《化學(xué)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(xué)

說課流程：

　　【設(shè)計(jì)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(dǎo)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(gòu)建“知識(shí)、方法、價(jià)值觀”有機(jī)融合的化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)化學(xué)課堂“知能情”多方面的育人功能。
　　
　　基于此，本課題的設(shè)計(jì)主要突出以下幾點(diǎn)：
　　
　　1、以“化學(xué)反應(yīng)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(xué)本質(zhì)的“可證偽性”與科學(xué)研究中“證明”與“證偽”方法的使用展現(xiàn)給學(xué)生，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
　　
　　2、以“熵增原理”為設(shè)計(jì)的著力點(diǎn)，從簡(jiǎn)單的體驗(yàn)活動(dòng)中引出“環(huán)境保護(hù)與低碳生活”，幫助學(xué)生建立正確的人生觀與世界觀，實(shí)現(xiàn)化學(xué)課堂的育人功能。
　　
　　【課標(biāo)分析】
　　
　　《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）倡導(dǎo)高中化學(xué)課程以進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容選擇上力求反映現(xiàn)代化學(xué)研究的成果和發(fā)展趨勢(shì)，積極關(guān)注21世紀(jì)與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)現(xiàn)實(shí)問題。使學(xué)生在高中化學(xué)課程學(xué)習(xí)中理解基本的化學(xué)概念和原理，認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究能力。聯(lián)系本課題的內(nèi)容，課標(biāo)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求：“能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向，對(duì)生產(chǎn)、生活和自然界中的有關(guān)化學(xué)變化現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋”�？傮w來說，課標(biāo)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的要求主要著眼于拓展學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)基本原理的認(rèn)識(shí)，為可能的后續(xù)學(xué)習(xí)以及提高科學(xué)素養(yǎng)提供教學(xué)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)，在科學(xué)視野欄目中給出了吉布斯自由能的判定式，其知識(shí)屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇。由于焓變和熵變對(duì)高中生來說屬于難度較大的內(nèi)容，因此教科書在知識(shí)的深度上進(jìn)行了適度把握，并在編排順序上做了相應(yīng)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(xué)生將新的知識(shí)吸納到原有認(rèn)知框架中，教科書設(shè)計(jì)的實(shí)例是從學(xué)生的實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)。然而教科書在本節(jié)中沒有設(shè)計(jì)編寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生難以利用直觀鮮明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象促進(jìn)相應(yīng)概念的理解。
　　
　　【學(xué)情分析】
　　
　　從本學(xué)科縱向維度上看，學(xué)生學(xué)習(xí)本課題時(shí)，已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)的焓變等有關(guān)內(nèi)容，同時(shí)也具備了對(duì)化學(xué)反應(yīng)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(shí)，提出了研究化學(xué)反應(yīng)的另一個(gè)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(duì)化學(xué)反應(yīng)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(xué)中通過引入實(shí)際生活中體現(xiàn)“熵增原理”的物理變化和化學(xué)變化現(xiàn)象，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了認(rèn)知的感性材料，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)熵變和熵增做出一般性地常規(guī)探討，并且創(chuàng)造了學(xué)生充分發(fā)揮思維能力和交流能力的空間。
　　
　　在科學(xué)方法的學(xué)習(xí)上，作為高二理科生，對(duì)常見的科學(xué)方法有一定程度的認(rèn)識(shí)，對(duì)科學(xué)探究的一般過程也有一定的體驗(yàn)。為了延伸學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解以及科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，本課題的科學(xué)探究中引入“證明法”與“證偽法”，在交替使用二者的同時(shí)讓學(xué)生了解科學(xué)探究中的“證明”與“證偽”方法及其對(duì)結(jié)果作出相應(yīng)合理正確的解釋。
　　
　　另一方面，當(dāng)代社會(huì)中的環(huán)境保護(hù)問題與低碳生活也時(shí)刻影響著學(xué)生，他們已經(jīng)初步建立起了環(huán)境保護(hù)與節(jié)約資源的意識(shí)。本課題通過體驗(yàn)活動(dòng)發(fā)展學(xué)生相關(guān)認(rèn)知與情感，強(qiáng)化了從基本化學(xué)原理角度看待社會(huì)問題的意識(shí)，促進(jìn)他們形成正確的世界觀與人生觀。
　　
　　【教學(xué)目標(biāo)分析】
　　
　　知識(shí)與技能：
　　
　　1.知道有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行，但△H＜0不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志。
　　
　　2.知道△S＞0有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行，但不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志。
　　
　　3.知道化學(xué)反應(yīng)的是否自發(fā)同時(shí)取決于△H和△S兩個(gè)因素的影響。
　　
　　過程與方法：
　　
　　1.體驗(yàn)“化學(xué)實(shí)驗(yàn)”與“角色扮演”的活動(dòng)過程，在活動(dòng)中觀察、描述、分析、推理和判斷現(xiàn)象與結(jié)論。
　　
　　2.了解科學(xué)探究方法中的重要手段——“證偽”和“證明”。
　　
　　情感態(tài)度與價(jià)值觀：
　　
　　1.逐步形成從科學(xué)原理的角度認(rèn)識(shí)身邊事物和變化的世界觀。
　　
　　2.基于“熵增原理”的類比，體驗(yàn)環(huán)境保護(hù)與低碳生活的重要性和迫切性。
　　
　　【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】
　　
　　學(xué)習(xí)內(nèi)容是本課題教學(xué)實(shí)施中的主體部分，結(jié)合已經(jīng)確立的教學(xué)目標(biāo)，以人教版化學(xué)選修4教科書為藍(lán)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(xué)習(xí)內(nèi)容�；�于學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向問題（即化學(xué)反應(yīng)是否自發(fā)）認(rèn)識(shí)的缺乏，教學(xué)設(shè)計(jì)中引入一些物理變化的過程來幫助學(xué)生聯(lián)想和構(gòu)建關(guān)于自發(fā)過程的典型特征，結(jié)合焓變與熵變從實(shí)驗(yàn)探究中分析影響化學(xué)反應(yīng)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(xué)探究方法，豐富科學(xué)探究的手段。最后，結(jié)合“熵增原理”與“體驗(yàn)活動(dòng)”來幫助學(xué)生形成正確的世界觀，并結(jié)合當(dāng)下環(huán)境保護(hù)與低碳生活的重要性與緊迫性實(shí)現(xiàn)在化學(xué)教學(xué)中的環(huán)境教育，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的人生觀。
　　
　　

　　【教法與學(xué)法分析】
　　
　　【教學(xué)流程】
　　
　　1情境體驗(yàn)、引入課題
　　
　　由生活常識(shí)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(rèn)識(shí)概念、明確任務(wù)
　　
　　自發(fā)過程的定義，學(xué)習(xí)任務(wù)：研究化學(xué)變化中的自發(fā)過程的特征
　　
　　3體驗(yàn)活動(dòng)、引發(fā)思考（焓變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)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(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響
　　
　　4.1引出探究、建立假設(shè)
　　
　　探究一：能量對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響。
　　
　　假設(shè)一：化學(xué)變化的自發(fā)過程應(yīng)表現(xiàn)為放出能量，即：△H＜0
　　
　　4.2方法引導(dǎo)、證明證偽
　　
　　問題：如何驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)是否成立？
　　
　　方法引導(dǎo)一：證明：科學(xué)研究中，要證明一個(gè)假設(shè)成立，就是證明凡符合假設(shè)的所有情況都能得出結(jié)論。（一般為窮舉法）
　　
　　證明：例舉大量支持假設(shè)的實(shí)例（4-5個(gè)）
　　
　　結(jié)論：假設(shè)一可以成立嗎？（設(shè)計(jì)之初是希望學(xué)生做出肯定的回答，進(jìn)而通過產(chǎn)生沖突引出“證偽法”，但實(shí)際教學(xué)中學(xué)生能力很強(qiáng)，通過獨(dú)立思辯做出了否定回答，認(rèn)為舉出反例即可推翻假設(shè)，即直接可將“證偽法”引出。）
　　
　　方法引導(dǎo)二：更能體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)特征的方法：“證偽”
　　
　　證偽：要證明一個(gè)假設(shè)不成立，只需舉出一個(gè)反例即可。
　　
　　證偽探究：利用所給試劑Ba(OH)2（s）、NH4Cl（s）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證偽假設(shè)一。
　　
　　4.3匯報(bào)結(jié)果、得出結(jié)論
　　
　　匯報(bào)結(jié)果
　　
　　探究結(jié)論
　　
　　“證偽”實(shí)驗(yàn)說明：化學(xué)反應(yīng)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(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志。
　　
　　“證明”實(shí)驗(yàn)說明：雖然很多實(shí)例支持了假設(shè)，但不能為假設(shè)的成立提供的確鑿證據(jù)。同時(shí)，證明的過程其實(shí)是在實(shí)踐中積累了經(jīng)驗(yàn)，即△H＜0有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。
　　
　　5體驗(yàn)活動(dòng)、引發(fā)思考（熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的影響）
　　
　　火柴棒的散落
　　
　　6概念支架、例舉經(jīng)驗(yàn)
　　
　　介紹熵及熵增原理，舉出常見的“熵增原理”的實(shí)例
　　
　　7探究二：熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響
　　
　　7.1引出探究、建立假設(shè)
　　
　　探究二：混亂程度對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響
　　
　　假設(shè)二：化學(xué)變化的自發(fā)過程應(yīng)表現(xiàn)為混亂度增加，即：△S＞0
　　
　　7.2頭腦風(fēng)暴、自主探究
　　
　　任選證明實(shí)驗(yàn)或證偽實(shí)驗(yàn)
　　
　　試劑：CaCl2（aq）、H2SO4（aq）、Na2CO3（aq）
　　
　　書寫化學(xué)反應(yīng)式并說出證明或證偽的理由。
　　
　　7.3匯報(bào)結(jié)果、得出結(jié)論 
　　
　　探究結(jié)論
　　
　　“證明”實(shí)驗(yàn)說明：△S＞0有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行
　　
　　“證偽”實(shí)驗(yàn)說明：△S＞0不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志
　　
　　8演示實(shí)驗(yàn)、整合結(jié)論
　　
　　熱冰實(shí)驗(yàn)
　　
　　整合結(jié)論：
　　
　　化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程同時(shí)受△S和△H的影響。
　　
　　△S＞0與△H＜0都是有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。
　　
　　二者因素影響趨勢(shì)相同時(shí)：
　　
　　△S＞0、△H＜0，反應(yīng)自發(fā)；
　　
　　△S＜0、△H＞0，反應(yīng)非自反；
　　
　　二者因素影響趨勢(shì)不同時(shí)：
　　
　　反應(yīng)是否自發(fā)取決于△S和△H哪種影響更大
　　
　　9體驗(yàn)活動(dòng)、拓展思考
　　
　　熵與環(huán)境保護(hù)
　　
　　體驗(yàn)活動(dòng)：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(fèi)……？
　　
　　1、 從“熵增原理”的角度思考人類社會(huì)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(shè)計(jì)】
　　
　　化學(xué)世界中的自發(fā)過程
　　
　　一、焓變對(duì)自發(fā)過程的影響
　　
　　二、熵變對(duì)自發(fā)過程的影響
　　
　　結(jié)論：
　　
　　△S＞0、△H＜0，反應(yīng)自發(fā)；
　　
　　△S＜0、△H＞0，反應(yīng)非自反；
　　
　　【教學(xué)反思】
　　
　　從實(shí)際教學(xué)效果來看，本節(jié)課較好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)的預(yù)期。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步形成了對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的基本認(rèn)識(shí)，能夠了解熵變及焓變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響。同時(shí)，通過一系列的課堂體驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生深刻感受到熵增原理對(duì)實(shí)際生產(chǎn)生活的指導(dǎo)意義，進(jìn)而建立正確的世界觀與價(jià)值觀。同時(shí)，通過“證明”和“證偽”的科學(xué)探究讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究的豐富內(nèi)涵，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)特征。但在具體教學(xué)環(huán)節(jié)中如何掌握教學(xué)的深度和廣度，如何在課標(biāo)的基礎(chǔ)上合理地選擇與組織內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)不同的學(xué)情與教學(xué)環(huán)境做出相應(yīng)的處理。