胡燁麗 包朝龍

凸顯主體強(qiáng)化引導(dǎo)
——以蘇教版“化學(xué)反應(yīng)的方向”說課為例

胡燁麗1包朝龍2

（1北侖中學(xué)浙江寧波315800；2鄞州中學(xué)浙江寧波315101）

通過分析說課的基本功能及一般框架，結(jié)合“化學(xué)反應(yīng)的方向”說課案例，展示說課的基本思路和方法，提出說課應(yīng)凸顯學(xué)生主體性，強(qiáng)化教師引導(dǎo)性。

說課；主體；引導(dǎo)

2014年10月22～24日，筆者有幸代表浙江省參加了在湖北武漢舉行的全國高中化學(xué)說課評(píng)比并獲得一等獎(jiǎng)?，F(xiàn)將點(diǎn)滴體會(huì)整理成稿，與大家交流。

說課是教師在充分備課的基礎(chǔ)上，面對(duì)其他教師表述一節(jié)課的教學(xué)理念、課程標(biāo)準(zhǔn)、教法學(xué)法、教學(xué)流程，并闡明這一設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性，以實(shí)現(xiàn)相互交流、共同提高［1］。本次說課評(píng)比的時(shí)間要求為10～15分鐘，為避免說課內(nèi)容過繁，筆者對(duì)傳統(tǒng)的說課框架進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，說課的教學(xué)流程設(shè)計(jì)始終圍繞學(xué)生的疑問展開，凸顯學(xué)生主體性，強(qiáng)化教師引導(dǎo)性。現(xiàn)將說課案例展示如下。

“化學(xué)反應(yīng)的方向”說課案例

一、說教學(xué)思考

1．教材分析

“化學(xué)反應(yīng)的方向”選自蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》［2］專題2第二單元“化學(xué)反應(yīng)的方向和限度”。本專題教學(xué)內(nèi)容包括三個(gè)方面：化學(xué)反應(yīng)速率、方向與限度。速率和限度在《化學(xué)2》中都有所涉及，至于方向，課標(biāo)對(duì)此提出的要求為［3］：“能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向”。而教材之所以在原有版本上增加了此塊內(nèi)容是出于對(duì)知識(shí)全面性、完整性及學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)深廣度的考慮，畢竟反應(yīng)方向是反應(yīng)限度研究的基礎(chǔ)，確定了反應(yīng)的方向后研究該反應(yīng)的限度才具有現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向承接專題一化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，鋪墊本專題下一單元化學(xué)平衡的移動(dòng)，因此本節(jié)內(nèi)容在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中起到了承上啟下的作用。

2．學(xué)情分析

（1）知識(shí)儲(chǔ)備：高二學(xué)生已有一定的生活經(jīng)驗(yàn)和化學(xué)知識(shí)，這些有助于學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的認(rèn)識(shí)進(jìn)行概括整合。另外《化學(xué)2》和《化學(xué)反應(yīng)原理》中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的內(nèi)容也有助于學(xué)生從焓變的角度理解判斷反應(yīng)方向。

（2）學(xué)生特點(diǎn)：高二學(xué)生已初步具備一定的分析問題與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)探究的能力，能夠較為順利地完成從具體到抽象、從宏觀到微觀的思維轉(zhuǎn)換過程。

3．教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能

①知道化學(xué)反應(yīng)存在方向問題，能說出自發(fā)反應(yīng)的含義；

②能說出熵的含義，會(huì)定性判斷化學(xué)反應(yīng)前后熵的變化情況，理解放熱、熵增有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；

③能初步利用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。

（2）過程與方法

①由自然現(xiàn)象通過類比、遷移、歸納、概括等方法學(xué)習(xí)化學(xué)概念，構(gòu)建新知識(shí)；

②通過已有知識(shí)及日常生活中的體驗(yàn)，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀

①通過大量實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，體驗(yàn)熵變的意義，建立生活中自然現(xiàn)象與熵的聯(lián)系；

②通過從現(xiàn)象分析到理論探究，體會(huì)事物的發(fā)展變化常受多種因素的制約。

著力突出的是過程與方法中由自然現(xiàn)象通過類比、遷移、歸納、概括等方法學(xué)習(xí)化學(xué)概念，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。

4．教學(xué)重難點(diǎn)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)確立的基本要求，確定本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)方向的判斷。

根據(jù)教材所呈現(xiàn)的內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)的思維規(guī)律及特點(diǎn)，確定本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)是自發(fā)反應(yīng)的概念和對(duì)熵變的理解。

5．教法學(xué)法分析

6．教學(xué)思路設(shè)計(jì)

知識(shí)線：以“自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)（即焓變與熵變的影響）”為線索，以“熵增原理”為設(shè)計(jì)的著力點(diǎn)，研究自發(fā)反應(yīng)的特征。

方法線：以大量事實(shí)為概念支架，通過討論法、概括歸納法、類比遷移法等常用教學(xué)方法將新的知識(shí)吸納到原有認(rèn)知框架中。

情感線：以“21世紀(jì)金屬”鈦的冶煉為疑點(diǎn)，通過課堂首尾呼應(yīng)，突出化學(xué)源于生活，服務(wù)于生活。

二、說教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引入課題——化學(xué)反應(yīng)的方向、自發(fā)反應(yīng)

播放視頻鈦的用途，引出“21世紀(jì)金屬”鈦的冶煉。介紹科學(xué)家從發(fā)現(xiàn)鈦元素到第一次制得純凈的鈦經(jīng)歷了一百余年（TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g）TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti）。原因是第一步反應(yīng)在任何溫度下都不發(fā)生，而其逆向反應(yīng)，TiCl4與O2卻能在一定溫度下反應(yīng)生成TiO2。通過該工業(yè)制鈦的例子學(xué)生感知到化學(xué)反應(yīng)具有方向性。

接著展示瀑布圖片（圖1）和水車灌溉圖片（圖2），通過對(duì)比“高水低流”的自發(fā)過程及“低水高流”需要外界做功的過程，學(xué)生不難體會(huì)自發(fā)與非自發(fā)，并通過結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)列舉出自然界中存在的其他自發(fā)現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，我引導(dǎo)學(xué)生通過類比、遷移等方法共同得出自發(fā)反應(yīng)的概念。此概念中的“外界幫助”對(duì)學(xué)生而言是一個(gè)難點(diǎn)，我啟發(fā)學(xué)生通過對(duì)比H2在O2中燃燒生成H2O是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，而H2O電解產(chǎn)生H2和O2是一個(gè)非自發(fā)反應(yīng)，幫助學(xué)生提煉出加熱、點(diǎn)燃等條件不屬于外界幫助，通電才是外界幫助。另外，結(jié)合學(xué)生熟悉的光合作用——植物只有借助光照才能將CO2與H2O合成葡萄糖，而葡萄糖在體內(nèi)的氧化是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，學(xué)生體會(huì)光照也是一種外界幫助。該環(huán)節(jié)通過生活經(jīng)驗(yàn)遷移學(xué)習(xí)新知識(shí)，使抽象知識(shí)形象化。

圖1 瀑布

圖2 水車灌溉

環(huán)節(jié)二：體驗(yàn)活動(dòng)，探究質(zhì)疑——焓變對(duì)自發(fā)過程的影響

了解了自發(fā)反應(yīng)的概念后，繼續(xù)結(jié)合瀑布圖片，提問學(xué)生水為什么會(huì)自發(fā)地從高處流向低處？學(xué)生自然能想到是能量變化對(duì)其自發(fā)過程產(chǎn)生了影響。以此為鋪墊進(jìn)入環(huán)節(jié)二焓變的學(xué)習(xí)。

通過課本“你知道嗎”欄目中的四個(gè)反應(yīng)，學(xué)生歸納概括得出這些自發(fā)反應(yīng)的共同特點(diǎn)：ΔH＜0反應(yīng)自發(fā)。

該環(huán)節(jié)采用類比的方法從大自然角度遷移到化學(xué)反應(yīng)角度，通過抽象概括等方法說明放熱，反應(yīng)自發(fā)。

這時(shí)，學(xué)生自然會(huì)想：吸熱反應(yīng)就不能自發(fā)嗎？這給我安排Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)（圖3）提供了契機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)，從而對(duì)ΔH＜0反應(yīng)才能自發(fā)的結(jié)論產(chǎn)生質(zhì)疑。該環(huán)節(jié)采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法例舉反例明確焓變僅是判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的依據(jù)之一，但不是唯一依據(jù)。即從特殊到一般進(jìn)行概括時(shí)，要避免歸納的擴(kuò)大化。

圖3Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)

環(huán)節(jié)三：師生互動(dòng)，探究新知——熵變對(duì)自發(fā)過程的影響

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)建立起有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在學(xué)生疑惑的是：什么因素促使吸熱反應(yīng)自發(fā)了呢？為解決學(xué)生的疑問，我將帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入環(huán)節(jié)三的學(xué)習(xí)，也是本堂課第二個(gè)難點(diǎn)的學(xué)習(xí)，將采用四個(gè)步驟來突破此難點(diǎn)。

第1步：通過學(xué)生閱讀課本、觀察“房間變亂”“火柴掉地”的圖片（圖4），引導(dǎo)學(xué)生透過表面現(xiàn)象思考這些自發(fā)過程的共同之處，學(xué)生可以得出它們都是由整齊變得混亂，由有序趨向無序，這時(shí)就自然引出量度一個(gè)體系混亂度的物理量——熵。此時(shí)學(xué)生又會(huì)產(chǎn)生新的困惑：熵的大小如何衡量呢？我再引導(dǎo)學(xué)生同一體系處于有序狀態(tài)時(shí)熵值較小，無序狀態(tài)時(shí)熵值較大。學(xué)生自然得出：在孤立體系中，從有序到無序的過程是一個(gè)熵增的過程。

圖4 房間變亂

圖5 火柴掉地

第2步通過硝酸銨溶解、墨水?dāng)U散、香水香味擴(kuò)散的三個(gè)小實(shí)驗(yàn)（圖6）與學(xué)生交流互動(dòng)，幫助學(xué)生進(jìn)一步感知熵增是一種自發(fā)現(xiàn)象。

圖6 硝酸銨固體溶于水墨水?dāng)U散香水香味擴(kuò)散

第3步結(jié)合圖片水的三態(tài)變化（圖7）及碳酸氫鈉固體受熱分解的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)熵變的判斷方法，通過學(xué)生分組交流討論，教師巡回指導(dǎo)，總結(jié)歸納得出以下三個(gè)結(jié)論：

a．同一物質(zhì)：S（g）＞S（l）＞S（s），

b．產(chǎn)生氣體和氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)：ΔS＞0，

c．溶解過程、擴(kuò)散過程：ΔS＞0。

圖7 水的三態(tài)變化

第4步根據(jù)所得結(jié)論，請(qǐng)學(xué)生判斷下列自發(fā)反應(yīng)的熵變情況（如H2CO3（aq）=CO2（g）+H2O（l）；2NH4Cl（s）+Ba（OH）2·8H2O（s）=2NH3（g）+BaCl2（s）+10H2O（l）；2K（s）+2H2O（l）=2KOH（aq）+H2（g）），使學(xué)生對(duì)熵變有進(jìn)一步的理解，同時(shí)學(xué)生得出結(jié)論、匯報(bào)結(jié)果：ΔS＞0反應(yīng)自發(fā)。

總之，此環(huán)節(jié)從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過小實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)熵變的判斷方法。這種層層遞進(jìn)的教學(xué)方式既符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，又使課堂高潮迭起，順利突破第二難點(diǎn)。

但是針對(duì)熵增反應(yīng)自發(fā)的結(jié)論，學(xué)生馬上會(huì)產(chǎn)生新的質(zhì)疑：熵減的反應(yīng)就不能自發(fā)了嗎？我借此機(jī)會(huì)再次組織學(xué)生進(jìn)行分組交流討論，引導(dǎo)學(xué)生舉出反例，得出化學(xué)反應(yīng)也能向著熵減的方向自發(fā)進(jìn)行，于是學(xué)生發(fā)現(xiàn)熵變也不能作為判斷反應(yīng)方向的唯一依據(jù)。至此學(xué)生自然得出要判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。由此進(jìn)入環(huán)節(jié)四綜合判據(jù)的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)四：整合結(jié)論，呼應(yīng)引課——從焓變和熵變的角度綜合判斷反應(yīng)能否自發(fā)

1．請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和已有的生活經(jīng)驗(yàn)，分析以下反應(yīng)在給定溫度下能否自發(fā)進(jìn)行，它們的焓變和熵變是否有利于反應(yīng)自發(fā)。

變化方向ΔHΔS Zn（s）+2HCl（aq）=ZnCl2（aq）+H2（g）6CO2（g）+6H2O（l）→C6H12O6（s）+6O2（g）；ΔH＞0 NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）；ΔH＜0 CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）；ΔH＞0

通過此題目，一方面可以檢測學(xué)生是否學(xué)會(huì)了熵變的判斷方法，另一方面，學(xué)生通過對(duì)此題結(jié)論的分析，總結(jié)得出以下規(guī)律：當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0即兩判據(jù)都有利于反應(yīng)自發(fā)時(shí)，該反應(yīng)恒自發(fā)。相反，當(dāng)兩判據(jù)都不利于反應(yīng)自發(fā)時(shí)，該反應(yīng)恒不自發(fā)。這時(shí)學(xué)生必然想到當(dāng)判據(jù)出現(xiàn)一利一不利時(shí)，反應(yīng)能否自發(fā)呢？面對(duì)學(xué)生的困惑，我引導(dǎo)學(xué)生回憶氯化銨受熱分解的實(shí)驗(yàn)（圖8），根據(jù)氯化銨在試管底部受熱時(shí)自動(dòng)分解產(chǎn)生氨氣和氯化氫，而氨氣和氯化氫在試管上部遇冷又重新化合形成氯化銨的兩個(gè)自發(fā)反應(yīng)，學(xué)生自然得出反應(yīng)能否自發(fā)與體系的溫度有關(guān)：對(duì)于焓增熵增的反應(yīng)，高溫有利于其自發(fā)，對(duì)于焓減熵減的反應(yīng)，低溫有利于其自發(fā)。

為使上述結(jié)論更加直觀，可采用如下所示的圖形表達(dá)法（圖9）。

圖8 氯化銨受熱分解

圖9 焓變、熵變與自發(fā)反應(yīng)的關(guān)系

以上學(xué)生從定性的角度學(xué)習(xí)了綜合焓變和熵變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)，這時(shí)可能會(huì)有學(xué)生提出它們之間是否存在定量的關(guān)系?？紤]到《浙江省教學(xué)指導(dǎo)意見》［4］中對(duì)定量關(guān)系不作要求，我們鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生在課后查閱資料作進(jìn)一步探究。

2．學(xué)習(xí)了綜合判據(jù)后，回顧本課引課環(huán)節(jié)——工業(yè)冶鈦的第一步

TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g）ΔH=161．9 kJ·mol－1ΔS=－38．4 J·mol－1·K－1，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)焓增熵減的恒不自發(fā)反應(yīng)，但是科學(xué)家通過結(jié)合石墨與氧氣的反應(yīng)（2C（石墨）+O2（g）=2CO（g）Δ H=－110．5 kJ·mol－1ΔS=+89．7 J·mol－1·K－1），使得TiO2生成TiCl4的反應(yīng)（TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（石墨）=TiCl4（l）+2CO（g）Δ H=－59．2 kJ·mol－1Δ S=+141．0 J·mol－1·K－1）成了焓減熵增的恒自發(fā)反應(yīng)，最終制得了鈦。通過人類突破鈦的冶煉，學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的方向可以幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)反應(yīng)，于是深深體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的魅力與價(jià)值，感受到人類科技的進(jìn)步，體會(huì)到化學(xué)源于生活，服務(wù)于生活。

以上是四個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)流程。

最后為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生視野，布置課外探究作業(yè)二，請(qǐng)學(xué)生用“熵”的眼光看世界，查閱資料了解熵所涉及的其他幾個(gè)領(lǐng)域（圖10）。

板書設(shè)計(jì)

為突出重點(diǎn)，以簡潔、清晰為原則，設(shè)計(jì)板書如下（圖11）。

圖10 熵涉及的若干領(lǐng)域

圖11 板書

結(jié)語：

本次說課以科學(xué)歸真，藝術(shù)求美，人文向善，技術(shù)創(chuàng)新的課堂教學(xué)理念為指導(dǎo)，在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中充分考慮科學(xué)、藝術(shù)、人文、技術(shù)各自的教育功能。期間，在同課多輪的磨練中，筆者更深深地體會(huì)到由于課堂教學(xué)是一個(gè)受多方面條件制約的動(dòng)態(tài)過程，不同的學(xué)校和班級(jí)有不同的教情和學(xué)情，不同的教學(xué)內(nèi)容有不同的形式和特點(diǎn)，因此說課必須以生為本，從實(shí)際出發(fā)，注重差異性，體現(xiàn)引導(dǎo)的靈活性。

［1］王樹志．學(xué)科教研組教研模式探究［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014，（4）：69

［2］王祖浩主編．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)反應(yīng)原理（必修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2010：42～46

［3］中華人民共和國教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［M］．北京：人民教育出版社，2003：24

［4］浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見［M］．杭州：浙江教育出版社，2012：41

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