《歸納與整理》教學(xué)設(shè)計(北京市省級優(yōu)課)-化學(xué)教案

教學(xué)案例基本信息對應(yīng)信息技術(shù)主題PPT、白板、投影等多媒體輔助化學(xué)教學(xué)開始時間2017.1結(jié)束時間2017.3學(xué)科化學(xué)學(xué)段選修4年級高二案例名稱化學(xué)反應(yīng)與能量單元復(fù)習(xí)課教材書名：化學(xué)選修4出版社：人教版出版日期：2016年6月教學(xué)案例設(shè)計參與人員分工姓名單位聯(lián)系方式設(shè)計者張愛平北師大燕化附施者張愛平北師大燕化附科指導(dǎo)者朱栓平、宗志強北師大燕化附13641249310信息技術(shù)指導(dǎo)者宗志強北師大燕化附件制作者張愛平北師大燕化附程說明（信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容結(jié)合方面的指導(dǎo)思想與理論依據(jù)）PPT、白板、投影在不拋棄黑板和粉筆的前提下，增加了展示、編輯、批注等功能，創(chuàng)造了一個既是低結(jié)構(gòu)化的又能方便的引入數(shù)字化資源、既可適時人機(jī)交互又能充分人人交互的優(yōu)良數(shù)字化、信息化教學(xué)環(huán)境，能增強學(xué)生課堂的參與度和興趣點，也可提高教學(xué)的容量和實效性。信息技術(shù)環(huán)境軟硬件要求及搭建環(huán)境情況該課程將在學(xué)校電子錄課室上課，具備多媒體、白板、投影等技術(shù)要求，PPT、圖片、視頻等資料教師自備。教學(xué)背景分析1、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析“化學(xué)反應(yīng)與能量”在不同的教育階段各有側(cè)重，呈現(xiàn)出逐層深入遞進(jìn)的特點:義務(wù)教育階段（初中），沒有形成獨立的主題，而是納入“化學(xué)與社會發(fā)展”的一級主題之下，要求學(xué)生宏觀感受化學(xué)反應(yīng)體系和環(huán)境之間的能量轉(zhuǎn)化，初步形成感性認(rèn)知，知道化學(xué)反應(yīng)伴隨著發(fā)光、放熱等現(xiàn)象，通過化學(xué)反應(yīng)可以獲取能量。高中必修階段（高一），“化學(xué)反應(yīng)與能量”是一級主題，要求學(xué)生以能量守恒為依據(jù)從宏觀角度上理解化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，從微觀化學(xué)鍵的角度來解釋化學(xué)反應(yīng)中為什么會有能量變化，這些認(rèn)識還多處于定性的層面。高中選修階段（高二），將“化學(xué)反應(yīng)與能量”這個一級主題納入了“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊中，提出了核心概念“焓變”,要求學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)與能量的學(xué)習(xí)達(dá)到定量、系統(tǒng)的認(rèn)識水平，能夠主動的從物質(zhì)和能量兩個視角分析問題。2、學(xué)習(xí)價值分析能量是我們認(rèn)識生物、物質(zhì)和技術(shù)世界的關(guān)鍵點，也是連接各個學(xué)科的橋梁，與我們生活息息相關(guān)。能量概念是科學(xué)教育的一個核心概念，也是近年來國際科學(xué)教育研究的一個熱點話題?；瘜W(xué)反應(yīng)與能量主題的學(xué)科價值在于：揭示了物質(zhì)與能量的關(guān)系；學(xué)習(xí)焓、化學(xué)能、內(nèi)能、動能等能量的重要概念以及化學(xué)反應(yīng)與能量變化之間的關(guān)系，從而建構(gòu)該主題下的化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實質(zhì)、形式、以及化學(xué)反應(yīng)方向等一系列的知識體系。本章教學(xué)的跨學(xué)科價值在于：學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)反應(yīng)的認(rèn)識更加全面，對能量的認(rèn)識也更加全面，另外物理學(xué)科和化學(xué)學(xué)科中的相關(guān)概念也有了更為清晰的認(rèn)識，建構(gòu)出對能量相關(guān)概念的知識體系，更重要的是給學(xué)生提供一個新的視角從能量的視角來認(rèn)識物質(zhì)和認(rèn)識反應(yīng)，對于學(xué)生能量觀的培養(yǎng)有不可替代的作用。學(xué)生學(xué)習(xí)該主題的應(yīng)用價值在于：建構(gòu)了化學(xué)反應(yīng)與能量的雙向關(guān)系；通過借助化學(xué)反應(yīng)可以獲得能量、并且選擇和優(yōu)化能量形式；反之，通過借助能量也可以使化學(xué)反應(yīng)按人們想要的方向進(jìn)行，以及得到想要的產(chǎn)物。3、學(xué)生分析學(xué)生的已有認(rèn)知和存在問題：學(xué)生知道化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化，但面對化學(xué)反應(yīng)或生活中的具體問題時，缺乏主動從能量視角看問題的意識。知道物理課上學(xué)習(xí)的部分能量相關(guān)概念（內(nèi)能、動能、勢能等）和化學(xué)課上學(xué)習(xí)的能量相關(guān)概念（化學(xué)能、焓變、鍵能等），但對這些能量概念混淆不清，對概念的含義和概念之間的關(guān)系缺乏清晰的認(rèn)識；能定性解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，也能應(yīng)用鍵能對焓變進(jìn)行定量計算，但各種認(rèn)識比較孤立，對物質(zhì)與能量、定性與定量、宏觀與微觀之間關(guān)系的認(rèn)識缺乏聯(lián)系，即對反應(yīng)與能量的認(rèn)識缺乏系統(tǒng)性；學(xué)生知道生活生產(chǎn)中的一些與能量相關(guān)的問題，但不能在能量觀基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，評價，甚至于調(diào)控。學(xué)生認(rèn)識發(fā)展提升策略：本節(jié)課以生活中最常見的反應(yīng)實例“葡萄糖為人體供能”為情境素材，首先讓學(xué)生從物質(zhì)-能量、宏觀-微觀多個角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)；同時辨析內(nèi)能、化學(xué)能、焓變、鍵能、動能和勢能等能量的相關(guān)概念；以焓變作為核心概念，對物質(zhì)本身和化學(xué)反應(yīng)中的能量進(jìn)行從物質(zhì)到能量、從宏觀到微觀、從定性到定量、包含理論和實驗方法的系統(tǒng)分析，使學(xué)生在已有認(rèn)識的基礎(chǔ)上，發(fā)展對能量的認(rèn)識，建構(gòu)能量觀。教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：①進(jìn)一步學(xué)會從焓的認(rèn)識層次上理解物質(zhì)本身具有能量，物質(zhì)的種類、數(shù)目、狀態(tài)決定焓的大小。②進(jìn)一步學(xué)會從焓變的認(rèn)識層次上理解化學(xué)變化及物理變化中的能量變化。③將宏觀和微觀兩個層面對焓變的認(rèn)識聯(lián)系起來，會利用鍵能定量估算焓變，加深對蓋斯定律的理解。=4\*GB3④培養(yǎng)從能量視角分析化學(xué)反應(yīng)，通過定量計算和實驗測定獲知化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的能力。2、過程與方法：①使學(xué)生學(xué)會主動從物質(zhì)-能量兩個視角，認(rèn)識物質(zhì)本身及物質(zhì)變化。②使學(xué)生學(xué)會主動從宏觀-微觀兩個角度，分析物質(zhì)本身具有能量以及化學(xué)反應(yīng)伴隨焓變。③學(xué)會從多個不同角度系統(tǒng)分析化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。3、情感態(tài)度與價值觀：①進(jìn)一步形成正確的化學(xué)能量觀，從能量視角看化學(xué)反應(yīng)。②進(jìn)一步認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，體會到應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)來轉(zhuǎn)移和利用能量的價值。4、教學(xué)重點：①主動從物質(zhì)和能量兩個視角認(rèn)識物質(zhì)及物質(zhì)變化。②運用宏觀辨識和微觀探析的思想，從兩個角度理解焓及焓變。③系統(tǒng)分析化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，發(fā)展能量觀。5、教學(xué)難點：①對焓變這一核心概念作用的理解，化學(xué)能和鍵能等概念的辨析。②系統(tǒng)分析能量變化，深化發(fā)展能量觀。

教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動學(xué)生活動設(shè)置意圖技術(shù)應(yīng)用時間安排環(huán)節(jié)一多個視角認(rèn)識反應(yīng)【情境素材】課前給學(xué)生們觀看做面包視頻?！掘?qū)動性問題】1、你知道面包在體內(nèi)如何提供能量的？書寫其主要反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式。C6H12O6(s)+6O2(g)=6H2O(g)+6CO2(g)△H<02、從宏-微觀角度思考該反應(yīng)中物質(zhì)、能量是如何變化的？1、學(xué)生思考回答，并書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式2、從物質(zhì)—能量、宏觀—微觀認(rèn)識角度分析反應(yīng)從面包在人體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)入手，啟發(fā)學(xué)生從不同角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)白板書寫熱化學(xué)方程式6min環(huán)節(jié)二系統(tǒng)分析能量變化【情境素材】1片面包可折算成葡萄糖約30克。30g葡萄糖可以讓你步行25min，讓你上一節(jié)40min的課?！締栴}】如何知道30g葡萄糖能到底提供多少千焦的能量？【任務(wù)一】請盡可能多的設(shè)計可行的方案。可能的方案有：1、利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計算焓變2、利用鍵能計算出焓變3、設(shè)計實驗直接測定30g葡萄糖燃燒釋放出的熱量對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化進(jìn)行理論結(jié)合實驗的、宏觀到微觀的系統(tǒng)分析投影定格學(xué)生思考并進(jìn)行展示分析10min環(huán)節(jié)三定量計算反應(yīng)焓變【任務(wù)二】利用給出的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓或鍵能數(shù)據(jù)分組計算該反應(yīng)的焓變?！菊故尽繌暮暧^和微觀角度都可以定量計算焓變，展示具體過程。學(xué)生計算，得出結(jié)果，并交流理解并學(xué)會定量計算焓變PPT展示計算過程8min環(huán)節(jié)四討論焓變影響因素【思考】用焓差和鍵能兩種方案算出的焓變數(shù)值存在一些差異，分析為什么？【資料】1、2015年2月，科學(xué)家首次觀察到化學(xué)鍵形成過程：首先，氧原子和一氧化碳被激活后，開始碰撞并形成過渡階段——舊鍵未完全斷裂，新鍵未完全形成。2、鍵能的定義：常溫常壓下，將1mol理想氣體分子AB拆開為氣態(tài)原子A和B的焓變?！救蝿?wù)三】計算30g葡萄糖完全氧化提供的能量？教師引導(dǎo)學(xué)生解讀資料：1、根據(jù)蓋斯定律可知，化學(xué)反應(yīng)的能量變化與過程無關(guān)，故沒有完全斷鍵并不影響用鍵能計算焓變。2、鍵能的定義中條件是常溫常壓，對象是氣態(tài)分子，而葡萄糖氧化反應(yīng)中的物質(zhì)并不全都是氣態(tài)物質(zhì)，物態(tài)的變化和反應(yīng)條件也會引起焓變，所以鍵能計算出的結(jié)果不完全準(zhǔn)確。分析得出物態(tài)變化對于反應(yīng)焓變也有影響。利用鍵能計算焓變是一種抓住主要因素的估算。PPT展示分析訂正計算誤差過程8min環(huán)節(jié)五知識應(yīng)用總結(jié)提升【練習(xí)】工業(yè)上常用碳來提供能量，現(xiàn)有兩種做法。第一種方法是直接燃燒；第二種方法是將固體C轉(zhuǎn)化成乙醇后再燃燒利用；你認(rèn)為那種方法好，為什么？【小結(jié)】1、物質(zhì)本身具有焓，化學(xué)反應(yīng)伴隨焓變；能量的變化是以物質(zhì)變化為基礎(chǔ)的。2、不論物質(zhì)還是能量的變化，都有宏觀的結(jié)果，也有微觀的過程，我們可以定性的分析是吸熱還是放熱，也可以定量計算焓變的多少，這些都是相互聯(lián)系的。學(xué)生可能答案：從物質(zhì)角度（清潔、可再生等）和能量角度（放熱量大，轉(zhuǎn)化率高等）系統(tǒng)分析鼓勵學(xué)生和老師一起總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容和提升點。認(rèn)識到焓變是一個統(tǒng)括性的衡量體系能量變化的核心概念PPT展示核心概念，輔助學(xué)生小結(jié)8min板書設(shè)計化學(xué)反應(yīng)與能量變化復(fù)習(xí)課（主板書）（副板書）學(xué)習(xí)效果評價【課堂觀察】學(xué)生參與討論積極，有生發(fā)性問題；學(xué)生參與課堂任務(wù)（計算、思考）充分，能積極參與對原有問題和知識的重構(gòu)?！菊n后訪談記錄】教師：這節(jié)課是化學(xué)反應(yīng)與能量知識在新課基礎(chǔ)之上的復(fù)習(xí)課。你們自己有什么體會？學(xué)生：我知道考慮的角度是從物質(zhì)與能量的兩個角度來考慮的。教師：能具體說說嘛？學(xué)生：我原來就是用蓋斯定律算，從來不會想它是怎么變化的。換句話說就是原來學(xué)化學(xué)反應(yīng)的時候，就看物質(zhì)變化，學(xué)化學(xué)反應(yīng)與能量的時候就看能量，現(xiàn)在就是把這兩件事打通了。另外，我覺得把以前覺得亂的知識稍微的梳理了一下?，F(xiàn)在的思路過程比以前清晰了一些。梳理以后對于知識有一個更深的了解。教師：那你能不能說一說你以前在哪里會比較亂？學(xué)生：比如說原來的鍵能、反應(yīng)與焓變我是單獨來看的，然后這節(jié)課老師講了轉(zhuǎn)化，我就把這個知識是給串起來了，原來解題就是可能這一塊兒用焓變，那一塊兒用鍵能，現(xiàn)在就是再做這樣的題可能鍵能與焓變我是可以建立聯(lián)系的，這樣的思路會清晰一些。從對學(xué)生的課后訪談中可以看到學(xué)生在本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果很好，他們感覺到對一些概念的認(rèn)識更清楚了，分析能量相關(guān)的問題思路更清晰了，也有了思考問題角度，零散的知識方法變得系統(tǒng)化，達(dá)到了課前的預(yù)期。本教學(xué)設(shè)計與以往未使用信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計相比的特點本次課利用PPT、白板、投影等信息技術(shù)手段，通過對面包提供能量這樣一個真實情景的熱化學(xué)思考，將化學(xué)反應(yīng)與能量單元中的核心知識（焓變、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律等）進(jìn)行了復(fù)習(xí)和應(yīng)用。其間，多媒體技術(shù)的應(yīng)用對課堂上師生的信息交互起到了很好的促進(jìn)作用。本次課使用的信息技術(shù)主要有三個方面：一是PPT展示文字、圖片和數(shù)據(jù)信息，多為問題、任務(wù)和資料，主要是驅(qū)動學(xué)生參與課堂教學(xué)，方便學(xué)生理解；二是教師用白板交互模式將學(xué)生的課堂思考和回答的關(guān)鍵詞書寫下來，提高學(xué)生關(guān)注度，也便于歸納整理；三是使用實物投影將學(xué)生的作業(yè)和書寫展示出來，有利于師生溝通和訂正。若沒有上述信息技術(shù)手段的幫助，課堂資料信息的呈現(xiàn)將出現(xiàn)困難；學(xué)生參與討論課堂問題時很難留下思考痕跡，也不方便對比分析；學(xué)生作業(yè)的呈現(xiàn)和展示也會出現(xiàn)不便?？傊?，信息技術(shù)的使用對課堂效果的達(dá)成起到了很好的促進(jìn)作用。教學(xué)反思本節(jié)復(fù)習(xí)課的設(shè)計不是零散知識的簡單堆砌，不是對事實的重復(fù)記憶，而是將教學(xué)重心轉(zhuǎn)移到理解那些可遷移的核心概念，在學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，對學(xué)生尚存在的很多概念進(jìn)行糾偏，讓學(xué)生對那些更為根本的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行深層理解，形成和發(fā)展那些超越課堂之外的具有持久價值和遷移價值的關(guān)鍵性概念、方法、角度和觀念。本節(jié)課實施過程中教學(xué)環(huán)節(jié)流暢，收到了較好的教學(xué)效果，基本達(dá)到了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生對能量的相關(guān)概念有了更深入的理解，在焓變這一核心概念的統(tǒng)括下，學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)與能量形成了更系統(tǒng)、多角度的認(rèn)識，使學(xué)生的能量觀得以發(fā)展。本節(jié)課的重點在于這些概念、角度、觀念的進(jìn)一步建構(gòu)，著力于化學(xué)反應(yīng)與能量的學(xué)科理論價值，兼顧從化學(xué)反應(yīng)中獲取能量的應(yīng)用價值。然而要將這節(jié)課建構(gòu)起來的概念、角度和觀念等理論積累讓學(xué)生加以強化和應(yīng)用，則需要在下面課程中去實現(xiàn)，同時在接下來的教學(xué)中發(fā)展學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)選擇和優(yōu)化能量形式、借助能量調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的能力，構(gòu)建更為完整的化學(xué)反應(yīng)與能量的雙向關(guān)系。

學(xué)案【任務(wù)】要想知道30g葡萄糖為人體提供多少能量，提出你認(rèn)為可行的方案。（要求：寫出方案的分析角度并繪出能量—反應(yīng)過程圖，簡要寫出計算表達(dá)式。）方案一：分析角度能量——反應(yīng)過程圖計算表達(dá)式能量能量反應(yīng)過程方案二：分析角度能量——反應(yīng)過程圖計算表達(dá)式能量能量反應(yīng)過程其它方案：資料1：物質(zhì)本身具有的絕對焓不可測，于是人們給物質(zhì)定義了一個相對焓，叫做標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，這樣就可以直接用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓來比較物質(zhì)焓的大小或者用于焓變的計算了。資料2：計算可能需要的信息和數(shù)據(jù)。表一298K（25℃）時物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（△HfΘ）物質(zhì)C6H12O6(s)O2(g)H2O(l)CO2(g)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(kJ/mol)-12600-285.8-393.5表二298K（25℃）,101kPa時，經(jīng)計算，求得1mol以下物質(zhì)包含的所有化學(xué)鍵的鍵能之和如下下表。物質(zhì)（1mol）C6H12O6O2H2OCO2各鍵能之和（kJ/mol）94414989301606資料3：2015年2月，科學(xué)家首次觀察到化學(xué)鍵形成過程。首先，氧原子和一氧化碳被激活后，開始碰撞并形成過渡階段——舊鍵未完全斷裂，新鍵未完全形成。資料4：鍵能定義——常溫常壓下，將1mol理想氣體分子AB拆開為氣態(tài)原子A和B的焓變。練習(xí)：工業(yè)上常用碳來提供能量?，F(xiàn)有兩種做法：方法一：直接燃燒C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.9kJ/mol，方法二：將固體C轉(zhuǎn)化成C2H5OH后再利用，C2H5OH的