基于深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)教學(xué)

一、案例背景

“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”的內(nèi)容是建立化學(xué)知識(shí)體系的關(guān)鍵，能夠幫助學(xué)生將各部分知識(shí)融會(huì)貫通，形成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的過(guò)程中，學(xué)生將有機(jī)會(huì)參與多元化的教學(xué)活動(dòng)，親身體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化，更深入地理解轉(zhuǎn)化原理。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)了從生活實(shí)際出發(fā)，通過(guò)觀察、比較、分析的方法，使學(xué)生更好地掌握和應(yīng)用本節(jié)知識(shí)。教師作為教學(xué)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者，應(yīng)以新課標(biāo)為導(dǎo)向，立足深度學(xué)習(xí)視域，銜接多樣化的教學(xué)手段，組織學(xué)生在實(shí)踐中掌握知識(shí)，體驗(yàn)從理論到實(shí)踐、再?gòu)膶?shí)踐到理論的認(rèn)知過(guò)程，以此引導(dǎo)學(xué)生多維度、多層面理解化學(xué)原理，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，走進(jìn)更廣闊、絢麗、多彩的化學(xué)世界，達(dá)成深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

二、案例描述

（一）趣味導(dǎo)入

師：同學(xué)們，請(qǐng)大家觀看一段火災(zāi)的視頻。發(fā)生火災(zāi)的原因是什么呢？

（教師播放火災(zāi)視頻）

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

師：很好，那燃燒過(guò)程中發(fā)生了什么變化呢？

生：燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出能量，表現(xiàn)為熱量釋放。

師：你說(shuō)得對(duì)。那么，所有的化學(xué)反應(yīng)都會(huì)釋放熱量嗎？

生：不是，有些反應(yīng)會(huì)吸收熱量。

師：很好，今天我們將深入探討化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，特別是吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的本質(zhì)。

（二）實(shí)驗(yàn)探索

師：同學(xué)們，今天我們要進(jìn)行兩個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。首先，我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是教材中圖6-1提到的鹽酸與鎂反應(yīng)前后溶液的溫度變化。接下來(lái)，請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。具體見(jiàn)表1。

（教師科學(xué)劃分小組，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡視）

師：大家注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并記錄溶液溫度的變化。同學(xué)們有觀察到哪些現(xiàn)象嗎？

生A：老師，我看到鎂條放入試管后，有大量氣泡產(chǎn)生，溶液溫度也升高了。

師：非常好。接下來(lái)，我們進(jìn)行教材中圖6-2提到的化學(xué)反應(yīng)吸熱使燒杯與木片間的水凝結(jié)成冰的實(shí)驗(yàn)。具體見(jiàn)表2。

師：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家回顧一下這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，并思考以下問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)6-1和實(shí)驗(yàn)6-2中，反應(yīng)前后的溫度變化說(shuō)明了什么？（2）化學(xué)反應(yīng)中通常會(huì)伴隨能量的變化，那么，如何判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)呢？

生：實(shí)驗(yàn)6-1中，鎂條與鹽酸反應(yīng)的過(guò)程中，有大量氣泡產(chǎn)生，溶液溫度升高，所以這個(gè)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

生：實(shí)驗(yàn)6-2中，氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)的過(guò)程中，有大量水蒸氣產(chǎn)生，燒杯與木片之間的水凝結(jié)成冰，所以這個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

師：非常好，同學(xué)們已經(jīng)抓住了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的關(guān)鍵點(diǎn)。那么我們?cè)撊绾闻袛嘁粋€(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)呢？

生：化學(xué)反應(yīng)中通常會(huì)伴隨能量的變化，有的反應(yīng)會(huì)釋放熱量，有的反應(yīng)會(huì)吸收熱量。我們是不是可以通過(guò)測(cè)量反應(yīng)過(guò)程中的溫度變化來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)呢？

師：是的，我們可以根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中的溫度變化來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。如果溫度升高，那么反應(yīng)就是放熱反應(yīng);如果溫度降低，那么反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)。

生：老師，那我們能不能說(shuō)化學(xué)反應(yīng)都伴隨能量的變化呢？

師：是的?；瘜W(xué)反應(yīng)中通常會(huì)伴隨能量的變化。接下來(lái)，請(qǐng)大家思考一個(gè)問(wèn)題：為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？

生：老師，是不是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和形成所導(dǎo)致的？

師：這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得很好。判斷化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵斷裂和形成所導(dǎo)致的能量變化，可以通過(guò)鍵能來(lái)進(jìn)行分析。鍵能是指破壞1 mol化學(xué)鍵所需的能量，通常是指氣體分子中的鍵能。在化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量，而化學(xué)鍵形成時(shí)則會(huì)釋放能量。因此，我們可以通過(guò)比較反應(yīng)物和生成物中化學(xué)鍵的鍵能大小，來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量和吸收的能量之間的關(guān)系。

例如，在鎂條與鹽酸反應(yīng)的過(guò)程中，鎂原子與氯原子之間形成化學(xué)鍵（氯化鎂分子中的化學(xué)鍵），會(huì)釋放出能量;而氫原子與氧原子之間形成化學(xué)鍵（水分子中的化學(xué)鍵），也會(huì)釋放出能量。因此，在這個(gè)反應(yīng)中，釋放的能量多于吸收的能量，所以鎂條與鹽酸反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)。又如，在氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)過(guò)程中，鋇原子與氧原子之間形成化學(xué)鍵（氧化鋇分子中的化學(xué)鍵），會(huì)吸收能量;而氮原子與氫原子之間形成化學(xué)鍵（氨分子中的化學(xué)鍵），也會(huì)吸收能量。因此，在這個(gè)反應(yīng)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(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)。

教師小結(jié)：通過(guò)以上分析，我們可以得出結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)的吸熱和放熱性質(zhì)取決于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵斷裂和形成所導(dǎo)致的能量變化。如果釋放的能量多于吸收的能量，那么反應(yīng)就是放熱反應(yīng);如果吸收的能量多于釋放的能量，那么反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)。

（三）化學(xué)反應(yīng)與能源利用

師：同學(xué)們知道人類(lèi)利用化學(xué)反應(yīng)始于什么嗎？

生：始于火的發(fā)現(xiàn)。

師：沒(méi)錯(cuò)。早期以樹(shù)枝、雜草為主要能源，那么現(xiàn)代社會(huì)的能源有哪些呢？

生：煤、石油和天然氣……

師：回答得很對(duì)?；剂系娜紵^(guò)程中會(huì)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(shí)，其中的碳元素與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳并釋放出熱量。這個(gè)過(guò)程可以給我們提供生活和生產(chǎn)所需的能量。同學(xué)們覺(jué)得這會(huì)對(duì)我們的環(huán)境造成影響嗎？

生：化石燃料的燃燒會(huì)對(duì)環(huán)境有很大影響。比如，煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生煙塵、硫氧化物和氮氧化物等污染物，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。另外，化石燃料的燃燒還會(huì)排放大量的二氧化碳，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇，對(duì)全球氣候產(chǎn)生不良影響。

師：那我們?cè)撛趺崔k呢？如何解決這些問(wèn)題？

生：解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵在于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和污染物排放的控制。我們可以發(fā)展清潔能源來(lái)替代化石燃料，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等?/p>

生：我們還可以通過(guò)技術(shù)手段減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染物，如采用脫硫脫硝技術(shù)來(lái)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(xué)生分組討論）

生：太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部核聚變反應(yīng)釋放出的巨大能量，我們可以通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。

生：風(fēng)能是空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。

師：沒(méi)錯(cuò)，新能源是未來(lái)能源發(fā)展的新方向。我們要加強(qiáng)新能源的開(kāi)發(fā)，有效地利用能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（四）總結(jié)和作業(yè)布置

師：同學(xué)們，現(xiàn)在我們來(lái)回顧一下本節(jié)課的內(nèi)容。首先，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解了化學(xué)反應(yīng)和能量的變化，了解了放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，接著，探討了不同時(shí)期人類(lèi)利用化學(xué)反應(yīng)中的能源變化，繼而探討了化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，以及如何通過(guò)發(fā)展新能源和減少污染物排放來(lái)解決這些問(wèn)題。最后，我們討論了如何有效地利用能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。希望同學(xué)們通過(guò)學(xué)習(xí)，能對(duì)化學(xué)反應(yīng)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(hù)環(huán)境，為我們的美好家園貢獻(xiàn)自己的力量。

師：今天的作業(yè)如下：（1）查閱資料，了解一種新能源的特點(diǎn)和利用方式。（2）選做：設(shè)計(jì)一則關(guān)于節(jié)能減排的公益廣告。希望大家通過(guò)完成作業(yè)，加深對(duì)能源問(wèn)題的理解和認(rèn)識(shí)。

三、案例反思

本節(jié)課的主要內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，特別是吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的本質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索和案例分析，讓學(xué)生了解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化規(guī)律，以及如何判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)反應(yīng)與能源利用的關(guān)系，以及如何有效利用能源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

本節(jié)課采用了多種教學(xué)方法，包括實(shí)驗(yàn)探索、案例分析、小組討論等，使學(xué)生在多種教學(xué)活動(dòng)中積極參與，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，達(dá)到了深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)探索環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解了鎂條與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生積極參與，觀察到了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。在案例分析環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和溫度變化，掌握了判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)的方法。在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生積極參與討論，分享了自己的觀點(diǎn)和想法，了解到了化學(xué)反應(yīng)與能源利用的關(guān)系，提高了對(duì)能源問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

總體來(lái)說(shuō)，本節(jié)課的教學(xué)效果較好，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中積極參與，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。但在教學(xué)過(guò)程中還存在一些不足，需要在今后的教學(xué)中加以改進(jìn)：（1）在實(shí)驗(yàn)探索環(huán)節(jié)中，部分學(xué)生因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)操作不夠熟練，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我會(huì)在以后的教學(xué)中增加實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)和演示，以幫助學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)操作能力。通過(guò)詳細(xì)的演示和指導(dǎo)，學(xué)生可以更好地掌握實(shí)驗(yàn)技巧，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。（2）在案例分析環(huán)節(jié)，部分學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原理理解不夠深入。基于此，我會(huì)在課堂上詳細(xì)闡述能量變化的原理，并通過(guò)具體的例子幫助學(xué)生理解。這樣，學(xué)生就能更好地掌握化學(xué)反應(yīng)中的能量變化規(guī)律，從而提高他們分析案例的能力。（3）在小組討論環(huán)節(jié)，部分學(xué)生參與度不高，發(fā)言較少。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我可以適當(dāng)引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言，提高他們的參與度。比如，通過(guò)提出有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生的思考，鼓勵(lì)他們表達(dá)自己的觀點(diǎn)。又或者對(duì)小組討論的過(guò)程進(jìn)行有效的掌控，確保每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)發(fā)表自己的看法。

總之，通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)中能量變化規(guī)律有了更深入的了解，對(duì)能源問(wèn)題有了更多元的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。在今后的教學(xué)中，我還應(yīng)該不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展提供更好的教育環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)更深入、絢麗、廣闊的化學(xué)世界。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區(qū)漢濱高級(jí)中學(xué)）

編輯：趙文靜

作者簡(jiǎn)介：杜小杰（1980—），男，陜西安康人，本科，一級(jí)教師，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。