《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)系本課題的內容，課標內容標準要求：“能用焓變和熵變說明化學反應的方向，對生產、生活和自然界中的有關化學變化現(xiàn)象進行合理的解釋”�？傮w來說，課標對學生學習這部分內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，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，已經掌握了化學反應的焓變等有關內容，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，并利用焓變判據和熵變判據綜合對化學反應的自發(fā)做出判斷。由于熵及“熵增原理”內容較抽象、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。
　　
　　【學習內容分析】
　　
　　學習內容是本課題教學實施中的主體部分，結合已經確立的教學目標，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，選擇主要學習內容�；�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。同時，證明的過程其實是在實踐中積累了經驗，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容，應根據不同的學情與教學環(huán)境做出相應的處理。