基于化学核心素养的“化学能与热能”教学设计

李沫瑶 李德 郑明花

摘要：以“化学能与热能”教学为例，从生活实际出发创设情景，引导学生从宏观和微观的角度了解化学能和热能之间的转换，并通过实验探索提出“吸热反应”和“放热反应”的概念，进而培养学生的核心素养，为基于化学核心素养的教学设计提供参考。

关键词：化学学科核心素养;化学能与热能;教学设计

一、引言

教育部在《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中提出核心素养体系，并将其置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位[1]。《普通高中化学课程标准（2017版）》[2]提出，化学学科核心素养作为学生必不可少的科学素养，是学生终身学习和长期发展的重要基础。如何把核心素养培育与课堂相结合，进而提升人才培养的质量，是目前教育工作者需要重视的问题。本文对人教版高中《化学2（必修）》“化学能与热能”一节，进行教学设计。

二、教学背景分析

1、课程标准分析：以化学学科核心素养为出发点，分析本节课课程标准的内容要求：①宏观辨识与微观探析：宏观上根据温度的变化判断放吸热反应，微观上根据反应物和生成物的能量大小比较解释反应化学能的变化。②变化观念与平衡思想：发生化学反应的同时伴随能量变化，遵守质量守恒定律和能量守恒定律。③科学探究与创新意识：通过科学探究达到实验目标，树立创新精神和探究意识。④科学态度与社会责任：通过对能量、能源的了解，形成高效利用能源和开发绿色能源的观念。

2、学生分析：从学习内容方面来看，学生已经初步涉及了关于化学与能源的一些内容，也理解了化学键的概念，这给本节内容的学习奠定了基础;从学习障碍来看，学生容易停留在宏观上化学反应的现象，对于微观层面上的能量变化的理解不透彻。

3、教材分析：本节课的内容在高中化学的螺旋式教学中，起承上启下的作用;价值体现在它反映了变化观、守恒观的核心观念，也培养了学生的核心素养。

三、教学目标

1、通过学生对原子之间以化学键相结合的学习，学生能从微观的角度说明化学反应伴随能量变化是化学键的断裂和形成的主要原因，从而培养学生宏观辨识与微观探析的素养。

2、通过实验探究，学生能理解在化学反应的过程中，伴随着能量的变化且遵循能量守恒定律，从而培养学生的变化观念与平衡思想。

3、通过实验探究，学生能根据实验事实，描述化学能与热能之间的相互转化，从而培养学生的实验探究与创新意识的素养。

4、通过对能源的学习，体会提高燃料的燃烧效率的重要性，建立“绿色化学”的核心观念，从而培养学生科学精神和社会责任的素养。

四、教学方法与手段

1、教学方法

讨论法：教师指定有吸引力的学习内容，学生积极讨论，发挥学生的主体性。

实验法：通过实验宏观表现出的温度变化，引起学生的兴趣，培养其科学探究的态度。

2、教学手段

将投影仪、实验器材等现代化教学手段与传统教学手段相结合，进而提高教学效率。

五、教学过程

环节一 创设情景，温故知新

[教师]生活中的问题，木柴燃烧取暖发生了什么变化？

[学生]写出反应方程式，并回答化学反应可以实现化学能与其他能量的转换。

[设计意图]通过熟悉的反应导入课堂，激发学生的学习兴趣。

[教师]物质中的原子通过什么结合？化学反应的本质是什么？

[学生]物质中的原子之间通过化学键相结合;化学反应的本质是旧化学键的断裂和

新化学键的形成。

[设计意图]温故导新，引导学生从微观的角度认识化学反应，培养学生的微观探析的核心素养。

环节二 化学键与化学反应中能量变化的关系

[教师]PPT展示氢气中H-H键断裂和形成需要吸收和放出的能量。

[学生]阅读教材，认真思考：化学反应中能量变化的主要原因是物质旧化学键的断裂和新化学键的形成。

[教师]指导学生看图2-1水能、化学能变化对比示意图（教材P33），提问学生发现了什么问题？

[学生]观察图片，通过水的势能和动能之间的转化类比推理出反应物和生成物能量之间的转化。

[设计意图]通过锻炼学生的类比推理的能力，得出反应物和生成物能量变化的关系，培养学生的变化观念和平衡思想。

环节三 化学能和热能的相互转化—探究实验

探究实验1：铝条和盐酸的反应

[教师]提出问题：铝条为什么要打磨？

探究实验2：氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应

[教师]提出问题：根据氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应产生的生成物，你认为完成本实验时应注意哪些问题？

探究实验3：盐酸和氢氧化钠的反应

[教师]提出中和热的概念

[学生]回答问题，完成实验，列表整理实验现象和结论。

[设计意图]锻炼动手操作的能力，综合运用观察、分析、比较等方法研究化学反应中的热量变化。

[小结]根据实验得出结论，化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化。

[教师]提出新的化學反应归类方法

[学生]回忆所学的反应，按照吸热和放热进行归类。

环节四 总结

[教师]组织学生绘制本节课的思维导图

[学生]绘制思维导图

[教师]布置作业

六、教学反思

本节课我们分别从宏观和微观两个角度，探究了化学反应中能量变化的本质原因，在通过实验探究认识化学能和热能之间的转化之后，提出新的化学反应归类方法，即可分为吸热反应和放热反应。新课教学中提出生活中的问题，激发学生兴趣，通过实验探究分析实验现象，进而得出结论，发展科学探究的能力[4]。

参考文献：

[1]施久铭.核心素养：为了培养“全面发展的人”[J].人民教育，2014 （10）：13-15.

[2]普通高中化学课程标准（2017版）

[3]王后雄.试析高中化学新课程教科书实验的教学功能[J].天津师范大学学报（基础教育版），2008 （01）：43-47.

通讯作者：郑明花