驗系統,拓展教材內容,改進教學實驗,使學生由感性認識上升為理性認識。老師為學生創建一種開放的學習環境, 創設了一連串環環相扣創造性問題,為學生提供多渠道獲取知識、運用知識的機會。利用交互式電子白板,利用圖片、錄音、錄像材料、多媒體動畫以及電子白板所特有的拖動功能和縮放效果,將它們有機結合,充分發揮其整體功能優化教學過程,使學生更樂于學習。
參考文獻
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.027
一、設計思想
化學課堂教學中應遵循“從生活走進化學,從化學走向社會”的思路,教師在教學中要注意聯系實際,幫助學生拓寬視野,開闊思路。因此,本節課從生活實際引入,激發學生學習的興趣,使學生初步了解化學反應與能量之間的關系;然后從分類的角度出發,讓學生從每一種反應類型中選做實驗,使學生把握化學反應中質量守恒定律和能量守恒定律。進而讓學生從實驗現象、宏觀、微觀等角度認識反應放熱和吸熱的原因。基于化學服務于生活的理念,本節課采用暖寶寶引入新課又以它結束新課,同時展示了化學能的應用,讓知識學以致用,使學生體驗到用化學知識解決生活中實際問題的成就感,能給學生一種積極向上、健康樂觀的學習情感。
二、教學目標
⑴知識與技能:了解化學鍵的斷裂、形成與化學反應中能量變化的關系;通過實例和實驗了解化學能與熱能的轉化;了解溫度傳感器的使用。
⑵過程與方法:通過實驗探究,使學生體驗科學探究的過程;同時,利用分類、類比等思想豐富學生對化學反應及其能量變化的認識角度。通過數據采集器實時采集并處理實驗數據,讓學生觀察到溫度隨著化學反應進行的變化情況。
⑶情感、態度與價值觀:體會能量轉化在生活生產、社會進步中的重要地位;通過關注化學能源,使學生感受到化學學科的價值與魅力。
三、教學過程
[引入]播放視頻――暖寶寶廣告之廣告語“溫暖體貼長達12小時,溫暖只要一片?!?/p>
(發給每個實驗小組暖寶寶使學生體驗熱量變化,學生異常興奮,迫不及待想體驗)
設計意圖:從生活中走進化學,拉近學科知識與生活的距離;小組體驗,拉近了教師與學生之間的距離。
[提出問題]為什么撕開包裝后,暖寶寶就變暖了呢?
(學生討論,提醒學生認真閱讀暖寶寶包裝上的說明書)
[小組匯報]撕開包裝后,鐵粉與空氣中的氧氣發生反應,放出能量。
設計意圖:引導學生解決問題從已有知識開始,使學生產生進一步學習的需求。
[提出問題]是不是所有的化學反應都伴隨著能量的變化呢?
(大部分學生持肯定回答,少部分學生則相反)
[教師引導]實驗是檢驗真理的唯一標準,但由于時間、藥品、儀器等方面的限制,我們不可能將所有的化學反應逐一進行實驗。
[交流討論]如何設計可行的實驗方案呢?
[小組匯報]可將化學反應進行分類,根據化學反應類型,每一類型的反應選做一個或幾個實驗。
設計意圖:學生自由討論歸納出結論,增強了學生合作意識和交流能力,并能從分類的角度對知識進行整理和歸納,有利于學生學科思維的培養。
[實驗探究](根據化學反應類型,每一類型的反應選做一個或幾個實驗,并填寫好實驗報告)
實驗報告
提供的藥品和儀器:鋁條、6mol/L鹽酸、NaHCO3固體、2mol/LNaOH溶液、NH4Cl固體、Ba(OH)2?8H2O晶體、蒸餾水、試管、導管若干、溫度計、燒杯、玻璃片、砂紙等。
實驗目的:
小組成員:
選擇的分類方式:
按照所選的分類方式你們小組計劃做哪些實驗?(可不填滿也可補充)并按要求填寫下表。
(學生設計實驗和自由討論,并提醒學生可以參閱教材實驗;教師巡視各組學生操作,對一些不當的實驗操作進行糾正。)
[匯報交流]通過實驗,我們得出的結論是:有的化學反應放熱,有的化學反應吸熱。如金屬與酸反應,酸堿中和反應是放熱反應;Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl固體反應是吸熱。
設計意圖:培養學生的設計實驗能力,增強了學生的合作意識;同時體現了理論對實驗的指導作用;通過溫度計的使用,培養學生從定量的角度認識反應中能量的變化;使學生由感性認識升華到理性認識。
[提出問題]凡是經過加熱而發生的化學反應都是吸熱反應嗎?試舉例說明。
[學生回答]不一定,如鋁熱反應。
設計意圖:概念的矯正,避免學生形成錯誤的概念。
[演示實驗]利用溫度傳感器測定鋁和鹽酸、NaOH溶液和鹽酸、Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl固體反應過程中溫度的變化。
設計意圖:讓現代技術進入實驗室,使學生感受到現代技術在化學中的應用;無論在學科知識的擴展方面,還是在學生研究能力的培養方面都是行之有效的。
[引導和設問]化學反應中除了有新物質生成,還伴隨著能量的變化。而能量的變化通常表現為熱量的變化,據此你能得出什么結論?
[學生回答]化學反應中物質要遵循質量守恒定律,能量要遵循能量守恒。
設計意圖:培養知識遷移的能力,從質量守恒定律遷移到能量守恒定律,幫助學生建立能量守恒的觀點。
[提出問題]化學反應的本質是什么?可以從哪些角度判斷一個反應是吸熱反應或者放熱反應?
(學生討論,可以提醒學生鍵的斷裂、形成與能量的關系)
[小組匯報]化學反應的本質是:舊的化學鍵斷裂,新的化學鍵形成;可以從宏觀、微觀、實驗現象三個角度判斷反應是放熱還是吸熱。
[教師講解](宏觀角度)一個確定的化學反應完成后的結果是吸收能量還是放出能量,決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小,我們可以將反應物與生成物類比于不同勢能的水,請同學們看課本圖2-1水能、化學能變化對比示意圖。
(微觀角度)化學鍵的斷裂和形成是物質在化學反應中發生能量變化的主要原因。
[投影]放熱反應H2+Cl2=2HCl,H-H,Cl-Cl,H-Cl的鍵能數據和能量-反應過程示意圖。
設計意圖:從宏觀、微觀的角度認識化學反應中的能量變化,使學生初步了解類比思維方法,培養學生用圖表的方式形象的解釋反應放熱、吸熱的原因。
[提出問題]請用所學的知識解釋暖寶寶制熱的原因(從實驗現象、宏觀、微觀三個角度)。并討論化學能在日常生活中的廣泛應用。
設計意圖:學以致用,應用所學的化學知識解釋生活中的問題,化學服務于生活。體現化學學科的價值所在,引發學生關注社會,培養對社會的責任感和使命感。
[教師總結并投影]根據所學知識,對化學反應進行新的分類,可分為放熱反應和吸熱反應。常見的放熱反應有:燃燒反應、活潑金屬與水或酸的反應、酸堿中和反應、絕大多數化合反應;吸熱反應有:Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl的反應、大多數分解反應、C和CO2、C和H2O反應等。
設計意圖:對本節課的知識進行總結,幫助學生形成知識網絡,有利于學生形成良好的學習習慣。
四、教學反思
新課程的理念就是要將知識與生活聯系起來,讓知識服務于生活。本節課播放暖寶寶視頻,讓學生親身體驗到了暖寶寶的制熱原理,在感性認識的基礎上,產生了學習新知的欲望與沖動。通過精心設計問題情境,引導學生通過實驗探究和分類、類比等思維方法對化學能與熱能的關系進行了深入討論和交流,使學生經常處于“憤悱”狀態,從而達到能讓學生從宏觀、微觀角度認識化學反應中的能量變化。本節課最后采用暖寶寶和化學能在日常生活中的應用結束新課,首尾相應,讓知識學以致用,應用所學的化學知識解釋生活中的問題,真正體現“從生活走進化學,從化學走向社會”的思想。
參考文獻
【關鍵詞】內容體系 教材 高中化學
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)16-0124-02
高中化學必修一、二教材(以下簡稱教材)在初中教材內容的基礎上,更全面更深入地向學生介紹化學基礎知識和基礎技能。教材給人的第一印象,好像是雜亂無章、無序可循的。但在使用過程中,只要用心感悟、仔細體會,就會發現還是有一定內容體系可遵循的。
教材從具體內容上看,可以分為三部分:(1)無機化學基礎,向學生介紹物質的構成、分類、性質、用途,物質間的反應、化學反應類型、化學反應原理、化學反應中能量變化、化學反應速率和限度;(2)有機化學基礎,向學生介紹常見有機物、有機物的性質、簡單有機反應、有機物與生活;(3)化學實驗,向學生介紹化學實驗安全、常見儀器的使用、基本實驗技能。
教材從知識類型上看,可以分兩大塊:(1)元素化合物知識,向學生介紹原子的構成、物質的形成、元素周期表及元素周期律、主族元素及其化合物、副族和Ⅷ族代表元素及其化合物、常見有機物;(2)化學原理和理論,向學生簡單介紹化學反應的原理、類型、速率,化學平衡、化學反應與能量轉化、化學與生活。
我把新老教材進行對比并結合近十年的教學體會,從具體知識的承載對象:物質、化學反應、化學實驗三個角度來闡述我對教材內容體系的一點感悟。
一 從所研究的物質角度來看教材的內容體系
物質是客觀存在,作為化學研究的主要對象之一,教材對物質的介紹主要是從以下四個方面展開的:
1.原子的構成
教材內容在承接初中內容的基礎上,引入玻爾原子模型。原子是由原子核和核外電子構成,原子核是由質子和中子構成。學生通過學習可以認識到構成不同原子的電子、質子、中子本身是完全相同的,不同原子的結構不同是由于構成這些原子的電子、質子、中子的數目不同。教材中引入了核素和同位素的概念,與初中所學元素的概念相比較、融合,就可以使學生明白:不同元素的原子的核內質子(或核外電子)的數目不同而已;相同元素的原子雖然核內質子(或核外電子)的數目完全相同,但原子核內的中子數目可以不同,一種元素可能會有多種原子。學生就能理解周期表中一百多種元素對應著幾百種原子的事實。
教材中還引入了核外電子排布。在掌握了原子的構成后,學生通過核外電子排布的學習可以加深對原子構成的認識,可以清楚感受到隨著核內質子數和核外電子數的增多,電子層數和最外層電子數的規律性變化,為學習元素周期表和元素周期律打下基礎。
2.物質的形成
把原子介紹清楚之后,順理成章地向學生介紹物質的形成。自然界中存在的宏觀物質就是由原子通過各種方式形成的,教材中引入了化學鍵、分子間作用力、氫鍵。物質的形成要結合原子的最外層電子數和元素的種類進行考慮。已達穩定結構的原子,一個原子就是一個分子,分子之間通過分子間作用力結合成宏觀物質(如稀有氣體)。未達穩定結構的原子,由其原子種類和最外層電子數決定其結合方式。一般情況下,金屬原子和非金屬原子之間以離子鍵(也有特例)結合成宏觀物質;非金屬原子之間以共價鍵結合成分子(分子通過分子間作用力結合成宏觀物質),或原子團(原子團以離子間或共價鍵結合成宏觀物質),或宏觀物質;金屬原子之間以金屬鍵結合成金屬或合金。
教材中物質形成部分內容介紹得較淺,但作為中學階段已可以解釋生活中常見物質的形成原理,而且這一部分知識的介紹對學生理解化學反應原理和物質性質非常重要。
3.物質分類
教材中物質分類部分僅限于常見物質的分類,物質的分類與構成原子、化學鍵、物質種類多少等因素有關。教材上只介紹了交叉分類法和樹狀分類法。
從生活實例入手根據組成物質的種類多少,把常見物質分為混合物和純凈物。為了介紹清楚混合物,教材引入了分散系的概念,把混合物分為濁液、溶液、膠體。濁液和溶液初中已學過,這里重點介紹膠體的概念、性質、制備等。為幫助學生認識清楚純凈物,根據形成物質的元素種類把純凈物分為單質和化合物?;衔锏姆诸愂歉咧械闹攸c,從電離角度分為電解質和非電解質,從化學鍵角度分為離子化合物和共價化合物,從性質上分為酸、堿、鹽、氧化物等,從得失電子角度分為氧化劑和還原劑。
4.物質的性質
必修一中介紹了鈉、鎂、鋁、硅、氮、硫、氯、鐵、銅等元素的單質和化合物的性質。初學時覺得這一部分知識有些凌亂,但當把元素周期表和元素周期律學習過后,就會發現前面所學是在幫助學生建立必要的感性認識和后續學習的第一手材料。通過元素周期律的學習,學生可以掌握同周期和同主族元素性質的相似性及遞變性。前面所學習的是每一主族、副族和第Ⅷ族的代表元素,然后利用同周期和同主族元素性質的相似性和遞變性就可以將前面所學的元素化合物知識推而廣之到其他元素及化合物。這樣,學生就會對周期表中所有元素及其化合物的性質都有一定程度的認識。如氧氣具有氧化性,可作氧化劑,根據周期律氟氣、氯氣具有更強的氧化性,可作強氧化劑;氫氧化鈉是強堿,則氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫也是強堿,且堿性依次增強。
5.物質的用途
當學生掌握了物質的形成、物質的分類、物質的性質之后,就能聯想到它的用途。教材中物質的用途都是伴隨著物質的性質和結構的介紹而展開的。重在向學生傳遞結構決定性質,性質決定用途這一學科思想。如金屬鈉原子半徑較大,最外層上只有一個電子,這樣的結構特點決定其原子易失電子,單質具有較強的還原性,所以金屬鈉一般做還原劑。
二 從化學反應角度來看教材內容體系
化學反應作為物質結構性質的體現,物質用途的依據,化工生產的原理,是中學化學的重中之重。教材對化學反應的介紹主要包含以下四部分:
1.化學反應原理
化學反應是原子重新排列組合的過程,那原子是如何實現重新排組合的呢?化學鍵理論認為任何化學反應都是舊鍵斷裂和新鍵生成的過程。舊鍵斷裂需要吸收能量,新鍵生成放出能量。用化學鍵的斷裂和生成可以解釋化學反應進行的過程,但沒有解釋清楚吸收和放出能量時舊鍵是怎樣斷裂,新鍵是怎樣生成的。無法從根本上解釋化學反應過程,于是教材引入了分子碰撞理論,微粒間通過碰撞實現了化學鍵的斷裂和生成。
本人認為教材對于化學反應原理的介紹,分子碰撞理論是關鍵,以分子碰撞理論結合化學鍵理論才可以較好地解釋化學反應的原理。
2.化學反應類型
教材始終是以離子反應和氧化還原反應這兩大反應類型為主線來介紹化學反應的。離子反應在初中學習的基礎上進行了較為系統的學習,概括出了離子反應發生的條件、離子反應的本質,要求學生掌握離子反應的實質,離子方程式的書寫等。氧化還原反應也是對初中所學的氧化反應和還原反應的整合、拓展、引申。向學生介紹氧化還原反應的特征和實質,使學生能從一個新的角度來看待化學反應,去理解物質的性質和用途,去解釋一些生活中的化學現象。
教材中為什么要重點介紹離子反應和氧化還原反應?本人的看法是為了培養學生的邏輯思維能力,培養學生進行實驗設計、實驗探究的能力,培養學生的哲學素養。
3.化學反應中的能量變化
人類研究化學的目的是為了利用化學反應所產生的物質和放出的能量,改善和提高人類的生活質量,促進社會發展。教材中已用大篇幅介紹了化學反應中的物質變化,能量變化一直沒有系統介紹過,教材中引入了化學反應與能量在應用的基礎上介紹了化學反應中的能量變化,同時也是對前面所學知識的拓展。
教材向學生介紹了能量守恒定律、化學能與熱能、化學能與電能。能量守恒定律的介紹一方面使學生的知識體系更加完善,有利于學生對化學的認識實現質的飛躍;另一方面有利于和物理、生物等學科實現交叉。
化學能與熱能的介紹可以幫助學生理解生活中常見的放熱反應和吸熱反應的原理,幫助學生實現對化學鍵相關知識的復習和提升,幫助學生理解反應條件和反應原理。化學能與電能向學生介紹了常見電池和發電廠的工作原理,使學生學會原電池的設計,這也是對氧化還原反應的拓展和提升。
4.化學反應速率和反應限度
這部分內容是把化學反應和化工生產進行對接,讓學生了解如何把一個化學反應轉化為化工生產過程,使其產生效益。教材在化學反應速率中主要向學生介紹化學反應速率的量化辦法和影響化學反應速率的因素,引導學生考慮如何控制反應進行的快慢?;瘜W反應限度以可逆反應為例向學生介紹了化工生產中影響產率和反應物轉化率的因素,介紹了化學平衡原理使學生對化學平衡狀態及影響因素有所了解。
三 從化學實驗角度來看教材內容的聯系
知識與技能
1、能從化學鍵的角度理解化學反應中能量變化的主要原因
2、通過化學能與熱能的相互轉變,理解“能量守恒定律”
過程與方法
能從微觀的角度來解釋宏觀化學現象,進一步發展想象能力。
情感態度與價值觀
1、初步建立起科學的能量觀,加深對化學在解決能源問題中重要作用的認識。
2、通過師生互動,增加師生感情
教學重點
1.化學能與熱能的內在聯系及相互轉變。
2.從本質上理解化學反應中能量的變化,從而建立起科學的能量變化觀。
教學難點
1.化學能與熱能的內在聯系及相互轉變。
2.從本質上理解化學反應中能量的變化,從而建立起科學的能量變化觀。
教學方法啟發引導、探究式
教學媒體多媒體、實驗
教學內容師生活動
[[創設問題情景]
氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發生什么現象?為什么?
[學生思考、討論]
氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發生爆炸。這是因為反應在有限的空間里進行,放出大量的熱,使周圍氣體急劇膨脹。
[進一步思考]
反應中的熱量由何而來?氫氣和氯氣反應的本質是什么?
[學生思考、討論]
從化學鍵角度分析氫氣和氯氣反應的本質。
板書:一、化學鍵與化學反應中能量的變化關系
[教師補充講解]
化學反應的本質是反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成?;瘜W鍵是物質內部微粒之間強烈的相互作用,斷開反應物中的化學鍵需要吸收能量,形成生成物中的化學鍵要放出能量。氫氣和氯氣反應的本質是在一定的條件下,氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和Cl-Cl鍵斷開,氫原子和氯原子通過形成H-Cl鍵而結合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H鍵,1molCl2中含有1molCl-Cl鍵,在25℃和101kPa的條件下,斷開1molH-H鍵要吸收436kJ的能量,斷開1molCl-Cl鍵要吸收242kJ的能量,而形成1molHCl分子中的H-Cl鍵會放出431kJ的能量。這樣,由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量,根據“能量守恒定律”,多余的能量就會以熱量的形式釋放出來。
[歸納小結]
1、化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。
2、能量是守恒的。
[[練習反饋]
已知拆開1molH2中的化學鍵要吸收436kJ的能量,拆開1molO2中的化學鍵要吸收496kJ的能量,形成水分子中的1molH-O鍵要放出463kJ的能量,試說明2H2+O2=2H2O中的能量變化
[講解]
剛才我們從微觀的角度分析了化學反應中能量變化的主要原因,那么,又怎樣從宏觀的角度來判斷一個反應到底是放熱還是吸熱的呢?各種物質中都含有化學鍵,因而我們可以理解為各種物質中都儲存有化學能?;瘜W能是能量的一種形式,它可以轉化為其他形式的能量。不同物質由于組成、結構不同,因而所包含的化學能也不同。在化學反應中,隨著物質的變化,化學能也隨之改變,如H2與Cl2、O2的反應。那么,一個化學反應吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢?
[學生討論、交流]
1、一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量取決于反應物
的總能量和生成物的總能量的相對大小。
2、畫出反應物、生成物總能量的大小與反應中能量變化的關系示意圖
[思考與分析]
甲烷燃燒要放出熱量,水電解產生氫氣和氧氣,試從化學鍵和物質所含能量的角
度分析氣原因,并說明反應過程中能量的轉變形式。
[提出問題]
前面我們通過對具體反應的分析,從微觀和宏觀兩個角度探討了化學反應中能量變化的主要原因,知道了化學能和其它能量是可以相互轉變的,還知道化學反應中能量變化通常表現為熱量的變化。那么,怎樣把物質變化和熱量變化統一地表達出來呢?你可以在和同學討論的基礎上提出自己的想法,并對其他同學提出的表達方式作出評價。
補充練習:
1、下列說法不正確的是()
A化學反應除了生成新物質外,還伴隨著能量的變化
B物質燃燒和中和反應均放出熱量
C分解反應肯定是吸熱反應
D化學反應是吸熱還是放熱決定于生成物具有的總能量和反應物具有的總能量
2、已知金剛石在一定條件下轉化為石墨是放熱的。據此,以下判斷或說法正確的是()
A需要加熱方能發生的反應一定是吸熱反應B放熱反應在常溫下一定很容易發生
C反應是放熱還是吸熱,必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小
D吸熱反應在一定條件下也能發生
3、有專家指出,如果將燃燒產物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合變成CH4、CH3OH、NH3等的構想能夠成為現實,則下列說法中,錯誤的是()
A可消除對大氣的污染B可節約燃料
C可緩解能源危機D此題中的CH4、CH3OH、NH3等為一級能源
4、已知破壞1molNN鍵、H-H鍵和N-H鍵分別需要吸收的能量為946kJ、436kJ、391kJ。試計算1molN2(g)和3molH2(g)完全轉化為NH3(g)的反應熱的理論值,并寫出反應的熱化學方程式。
5、“用天然氣、煤氣代替煤炭作為民用燃料”這一改變民用燃料結構的重大舉措,具有十分重大的意義請分析其優點,并將你的觀點和同學討論交流
教案二
化學能與熱能
一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系
[基礎知識回顧]
什么是化學鍵?它有哪些主要類型?其特點各是什么?
1、斷開化學鍵吸收能量
1molH2中含有1molH—H鍵,常溫常壓下使1molH2變為2molH原子斷開了1molH—H鍵,需要吸收436KJ的熱量。
2、形成化學鍵放出能量
由2molH原子生成1molH2,有1molH—H鍵生成,生成過程中向外界釋放436KJ的熱量。
小結:形成1molH—H鍵釋放的能量與斷開1molH—H鍵吸收的能量相等。
3、化學變化中能量變化的主要原因(微觀方面)
⑴化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。
⑵化學反應的實質是用化學鍵理論可表述為舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形
成。
⑶化學鍵與化學反應中能量變化的關系
當E1>E2,反應吸熱;當E1<E2,反應放熱。
思考:為什么許多放熱反應一開始要加熱才能進行呢?
答:反應的條件與反應的熱效應沒有必然的聯系,每一個反應都有特定的條件,例如燃燒都是放熱反應,但是要達到著火點。
4、反應能量變化的判定(宏觀方面)
⑴各種物質都儲存有化學能。
⑵反應物的總能量>生成物的總能量,反應放出能量。
⑶反應物的總能量<生成物的總能量,反應吸收能量。
5、兩條基本的自然定律
⑴質量守恒定律:化學反應前后物質發生轉化,但是物質的總質量保持不變。
⑵能量守恒定律:一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量,轉化的途徑和能量形式可以不同,但是體系包含的總能量不變,亦即總能量是守恒的。
[注]質量與能量也是相互聯系的(質量和能量也可以相互轉化),故統稱為質能守恒定律。
6、放熱反應和吸熱反應
⑴化學反應中的能量變化,通常主要表現為熱量的變化———吸熱或者放熱。
⑵放熱反應:反應物的總能量大于生成物的總能量的化學反應。
⑶吸熱反應:反應物的總能量小于生成物的總能量的化學反應。
[注]常見的放熱反應和吸熱反應:
(1)放熱反應
①燃燒反應②中和反應③物質的緩慢氧化④金屬與水或酸反應⑤部分化合反應