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        手持技術(shù)運(yùn)用于化學(xué)能與熱能教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)

        2016-08-01 11:40:18關(guān)沙妹衷明華
        新課程·下旬 2016年6期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)設(shè)計(jì)

        關(guān)沙妹 衷明華

        摘 要:手持技術(shù)是一種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),它可以將理科教材中的實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。在人教版必修2化學(xué)能與熱能教學(xué)中,有三個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯,熱效應(yīng)很難通過普通儀器測(cè)量,因此,運(yùn)用手持技術(shù)來測(cè)量化學(xué)能與熱能中的三個(gè)實(shí)驗(yàn),并將數(shù)據(jù)投影出來,操作簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)豐富,圖表直觀明晰,從而改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,提高了教學(xué)質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:手持技術(shù);化學(xué)能與熱能;教學(xué)設(shè)計(jì)

        一、教材分析

        本課為人教版高中化學(xué)必修2第二章第一節(jié)“化學(xué)能與熱能”的第2課時(shí)。化學(xué)能對(duì)人類的重要性決定了本章學(xué)習(xí)的重要性。在初中化學(xué)中,學(xué)生從燃料的角度對(duì)“化學(xué)與能源”有了初步認(rèn)識(shí),在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中,學(xué)生將從科學(xué)概念層面和定量角度深入地學(xué)習(xí)。因此,本章內(nèi)容既是對(duì)初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展,又為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定了必要的基礎(chǔ)。手持技術(shù),是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套軟件組成的定量采集和處理數(shù)據(jù)系統(tǒng),能與計(jì)算機(jī)連接完成各種后期處理的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中引入手持技術(shù),能促使學(xué)生了解先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),獲得科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,形成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。

        二、學(xué)情分析

        在初中,學(xué)生知道化學(xué)反應(yīng)能夠制造新物質(zhì),知道某些具體反應(yīng)是放熱或吸熱反應(yīng),通過高一上學(xué)期實(shí)驗(yàn)課的訓(xùn)練,學(xué)生有一定的實(shí)驗(yàn)觀察和動(dòng)手能力,但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的表述能力還需提高。學(xué)生對(duì)生活現(xiàn)象熟悉但好奇,渴望利用所學(xué)知識(shí)去解決生活中的問題,因此以熱水袋爆炸視頻作為課的開始,更能吸引學(xué)生的注意力。

        三、教學(xué)目標(biāo)

        1.知識(shí)與技能

        形成吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的概念,掌握化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的判斷方法;了解多功能手持分析儀的使用。

        2.過程與方法

        通過投影的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖,學(xué)生感受化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,形成吸熱和放熱反應(yīng)的概念;通過多功能手持分析儀的使用,會(huì)用定量的方法研究化學(xué)問題。

        3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

        通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和情感;通過新聞視頻進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注新聞、關(guān)注社會(huì)的習(xí)慣,進(jìn)一步養(yǎng)成辯證看待與化學(xué)能有關(guān)的社會(huì)和生活問題的習(xí)慣。

        4.教學(xué)重難點(diǎn)

        化學(xué)反應(yīng)中的能量變化;化學(xué)反應(yīng)吸熱和放熱的原因及判斷方法。

        5.教法分析

        本課在“雙主互動(dòng)式”課堂教學(xué)模式下,主要采用情境教學(xué)法與實(shí)驗(yàn)促學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)法。

        6.學(xué)法分析

        這節(jié)課在指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力方面主要采取:在教師情境教學(xué)法引導(dǎo)下,利用“雙主互動(dòng)式”教學(xué)模式,學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、觀察、總結(jié)。

        四、教學(xué)流程

        采用“雙主互動(dòng)式”課堂教學(xué)模式,體現(xiàn)學(xué)生的主體性。

        五、教學(xué)過程

        [設(shè)置情境]播放新聞視頻——2014年12月5日,廣東一戶人家在為電熱水袋充電時(shí),電熱水袋突然爆炸!

        [思考]為什么電熱水袋會(huì)爆炸?

        (學(xué)生根據(jù)提示思考、討論)

        [講解]電熱水袋加有鐵粉,使水能夠?qū)щ?,產(chǎn)生大量熱。電熱水袋內(nèi)有一個(gè)溫控器,當(dāng)水溫到一定溫度時(shí)會(huì)自動(dòng)斷電,保證安全。當(dāng)熱水袋溫控器失靈時(shí),內(nèi)部液體不斷加熱、汽化,產(chǎn)生的巨大壓力可導(dǎo)致袋體爆炸。

        設(shè)計(jì)意圖:從生活中走進(jìn)化學(xué),拉近學(xué)科知識(shí)與生活的距離;進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注新聞、關(guān)注社會(huì)的習(xí)慣,感受化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

        [講解]此外,有一種前期暖手袋和我們化學(xué)密切相關(guān)。內(nèi)部液體是過飽和溶液醋酸鈉(CH3COONa)。由于過飽和溶液的濃度太高,液體不穩(wěn)定。當(dāng)扭曲內(nèi)部金屬片時(shí),產(chǎn)生的輕微震動(dòng)便足以使溶質(zhì)結(jié)晶,變成較穩(wěn)定的固體,而該過程放熱,暖手袋開始暖起來。在熱水泡時(shí),溶質(zhì)的可溶性增加。在溶解的過程中,溶質(zhì)進(jìn)行吸熱反應(yīng),再次成為過飽和溶液,以此循環(huán)使用。

        設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生初步建立化學(xué)反應(yīng)與能量之間有關(guān)系的思想。

        [引導(dǎo)]在剛剛的例子中發(fā)生了化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,那它具體是怎樣轉(zhuǎn)化的?我們通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)來體會(huì)。

        [講解]多功能分析儀及其使用。

        [演示實(shí)驗(yàn)2-1]鹽酸與鋁片反應(yīng),通過手持分析儀接通電腦,將實(shí)驗(yàn)溫度變化在投影幕上顯示出來。

        [問題討論](1)鋁與鹽酸反應(yīng)方程式。(2)鋁條為什么要打磨?(3)通過實(shí)驗(yàn)?zāi)隳軌虻贸鍪裁唇Y(jié)論?

        (學(xué)生觀察并描述現(xiàn)象,書寫化學(xué)方程式,得出結(jié)論:鹽酸與鋁片的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。)

        設(shè)計(jì)意圖:讓實(shí)驗(yàn)中很難觀測(cè)的溫度變化轉(zhuǎn)為大量數(shù)據(jù);向?qū)W生引進(jìn)現(xiàn)代新興技術(shù),使學(xué)生感受現(xiàn)代技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用。

        [演示實(shí)驗(yàn)2-2]Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)。

        (學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。)

        [思考與交流]兩種反應(yīng)物為什么需要研磨并用玻璃棒攪拌?通過實(shí)驗(yàn),你能得出什么結(jié)論?

        (學(xué)生根據(jù)教師提示思考,討論,學(xué)生回答。)

        [講解小結(jié)]研磨藥品、攪拌能增大反應(yīng)物接觸面積加快反應(yīng);金屬與酸反應(yīng)是放熱反應(yīng);Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體是吸熱反應(yīng)。

        [追問]酸與堿的中和反應(yīng)是放熱的還是吸熱的呢?

        [分組實(shí)驗(yàn)2-3]酸堿中和反應(yīng)。

        (學(xué)生分小組合作動(dòng)手實(shí)驗(yàn),觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,寫化學(xué)方程式。組長(zhǎng)上臺(tái)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)論及存在的疑惑,教師同學(xué)一起解決。)

        [教師講解]幾個(gè)小組氫氧化鈉和鹽酸的用量雖然不同,但反應(yīng)物換算成物質(zhì)的量表示,當(dāng)反應(yīng)中氫離子與氫氧根離子的量相等,生成水的量相等,放出的熱量相等。

        設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?;培養(yǎng)學(xué)生從定量的角度認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)是放熱反應(yīng);通過手持分析儀的使用,培養(yǎng)學(xué)生從定量的角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)中能量的變化。

        [引出]中和熱:酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水所釋放的熱量稱為中和熱。

        [追問]反應(yīng)條件(加熱)與反應(yīng)吸熱和放熱有什么必然的關(guān)系?

        [思考與交流]根據(jù)上述三個(gè)實(shí)驗(yàn),思考凡經(jīng)加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)嗎?

        (學(xué)生討論,提出猜想,教師啟發(fā)得出結(jié)論:沒有必然關(guān)系。)

        [小結(jié)]在化學(xué)反應(yīng)中,把最終表現(xiàn)為吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)。

        在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物總能量大于生成物總能量的反應(yīng)叫做放熱反應(yīng)。

        [思考與交流]常見的吸熱和放熱反應(yīng)有哪些?

        (學(xué)生思考,交流,舉手回答。)

        [歸納小結(jié)]常見的放熱反應(yīng):所有的燃燒反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、大多數(shù)的化合反應(yīng)、金屬與水或酸的反應(yīng)、生石灰和水反應(yīng)。

        常見的吸熱反應(yīng):晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)、大多數(shù)的分解反應(yīng)、以H2、CO、C為還原劑的氧化還原反應(yīng)。

        設(shè)計(jì)意圖:進(jìn)行知識(shí)的梳理,讓學(xué)生養(yǎng)成新舊知識(shí)的聯(lián)系。

        [課堂小結(jié)]講了中和熱、吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念。常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。

        設(shè)計(jì)意圖:對(duì)本節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行總結(jié),幫助學(xué)生形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

        六、教學(xué)反思

        本節(jié)課以手持技術(shù)運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)為創(chuàng)新特點(diǎn),學(xué)生能體會(huì)科學(xué)探究的過程,學(xué)習(xí)手持技術(shù)的使用。手持技術(shù)是一種與現(xiàn)代科學(xué)密切相關(guān)的新興技術(shù),具有便捷、直觀、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn),是實(shí)驗(yàn)改革和發(fā)展的有效手段。通過手持分析儀將不直觀的溫度變化轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)投影出來,既體現(xiàn)了新一輪基礎(chǔ)教育改革的思想和理念,又符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律。而且手持技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果會(huì)給學(xué)生直觀的數(shù)據(jù)或圖像顯示,更加體現(xiàn)了科學(xué)的準(zhǔn)確性。在本教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生能通過溫度數(shù)據(jù)的變化,計(jì)算出反應(yīng)物質(zhì)的量。而且本設(shè)計(jì)將知識(shí)與生活聯(lián)系起來,播放新聞視頻,學(xué)生興趣度較高,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

        參考文獻(xiàn):

        鐘永輝.“化學(xué)能與熱能”教學(xué)設(shè)計(jì)案例[J].化學(xué)教育,2010.

        編輯 楊國(guó)蓉

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