1、化学世界中的自发过程教学设计一、课标与教材分析普通高中化学课程标准(简称“课标”)提出在人类文化背景下构建高中化学课程体系，充分体现化，学课程的人文内涵，发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用。并在课程目标中提出：“理解基本的化学概念和原理，认识化学现象的本质，学习实验研究的方法，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力”。联系本课题的内容，课标内容标准要求：“能用焓变和熵变说明化学反应的方向，对生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释”。本课题位于人教版选修4第二章第四节，其知识属于化学反应原理范畴，涉及到焓变和熵变等一系列难度较大的内容，在知识的深度上不易做过多要求。同时，本
2、课题的知识在生活生产与科学研究中有广泛的应用，对人类文明进步和现代化发展有重大价值。因此，教学既要注意进行概念和原理的教学，还应兼顾本课题知识与生产生活的联系，善于从学生的实际生活经验出发，利用新知识和已有知识的联系建构知识框架，“一并注重从学科中心回归到学生的生活经验，从社会实际问题出发组织教学。二、学情分析从本学科纵向维度上看，学生学习本课题时，已经掌握了化学反应的焓变等有关内容，同时也具备了对化学反应从能量、速率、限度等维度研究的思想。本课题联系以上知识，提出了研究化学反应的另一个维度方向(自发与非自发)问题，并利用焓变判据和熵变判据综合对化学反应的自发做出判断。由于涉及了原理性较强和难
3、度较大的熵这一物理量和“熵增原理”，学生学习时会感觉较强的陌生度。但在实际生活中，体现“熵增原理”的物理变化和化学变化现象为学生的学习提供了众多的感性材料，有利于学生在学习时对熵变和熵增做出一般性地常规探讨，并且创造了学生充分发挥思维能力和交流能力的空间。三、教学目标分析综上分析所述，结合课标的三维目标要求，确定本课题的教学目标如下。知识与技能：1.知道H 2.知道S>O不是判断反应自发的唯一标志，但有利于化学反应的自发进行。3.知道化学反应的是否自发同时取决于H和S两个因素的影响。过程与方法：1.渗透观察和描述实验现象能力、实验现象分析、推理和判断的能力培养。2.了解科学探究方法中的重
4、要手段“证伪”和“证明”。情感态度与价值观：1.为逐步养成从科学原理的角度认识身边事物和变化的世界观提供学习机会。2.基于“熵增原理”上的类比体验环境保护与低碳生活的重要性和迫切性。四、学习内容的分析与教学重难点教学内容是本课题教学实施中的主体部分，结合已经确立的教学目标，以人教版化学选修4教科书为蓝本，本着“源于教科书但不拘泥于教科书，用教科书教”的原则，选择主要教学内容，并对其相应的教学方法的组织进行分析。考虑到学生已有知识中缺乏对于化学反应的方向问题(即化学反应是否自发)的认识，教学设计中引入一些物理变化的过程来帮助学生联想和构建关于自发过程的典型特征，并结合焓变与熵变从实验探究中分析影
5、响化学反应是否自发的影响因素。同时，在探究焓变和熵变因素的影响过程中引人“证明”与“证伪”的科学探究方法，丰富科学探究的途径。最后，结合“熵增原理”与“体验活动”来帮助学生形成正确的世界观和人生观，并结合当下环境保护与低碳生活的重要性与紧迫性实现在化学教学中的环境教育。主要教学内容（教学重点难点）教法分析学法分析焓变对化学反应自发过程的影响(教学重点)按照“体验活动分析特点建立假设证明证伪分析结果得出结论”的方式进行探究式教学。利用推理和归纳的分析方法，结合自主学习与探究学习，了解焓变对化学反应自发过程的影响。熵变对化学反应自发过程的影响(教学难点)以体验活动为线索和载体，结合熵的概念支架的学
6、习，通过“分析特点头脑风暴证伪推理归纳交流讨论得出结论”进行探究式教学。利用归纳和演绎的逻辑思维分析方法，利用常见的化学反应和物理变化，学习熵变对化学反应自发过程的影响。熵变与环境保护(教学重点)以情境体验活动拓展延伸，引出石油泄漏污染有关的环境问题，引发学生的思考。从体验活动中感受熵增原理的简单应用，进而树立正确的世界观、价值观、生活观。五、教学流程科目化学授课教师陈波年级高二时间2019年9月课题化学世界中的自发过程课型探究课教具准备实验药品：Ba(OH)2(s)、NH4CI(s)、CH3COONa(s) 实验仪器：小号试管2个、50 mL烧杯1个、药匙、试管架、锥形瓶、玻璃棒、表面皿教学
7、流程教师活动设计学生活动设计活动设计目的及其教学策略【导入】从感性经验认识自发过程。视频录像，引出课题。【板书】化学世界中的自发过程。【观看】【感受】通过实际事例感受自发过程。构建知识的生活化情境【PPT】一、自发过程及其特点【体验活动】1一杯热水自发地变凉。2火柴棒的散落。l【问题】这两个变化中典型的特点是什么?【思考讨论】利用已知经验思考，展开讨论。【自由交流】在说出事例的基础上充分交流个人的看法。从现实出发，利用常见的实例引发学生有序地、指向性地思索。【PPT】二、探究化学反应自发性的特征【问题】在“热水变凉”的过程中什么物理量发生了变化?【探究一】能量对化学反应自发过程的影响。【假设一
8、】化学反应自发过程的应表现为放出能量，即H<0。【思考】充分思考【推理】按照所呈现得到线索进行推理【提出假设】做出合理的探究假设是探究过程的初始阶段，也是探究能否成功的关键起步。让学生从生活经验出发进行讨论，做出探究假设，符合学生认知的过程。使学生思维充分发散，再通过交流和提供的事例将思维聚敛于作出合理假设。【问题】如何验证这个假设是否成立?【方法引导】验证假设的两种科学方法：“证明”或“证伪”。【学习方法】证明是科学学习中常用方法。同时，在科学发展历程中，由于真理的相对性，证伪更能体现科学本质特征。 了解科学的本质，同时发展自我的质疑精神和科学精神。【证明】例举大量证明的实例。【证伪探
9、究】利用所给试剂设计一个实验证伪假设一。【学生举例】【自主探究】提醒学生注意在作出假设和实验验证之间必须有方案设计的过程，这才符合科学探究逻辑。【汇报结果】【教师板书】【处理结果】“证伪”实验的结论说明什么?“证明”实验的结论说明什么?【实验】【交流】【思考】【回答】培养学生交流与表达能力，同时学会利用不同的实验结果给出不同的合理解释。【探究结论】“证伪”实验说明：化学反应的自发过程并不是必须表现为放出能量，即H<0不是判断反应自发的 “证明”实验说明：虽然很多实例支持了假设，但不能为假设的成立提供的确凿证据。同时，证明的过程其实是在实践中积累了经验，即H<O有利于化学反应的自发进
10、行。【引申】科学的本质特征是可以而且应该被怀疑的，是可以证伪的。【思考】思考结论的同时学会用辩证的思维对待每一组科学实验。了解科学本质是化学教学的中心任务，其中既包含了掌握有效地科学方法，也包含了学会做对科学实验的合理解释。【问题二】证伪实验中的气味代表了物质状态发生了什么变化?“火柴棒的散落”表明了何种变化?【探究二】混乱程度对化学反应自发过程的影响【理解】【感受】【思考】【猜想】提出问题引起学生注意，让学生带着问题走人下面的学习。同时，由于熵概念的陌生度较高，用常见过程引发学生思考容易让学生思维找到正确的思考点。【概念支架】1熵用来衡量体系混乱程度2熵与物质所存在的状态关系密切，固&rar
11、r;液→气(熵逐渐增大)3自发过程中，体系有混乱度增大的趋势，即S>0(熵增原理)【举例】举出常见的“熵增原理”的实例【聆听】【理解】【思考】初步了解熵的概念及学会用熵增原理解释身边的常见现象。【举例】概念学习是为给学生的思维提供理论上的支撑点，举例是中概念理解的基础上注重概念的应用。【假设二】化学变化的自发过程应表现为混乱度增加，即：S>O【自主探究】任选证明实验或证伪实验【头脑风暴】试剂：CaCl2(aq)、H2S04(aq)、Na2CO3(s)书写化学反应式并说出证明或证伪的理由。【思考】【选择】【逻辑推理】本探究的实验中对于高二学生不会造成困难，重要的是学生能够正
12、确的选择合理的捌藏蠲在碍谗上作出合理的解释。学会为假设找到理论依据。【汇报结果】【处理结果】“证伪”实验的结论说明什么?“证明”实验的结论说明什么?【探究结论】“证明”实验说明：S>O有利于化学反应的自发进行。“证伪”实验说明：S>O不是判断反应自发的唯一标志。【交流汇报】【归纳】在探究的基础上掌握为证明和证伪实验作出合理解释在实验探究的基础上得出数据和结论，达成知识目标。同时，学生经历了探究的全过程，更重要的是在实验中体验科学的本质精神，达成过程与方法目标的要求。 【教师演示】热冰实验【思考】“热冰”实验表明在自发过程中，若熵变减小，则应该焓变应该如何变化?S<O时还伴随着
13、H<O【观察】【体验】【思考】热冰实验是为了进一步引出在自发过程中熵变的减小会伴随着的焓变的减小，为后续结论的得出铺垫。【探究总结】化学反应的自发过程同时受S和H的影响。S>0与H<0都是有利于化学反应的自发进行。二者因素影响趋势相同时：S>O、H<0，反应自发；S<0、H>0，反应非自反；二者因素影响趋势不同时：反应是否自发取决于S和H哪种影响更大【回顾思考】【辩证分析】【掌握结论】发展综合归纳能力，同时注意关注实验中的微小细节，并学会予以合理解释。【课外拓展】熵与环境保护【体验活动】混乱的制造者与整理者【拓展思考】墨西哥湾漏油事件所耗费?【体验活动】【交流讨论】【感受升华】从基本的化学原理出发做人类自身的发展作出思辨，培养科学素质的同时养成现代公民素质，升华化学课堂的主题。【板书设计】化学世界中的自发过程一、焓变对自发过程的影响二、熵变对自发过程的影响结论：S>0、H<O，反应自发；S<O、H>0反应非自反；第 13 页