《化學世界中的自發(fā)過程》說課稿

陳波  安徽省蕪湖市第十二中學

說課流程：

　　【設計理念】
　　
　　英國著名課程專家斯騰豪斯（LawrenceStenhouse）提出“教師即課程研究者（teachersascurriculumresearchers）”。新課程改革倡導教師參與課程的編制與開發(fā)。本著“教師參與課程與教材的開發(fā)，創(chuàng)造性地使用教科書”的理念，力圖構建“知識、方法、價值觀”有機融合的化學學習內(nèi)容，實現(xiàn)化學課堂“知能情”多方面的育人功能。
　　
　　基于此，本課題的設計主要突出以下幾點：
　　
　　1、以“化學反應中的自發(fā)過程的特征（即焓變與熵變的影響）”為線索，力求在探究過程中將科學本質的“可證偽性”與科學研究中“證明”與“證偽”方法的使用展現(xiàn)給學生，提高學生的科學素養(yǎng)。
　　
　　2、以“熵增原理”為設計的著力點，從簡單的體驗活動中引出“環(huán)境保護與低碳生活”，幫助學生建立正確的人生觀與世界觀，實現(xiàn)化學課堂的育人功能。
　　
　　【課標分析】
　　
　　《普通高中化學課程標準》（簡稱“課標”）倡導高中化學課程以進一步提高學生的科學素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容選擇上力求反映現(xiàn)代化學研究的成果和發(fā)展趨勢，積極關注21世紀與化學相關的社會現(xiàn)實問題。使學生在高中化學課程學習中理解基本的化學概念和原理，認識化學現(xiàn)象的本質，學習實驗研究的方法，學習科學探究的基本方法，提高科學探究能力。聯(lián)系本課題的內(nèi)容，課標內(nèi)容標準要求：“能用焓變和熵變說明化學反應的方向，對生產(chǎn)、生活和自然界中的有關化學變化現(xiàn)象進行合理的解釋”。總體來說，課標對學生學習這部分內(nèi)容的要求主要著眼于拓展學生對化學反應基本原理的認識，為可能的后續(xù)學習以及提高科學素養(yǎng)提供教學上的素材。
　　
　　【教科書分析】
　　
　　本課題位于人教版選修4第二章第四節(jié)，主要涉及用焓變與熵變作為化學反應進行方向的判據(jù)，在科學視野欄目中給出了吉布斯自由能的判定式，其知識屬于化學反應原理范疇。由于焓變和熵變對高中生來說屬于難度較大的內(nèi)容，因此教科書在知識的深度上進行了適度把握，并在編排順序上做了相應考慮，將本節(jié)課題放在本章的最后一節(jié)。另外，為了幫助學生將新的知識吸納到原有認知框架中，教科書設計的實例是從學生的實際生活經(jīng)驗出發(fā)。然而教科書在本節(jié)中沒有設計編寫相應的實驗，學生難以利用直觀鮮明的實驗現(xiàn)象促進相應概念的理解。
　　
　　【學情分析】
　　
　　從本學科縱向維度上看，學生學習本課題時，已經(jīng)掌握了化學反應的焓變等有關內(nèi)容，同時也具備了對化學反應從能量、速率、限度等維度研究的思想。本課題聯(lián)系以上知識，提出了研究化學反應的另一個維度——方向（自發(fā)與非自發(fā)）問題，并利用焓變判據(jù)和熵變判據(jù)綜合對化學反應的自發(fā)做出判斷。由于熵及“熵增原理”內(nèi)容較抽象、陌生度較高，因此在教學中通過引入實際生活中體現(xiàn)“熵增原理”的物理變化和化學變化現(xiàn)象，為學生的學習提供了認知的感性材料，有利于學生在學習時對熵變和熵增做出一般性地常規(guī)探討，并且創(chuàng)造了學生充分發(fā)揮思維能力和交流能力的空間。
　　
　　在科學方法的學習上，作為高二理科生，對常見的科學方法有一定程度的認識，對科學探究的一般過程也有一定的體驗。為了延伸學生對科學本質的了解以及科學方法的學習，本課題的科學探究中引入“證明法”與“證偽法”，在交替使用二者的同時讓學生了解科學探究中的“證明”與“證偽”方法及其對結果作出相應合理正確的解釋。
　　
　　另一方面，當代社會中的環(huán)境保護問題與低碳生活也時刻影響著學生，他們已經(jīng)初步建立起了環(huán)境保護與節(jié)約資源的意識。本課題通過體驗活動發(fā)展學生相關認知與情感，強化了從基本化學原理角度看待社會問題的意識，促進他們形成正確的世界觀與人生觀。
　　
　　【教學目標分析】
　　
　　知識與技能：
　　
　　1.知道有利于化學反應的自發(fā)進行，但△H＜0不是判斷反應自發(fā)的唯一標志。
　　
　　2.知道△S＞0有利于化學反應的自發(fā)進行，但不是判斷反應自發(fā)的唯一標志。
　　
　　3.知道化學反應的是否自發(fā)同時取決于△H和△S兩個因素的影響。
　　
　　過程與方法：
　　
　　1.體驗“化學實驗”與“角色扮演”的活動過程，在活動中觀察、描述、分析、推理和判斷現(xiàn)象與結論。
　　
　　2.了解科學探究方法中的重要手段——“證偽”和“證明”。
　　
　　情感態(tài)度與價值觀：
　　
　　1.逐步形成從科學原理的角度認識身邊事物和變化的世界觀。
　　
　　2.基于“熵增原理”的類比，體驗環(huán)境保護與低碳生活的重要性和迫切性。
　　
　　【學習內(nèi)容分析】
　　
　　學習內(nèi)容是本課題教學實施中的主體部分，結合已經(jīng)確立的教學目標，以人教版化學選修4教科書為藍本，本著“源于教科書但不拘泥于教科書，用教科書教”的原則，選擇主要學習內(nèi)容。基于學生對化學反應的方向問題（即化學反應是否自發(fā)）認識的缺乏，教學設計中引入一些物理變化的過程來幫助學生聯(lián)想和構建關于自發(fā)過程的典型特征，結合焓變與熵變從實驗探究中分析影響化學反應是否自發(fā)的影響因素。在探究焓變和熵變因素的影響過程中引入“證明”與“證偽”的科學探究方法，豐富科學探究的手段。最后，結合“熵增原理”與“體驗活動”來幫助學生形成正確的世界觀，并結合當下環(huán)境保護與低碳生活的重要性與緊迫性實現(xiàn)在化學教學中的環(huán)境教育，引導學生建立正確的人生觀。
　　
　　

　　【教法與學法分析】
　　
　　【教學流程】
　　
　　1情境體驗、引入課題
　　
　　由生活常識引入自發(fā)與非自發(fā)過程（視頻播放：破鏡重圓、覆水難收）
　　
　　2認識概念、明確任務
　　
　　自發(fā)過程的定義，學習任務：研究化學變化中的自發(fā)過程的特征
　　
　　3體驗活動、引發(fā)思考（焓變對化學反應自發(fā)進行的影響）
　　
　　水從高處自發(fā)流向低處的過程中什么物理量發(fā)生了變化？
　　
　　4探究一：焓變對化學反應自發(fā)過程的影響
　　
　　4.1引出探究、建立假設
　　
　　探究一：能量對化學反應自發(fā)過程的影響。
　　
　　假設一：化學變化的自發(fā)過程應表現(xiàn)為放出能量，即：△H＜0
　　
　　4.2方法引導、證明證偽
　　
　　問題：如何驗證這個假設是否成立？
　　
　　方法引導一：證明：科學研究中，要證明一個假設成立，就是證明凡符合假設的所有情況都能得出結論。（一般為窮舉法）
　　
　　證明：例舉大量支持假設的實例（4-5個）
　　
　　結論：假設一可以成立嗎？（設計之初是希望學生做出肯定的回答，進而通過產(chǎn)生沖突引出“證偽法”，但實際教學中學生能力很強，通過獨立思辯做出了否定回答，認為舉出反例即可推翻假設，即直接可將“證偽法”引出。）
　　
　　方法引導二：更能體現(xiàn)科學本質特征的方法：“證偽”
　　
　　證偽：要證明一個假設不成立，只需舉出一個反例即可。
　　
　　證偽探究：利用所給試劑Ba(OH)2（s）、NH4Cl（s）設計一個實驗證偽假設一。
　　
　　4.3匯報結果、得出結論
　　
　　匯報結果
　　
　　探究結論
　　
　　“證偽”實驗說明：化學反應的自發(fā)過程并不是必須表現(xiàn)為放出能量，即△H＜0不是判斷反應自發(fā)的唯一標志。
　　
　　“證明”實驗說明：雖然很多實例支持了假設，但不能為假設的成立提供的確鑿證據(jù)。同時，證明的過程其實是在實踐中積累了經(jīng)驗，即△H＜0有利于化學反應的自發(fā)進行。
　　
　　5體驗活動、引發(fā)思考（熵變對化學反應自發(fā)進行的影響）
　　
　　火柴棒的散落
　　
　　6概念支架、例舉經(jīng)驗
　　
　　介紹熵及熵增原理，舉出常見的“熵增原理”的實例
　　
　　7探究二：熵變對化學反應自發(fā)過程的影響
　　
　　7.1引出探究、建立假設
　　
　　探究二：混亂程度對化學反應自發(fā)過程的影響
　　
　　假設二：化學變化的自發(fā)過程應表現(xiàn)為混亂度增加，即：△S＞0
　　
　　7.2頭腦風暴、自主探究
　　
　　任選證明實驗或證偽實驗
　　
　　試劑：CaCl2（aq）、H2SO4（aq）、Na2CO3（aq）
　　
　　書寫化學反應式并說出證明或證偽的理由。
　　
　　7.3匯報結果、得出結論 
　　
　　探究結論
　　
　　“證明”實驗說明：△S＞0有利于化學反應的自發(fā)進行
　　
　　“證偽”實驗說明：△S＞0不是判斷反應自發(fā)的唯一標志
　　
　　8演示實驗、整合結論
　　
　　熱冰實驗
　　
　　整合結論：
　　
　　化學反應的自發(fā)過程同時受△S和△H的影響。
　　
　　△S＞0與△H＜0都是有利于化學反應的自發(fā)進行。
　　
　　二者因素影響趨勢相同時：
　　
　　△S＞0、△H＜0，反應自發(fā)；
　　
　　△S＜0、△H＞0，反應非自反；
　　
　　二者因素影響趨勢不同時：
　　
　　反應是否自發(fā)取決于△S和△H哪種影響更大
　　
　　9體驗活動、拓展思考
　　
　　熵與環(huán)境保護
　　
　　體驗活動：混亂的制造者與整理者
　　
　　拓展思考：墨西哥灣漏油事件所耗費……？
　　
　　1、 從“熵增原理”的角度思考人類社會的發(fā)展道路的選擇。
　　
　　2、 從“熵增原理”的角度思考二氧化碳的排放和收集比起來，何者難度更大，思考為什么要提倡“低碳生活”。
　　
　　【板書設計】
　　
　　化學世界中的自發(fā)過程
　　
　　一、焓變對自發(fā)過程的影響
　　
　　二、熵變對自發(fā)過程的影響
　　
　　結論：
　　
　　△S＞0、△H＜0，反應自發(fā)；
　　
　　△S＜0、△H＞0，反應非自反；
　　
　　【教學反思】
　　
　　從實際教學效果來看，本節(jié)課較好地實現(xiàn)了教學目標的預期。通過本節(jié)課的學習，學生初步形成了對化學反應自發(fā)過程的基本認識，能夠了解熵變及焓變對化學反應自發(fā)過程的影響。同時，通過一系列的課堂體驗活動，學生深刻感受到熵增原理對實際生產(chǎn)生活的指導意義，進而建立正確的世界觀與價值觀。同時，通過“證明”和“證偽”的科學探究讓學生體會科學探究的豐富內(nèi)涵，進一步認識科學本質特征。但在具體教學環(huán)節(jié)中如何掌握教學的深度和廣度，如何在課標的基礎上合理地選擇與組織內(nèi)容，應根據(jù)不同的學情與教學環(huán)境做出相應的處理。