摘 要：認識化學反應中能量變化的本質及應用是發(fā)展學生認識化學反應視角的重要內容.本課例以任務驅動，注重發(fā)展學生認識化學反應的物質視角和能量視角，通過火的發(fā)現(xiàn)、實驗探究建立化學反應中能量變化的感性認識，再結合初中化學中水的分解微觀示意圖進行宏觀認識和微觀解釋，討論解決能源危機的方法和化學與職業(yè)相關內容.在真實情境問題的解決中建立認識化學反應的物質視角和能量視角，并提升學生宏觀認識和微觀解釋的能力，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

關鍵詞：認識角度;能量變化;高中化學

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2023）21-0116-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡介：王艷（1993-），女，貴州省遵義人，碩士，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出發(fā)展學生認識化學反應的基本角度，形成基本觀念.認識化學反應可以實現(xiàn)化學能與其他能量形式的轉化，體會提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性.

1 教學主題內容分析

人教版高中化學必修第2冊第六章第一節(jié)《化學反應與能量變化》包括化學反應中的熱能和電能.對于化學反應中的熱能，側重揭示能量變化的本質，并探討其與社會、生產(chǎn)生活的聯(lián)系.利用實驗并結合化學反應中熱能研究與利用的歷史，從學生已有的學科知識和生活經(jīng)驗引出新知，在實驗事實的宏觀體驗基礎上，為理論分析提供事實依據(jù).通過初中化學反應宏觀特征“生成了新物質，其微觀實質是反應物分子舊鍵斷裂為原子，生成物原子新鍵形成為分子”的基礎視角，結合必修第1冊中化學鍵的相關基礎，引導學生從宏觀和微觀兩個角度理解化學反應過程中能量變化的本質，并建立認識化學反應的物質視角和能量視角.

2 教學目標

2.1 通過動手實驗感受化學反應中的能量變化，發(fā)展認識化學反應的認識視角，樹立物質變化中伴隨能量變化的觀念，初步學習科學探究方法.

2.2 能從宏觀反應物與生成物所具有的能量角度判斷，并從微觀化學鍵的斷裂與形成兩個角度理解化學反應中能量變化的主要原因，結合相關數(shù)據(jù)進行簡單定量計算，提升證據(jù)推理能力.

2.3 通過查閱資料，了解人類在生產(chǎn)生活中對化學反應中能量變化的利用情況、交流化石能源在人類發(fā)展中的作用和社會發(fā)展與能源需求的關系，了解節(jié)能和開發(fā)新能源的意義和方法，了解化學與職業(yè)相關內容，培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任.

3 教學流程（如圖1所示）

4 教學過程

4.1 學習任務一：結合生產(chǎn)生活實例感受化學反應中的能量變化

【情境引入】火——人類利用化學反應中能量變化的開始.

【教師提問】是不是只有燃燒才能放熱？是不是所有的化學反應都是放熱呢？

【介紹】從發(fā)現(xiàn)火這種自然現(xiàn)象到利用科學的化學實驗方法認識化學本質，到調控和利用化學反應，正是人類的強大智慧的體現(xiàn).

【過渡】按照科學家們的思路，從能量變化的視角再次認識化學反應.

【設計意圖】從課本內容擴展，學生在活動中體會化學學科價值，充分感受化學服務于生產(chǎn)生活的重要意義.認識化學研究的思路，體會化學研究中科學的實驗與認識化學本質對于人類調控和利用化學反應有重要價值.

4.2 學習任務二：宏觀視角探究化學反應中的能量變化的原因

4.2.1 活動一：感受化學反應中的能量變化

【學生實驗】記錄實驗現(xiàn)象并匯報交流.

【介紹】化學反應的熱量變化不僅可以通過觀察現(xiàn)象和用溫度計測量溫度，還可以通過以下方式.

【播放視頻】【介紹】利用熱成像技術呈現(xiàn)化學反應中的溫度變化的過程，通過溫度傳感器實時監(jiān)測反應中的溫度變化等.

【展示】在實驗室錄制的溫度變化趨勢圖.

【設計意圖】引導學生從生活經(jīng)驗認識上升到用化學的視角看待問題，建立化學認識角度.引導學生對溫度測量的思路，認識溫度監(jiān)測的多種方法，通過宏觀上的直接體驗，為后續(xù)理論分析提供事實依據(jù).

4.2.2 活動二：結合實驗事實判斷反應物與生成物所具有的能量，形成概念

【教師提問】結合實驗分析化學反應發(fā)生時使環(huán)境溫度升高或使環(huán)境溫度降低的原因是什么呢？

【教師追問】物質本身具有一定能量且能量變化過程中是遵循能量守恒定律的，在圖中畫出反應后生成物可能的能量.

【學生討論】請小組代表上臺分享并解釋原因，組間評價.

【板書】建構認識能量變化的宏觀視角.

【設計意圖】認識除了燃燒，其他化學反應發(fā)生時也伴隨著能量變化，能量變化的主要形式表現(xiàn)為熱能，樹立物質變化中伴隨能量變化的觀念［1］.通過繪制圖像，外顯學生思維難點，形象地從物質能量角度認識化學反應中能量變化的原因.從物質能量的角度進行宏觀判斷.

4.3 學習任務三：從微觀化學鍵的斷裂與形成視角理解能量變化的本質

【教師展示】初中課本九年級上冊66頁有關于水的分解微觀示意圖（如圖2所示）.

圖2 水分解微觀圖

【教師提問】這兩個中間過程與化學反應有何關系呢？

【動畫演示】【追問】水分解需要較高溫度以提供能量的作用是什么呢？

【學生分析】分解過程實質是化學鍵被破壞即舊鍵的斷裂，結合過程實質是新鍵的形成過程，這兩個過程是如何影響化學反應的吸、放熱的呢？

動畫模擬：

【遷移應用】氫氣與氯氣一定條件下會反應生成氯化氫，該反應為放熱反應.從物質本身的能量和化學鍵斷裂與形成的角度認識該反應，并在圖中表示出來.

【學生總結】建構認識化學反應中能量變化的微觀視角.

【設計意圖】充分結合學生初中已學知識，引導學生從微觀角度分析化學反應中能量變化的本質原因，關注學生認識進階，從物質的能量的角度逐步認識化學反應的微觀本質過程，提升證據(jù)推理能力.遷移應用，檢驗學生認識角度的發(fā)展，發(fā)展認識化學反應中能量變化的微觀視角.

4.4 學習任務四：定量認識，發(fā)展微觀視角認識化學反應中能量變化的思路

【師生分析】以上從能量角度和化學鍵角度對化學反應吸放熱進行了解釋，但都是在定性分析，在具體生產(chǎn)生活中，如何選用不同的燃料以滿足不同的生產(chǎn)需求呢？還需要定量比較，請通過提供的數(shù)據(jù)計算理論上1 mol H2與1 mol Cl2反應時放出的能量？

【教師提問】比較化學鍵斷裂吸收的能量和形成化學鍵放出的能量相對大小，簡單定量解釋該反應放熱的原因.

【設計意圖】簡單的定量分析過程，發(fā)展學生從微觀化學鍵的斷裂和形成視角認識化學反應中能量變化的思路.為選擇性必修1的內容奠定基礎，滿足不同層次學生的認識水平［2］.

4.5 學習任務五：認識目前存在的能源問題，體會節(jié)能的重要性和必要性

【教師提問】目前化石燃料作為人類利用最多的常規(guī)能源，目前主要面臨哪些問題？如何解決？誰來解決？

【學生討論】貴州省正安縣有豐富的頁巖氣資源，可以高效利用.如果你成為一名化學科研工作者，你就能利用化學及相關知識開發(fā)新能源，如果你能成為一名環(huán)境保護工程師，你就能檢測環(huán)境中存在的問題并尋找解決措施.

【教師追問】如何制作一個夏天用于降溫的冰袋？

【師生歸納總結】神州十三號返航中的化學反應能量變化價值.

【設計意圖】引導學生對社會熱點問題作出正確的評價，體現(xiàn)化學學科的社會價值，發(fā)展科學態(tài)度與社會責任核心素養(yǎng).學生關注化學與職業(yè)相關信息，激發(fā)學生學習興趣，為學生的職業(yè)規(guī)劃打下基礎.化學原理最終用于服務生活，感受化學的美好，增強民族自豪感.

5 教學反思5.1 本節(jié)課注重學生認識視角的建立，將從生活經(jīng)驗、化學實驗等認識物質變化還伴隨著能量變化，引導學生從微觀和宏觀兩個角度理解化學反應過程中能量變化的本質.

5.2 從人類發(fā)現(xiàn)利用火到火箭發(fā)射、自熱火鍋、醫(yī)用冰袋、神州十三號返航等創(chuàng)設真實情境，通過實驗和相關理論作為證據(jù)分析化學反應吸放熱的原因，再到如何制作冰袋，教學中注重真實情境的創(chuàng)設.

5.3

本節(jié)課共設計了三個大的學習任務，在任務一中突出宏觀辨識、證據(jù)推理.任務二從化學鍵的斷裂與形成角度定性、定量解釋能量變化的原因，突出微觀探析、變化觀念.通過任務三了解能源問題及化學與職業(yè)在解決這些問題中的價值，通過冷敷袋的制作思路分析體會化學反應中能量變化的應用價值，突出社會責任與學科價值.

參考文獻：

［1］ 于少華，王磊，支瑤.發(fā)展學生認識角度和深度的化學教學轉變：以“化學反應原理”模塊為例［J］.化學教育，2015，36（03）：14-18.

［2］ 鄭長龍.核心素養(yǎng)導向的化學教學設計［M］.北京：人民教育出版社，2021.

［責任編輯：季春陽］