化學(xué)世界中的自發(fā)過程

《化學(xué)世界中的自發(fā)過程》教學(xué)設(shè)計(jì)一、課標(biāo)與教材分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”)提出在人類文化背景下構(gòu)建高中化學(xué)課程體系，充分體現(xiàn)化，學(xué)課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮化學(xué)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生人文精神的積極作用。并在課程目標(biāo)中提出：“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(shuō)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”。

本課題位于人教版選修4第二章第四節(jié)，其知識(shí)屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇，涉及到焓變和熵變等一系列難度較大的內(nèi)容，在知識(shí)的深度上不易做過多要求。同時(shí)，本課題的知識(shí)在生活生產(chǎn)與科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用，對(duì)人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化發(fā)展有重大價(jià)值。因此，教學(xué)既要注意進(jìn)行概念和原理的教學(xué)，還應(yīng)兼顧本課題知識(shí)與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，善于從學(xué)生的實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，利用新知識(shí)和已有知識(shí)的聯(lián)系建構(gòu)知識(shí)框架，“一并注重從學(xué)科中心回歸到學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，從社會(huì)實(shí)際問題出發(fā)組織教學(xué)。

二、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。由于涉及了原理性較強(qiáng)和難度較大的熵這一物理量和“熵增原理”，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)感覺較強(qiáng)的陌生度。但在實(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)提供了眾多的感性材料，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。

三、教學(xué)目標(biāo)分析

綜上分析所述，結(jié)合課標(biāo)的三維目標(biāo)要求，確定本課題的教學(xué)目標(biāo)如下。

知識(shí)與技能：

1．知道△H<O不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志，但有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。

2．知道△S>O不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志，但有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。

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．滲透觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、推理和判斷的能力培養(yǎng)。

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．為逐步養(yǎng)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提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

2．基于“熵增原理”上的類比體驗(yàn)環(huán)境保護(hù)與低碳生活的重要性和迫切性。

四、學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析與教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)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，選擇主要教學(xué)內(nèi)容，并對(duì)其相應(yīng)的教學(xué)方法的組織進(jìn)行分析?？紤]到學(xué)生已有知識(shí)中缺乏對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的方向問題(即化學(xué)反應(yīng)是否自發(fā))的認(rèn)識(shí)，教學(xué)設(shè)計(jì)中引入一些物理變化的過程來(lái)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，并結(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。同時(shí)，在探究焓變和熵變因素的影響過程中引人“證明”與“證偽”的科學(xué)探究方法，豐富科學(xué)探究的途徑。最后，結(jié)合“熵增原理”與“體驗(yàn)活動(dòng)”來(lái)幫助學(xué)生形成正確的世界觀和人生觀，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。

主要教學(xué)內(nèi)容（教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)）教法分析學(xué)法分析焓變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響(教學(xué)重點(diǎn))按照“體驗(yàn)活動(dòng)—分析特點(diǎn)—建立假設(shè)—證明證偽—分析結(jié)果—得出結(jié)論”的方式進(jìn)行探究式教學(xué)。利用推理和歸納的分析方法，結(jié)合自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)，了解焓變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響。熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響(教學(xué)難點(diǎn))以體驗(yàn)活動(dòng)為線索和載體，結(jié)合熵的概念支架的學(xué)習(xí)，通過“分析特點(diǎn)—頭腦風(fēng)暴—證偽—推理歸納—交流討論—得出結(jié)論”進(jìn)行探究式教學(xué)。利用歸納和演繹的邏輯思維分析方法，利用常見的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，學(xué)習(xí)熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響。熵變與環(huán)境保護(hù)(教學(xué)重點(diǎn))以情境體驗(yàn)活動(dòng)拓展延伸，引出石油泄漏污染有關(guān)的環(huán)境問題，引發(fā)學(xué)生的思考。從體驗(yàn)活動(dòng)中感受熵增原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用，進(jìn)而樹立正確的世界觀、價(jià)值觀、生活觀。

五、教學(xué)流程科目化學(xué)授課教師陳波年級(jí)高二時(shí)間2010年9月課題化學(xué)世界中的自發(fā)過程課型探究課教具準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)藥品：Ba(OH)2(s)、NH4CI(s)、CH3COONa(s)

實(shí)驗(yàn)儀器：小號(hào)試管2個(gè)、50mL燒杯1個(gè)、藥匙、試管架、錐形瓶、玻璃棒、表面皿教學(xué)流程教師活動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)活動(dòng)設(shè)計(jì)目的及其教學(xué)策略【導(dǎo)入】從感性經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)自發(fā)過程。視頻錄像，引出課題。【板書】化學(xué)世界中的自發(fā)過程。【觀看】【感受】通過實(shí)際事例感受自發(fā)過程。構(gòu)建知識(shí)的生活化情境【PPT】一、自發(fā)過程及其特點(diǎn)【體驗(yàn)活動(dòng)】1．一杯熱水自發(fā)地變涼。2．火柴棒的散落。l【問題】這兩個(gè)變化中典型的特點(diǎn)是什么?【思考討論】利用已知經(jīng)驗(yàn)思考，展開討論?！咀杂山涣鳌吭谡f(shuō)出事例的基礎(chǔ)上充分交流個(gè)人的看法。從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，利用常見的實(shí)例引發(fā)學(xué)生有序地、指向性地思索。【PPT】二、探究化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的特征【問題】在“熱水變涼”的過程中什么物理量發(fā)生了變化?【探究一】能量對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響?！炯僭O(shè)一】化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的應(yīng)表現(xiàn)為放出能量，即△H<0?！舅伎肌砍浞炙伎肌就评怼堪凑账尸F(xiàn)得到線索進(jìn)行推理【提出假設(shè)】做出合理的探究假設(shè)是探究過程的初始階段，也是探究能否成功的關(guān)鍵起步。讓學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)進(jìn)行討論，做出探究假設(shè)，符合學(xué)生認(rèn)知的過程。使學(xué)生思維充分發(fā)散，再通過交流和提供的事例將思維聚斂于作出合理假設(shè)。

【問題】如何驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)是否成立?【方法引導(dǎo)】驗(yàn)證假設(shè)的兩種科學(xué)方法：“證明”或“證偽”?！緦W(xué)習(xí)方法】證明是科學(xué)學(xué)習(xí)中常用方法。同時(shí)，在科學(xué)發(fā)展歷程中，由于真理的相對(duì)性，證偽更能體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)特征。

了解科學(xué)的本質(zhì)，同時(shí)發(fā)展自我的質(zhì)疑精神和科學(xué)精神。【證明】例舉大量證明的實(shí)例。【證偽探究】利用所給試劑設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證偽假設(shè)一。【學(xué)生舉例】【自主探究】提醒學(xué)生注意在作出假設(shè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之間必須有方案設(shè)計(jì)的過程，這才符合科學(xué)探究邏輯?！緟R報(bào)結(jié)果】【教師板書】【處理結(jié)果】“證偽”實(shí)驗(yàn)的結(jié)論說(shuō)明什么?“證明”實(shí)驗(yàn)的結(jié)論說(shuō)明什么?【實(shí)驗(yàn)】【交流】【思考】【回答】培養(yǎng)學(xué)生交流與表達(dá)能力，同時(shí)學(xué)會(huì)利用不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出不同的合理解釋。【探究結(jié)論】★“證偽”實(shí)驗(yàn)說(shuō)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

★

“證明”實(shí)驗(yàn)說(shuō)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<O有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。

【引申】科學(xué)的本質(zhì)特征是可以而且應(yīng)該被懷疑的，是可以證偽的?！舅伎肌克伎冀Y(jié)論的同時(shí)學(xué)會(huì)用辯證的思維對(duì)待每一組科學(xué)實(shí)驗(yàn)。了解科學(xué)本質(zhì)是化學(xué)教學(xué)的中心任務(wù)，其中既包含了掌握有效地科學(xué)方法，也包含了學(xué)會(huì)做對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的合理解釋?！締栴}二】證偽實(shí)驗(yàn)中的氣味代表了物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了什么變化?“火柴棒的散落”表明了何種變化?【探究二】混亂程度對(duì)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的影響【理解】【感受】【思考】【猜想】提出問題引起學(xué)生注意，讓學(xué)生帶著問題走人下面的學(xué)習(xí)。同時(shí)，由于熵概念的陌生度較高，用常見過程引發(fā)學(xué)生思考容易讓學(xué)生思維找到正確的思考點(diǎn)?！靖拍钪Ъ堋?．熵用來(lái)衡量體系混亂程度2．熵與物質(zhì)所存在的狀態(tài)關(guān)系密切，固→液→氣(熵逐漸增大)3．自發(fā)過程中，體系有混亂度增大的趨勢(shì)，即△S>0(熵增原理)【舉例】舉出常見的“熵增原理”的實(shí)例【聆聽】【理解】【思考】初步了解熵的概念及學(xué)會(huì)用熵增原理解釋身邊的常見現(xiàn)象?！九e例】概念學(xué)習(xí)是為給學(xué)生的思維提供理論上的支撐點(diǎn)，舉例是中概念理解的基礎(chǔ)上注重概念的應(yīng)用?！炯僭O(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>O【自主探究】任選證明實(shí)驗(yàn)或證偽實(shí)驗(yàn)【頭腦風(fēng)暴】試劑：CaCl2(aq)、H2S04(aq)、Na2CO3(s)書寫化學(xué)反應(yīng)式并說(shuō)出證明或證偽的理由。【思考】【選擇】【邏輯推理】本探究的實(shí)驗(yàn)中對(duì)于高二學(xué)生不會(huì)造成困難，重要的是學(xué)生能夠正確的選擇合理的捌藏蠲在礙讒上作出合理的解釋。學(xué)會(huì)為假設(shè)找到理論依據(jù)。【匯報(bào)結(jié)果】……【處理結(jié)果】“證偽”實(shí)驗(yàn)的結(jié)論說(shuō)明什么?“證明”實(shí)驗(yàn)的結(jié)論說(shuō)明什么?【探究結(jié)論】★“證明”實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：△S>O有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行?！铩白C偽”實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：△S>O不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一標(biāo)志?！窘涣鲄R報(bào)】【歸納】在探究的基礎(chǔ)上掌握為證明和證偽實(shí)驗(yàn)作出合理解釋在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上得出數(shù)據(jù)和結(jié)論，達(dá)成知識(shí)目標(biāo)。同時(shí)，學(xué)生經(jīng)歷了探究的全過程，更重要的是在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)科學(xué)的本質(zhì)精神，達(dá)成過程與方法目標(biāo)的要求。

【教師演示】熱冰實(shí)驗(yàn)【思考】“熱冰”實(shí)驗(yàn)表明在自發(fā)過程中，若熵變減小，則應(yīng)該焓變應(yīng)該如何變化?△S<O時(shí)還伴隨著△H<O【觀察】【體驗(yàn)】【思考】熱冰實(shí)驗(yàn)是為了進(jìn)一步引出在自發(fā)過程中熵變的減小會(huì)伴隨著的焓變的減小，為后續(xù)結(jié)論的得出鋪墊?！咎骄靠偨Y(jié)】化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程同時(shí)受△S和△H的影響?！鱏>0與△H<0都是有利于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行?！锒咭蛩赜绊戁厔?shì)相同時(shí)：△S>O、△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【回顧思考】【辯證分析】【掌握結(jié)論】發(fā)展綜合歸納能力，同時(shí)注意關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的微小細(xì)節(jié)，并學(xué)會(huì)予以合理解釋。

【課外拓展】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)……?【體驗(yàn)活動(dòng)】【交流討論】【感受升華】從基本的化學(xué)原理出發(fā)做人類自身的發(fā)展作出思辨，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)的同時(shí)養(yǎng)成現(xiàn)代公民素質(zhì)，升華化學(xué)課堂的主題。【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<O，反應(yīng)自發(fā)；△S<O、△H>0．反應(yīng)非自反；

六、教學(xué)反思

從實(shí)際教學(xué)效果來(lái)看