時(shí)間:2023-08-29 09:18:24
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇化學(xué)反應(yīng)的基本特征,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
關(guān)鍵詞 化學(xué)觀念建構(gòu) 能量觀 初中化學(xué)教科書 科學(xué)探究
1 能量觀的內(nèi)涵
促進(jìn)觀念建構(gòu)的教學(xué)有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層次地理解,更有利于學(xué)生未來(lái)的發(fā)展?!读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》明確了形成化學(xué)基本觀念在化學(xué)教育中的重要意義,化學(xué)能量觀作為重要的化學(xué)學(xué)科觀念,在九年級(jí)學(xué)生初學(xué)化學(xué)期間就開始逐步建構(gòu),是認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界、理解科學(xué)的關(guān)鍵觀念,有利于學(xué)生了解從能量的角度研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維方法?!读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》明確指出“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育,要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律,形成化學(xué)的基本觀念……”山東師范大學(xué)畢華林教授認(rèn)為:化學(xué)基本觀念,是指學(xué)生通過(guò)化學(xué)學(xué)習(xí),在深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對(duì)化學(xué)總觀性的認(rèn)識(shí)?;瘜W(xué)基本觀念不是具體的化學(xué)知識(shí),也不是化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單積累,而是學(xué)生通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)的深刻理解,在化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上概括提煉出來(lái)的。當(dāng)學(xué)生在多年以后逐漸地將所學(xué)的學(xué)科知識(shí)遺忘,教育所給予人們的無(wú)非是當(dāng)一切學(xué)習(xí)過(guò)的東西都忘記后所剩下來(lái)的東西。那這些剩下來(lái)的東西是什么?這個(gè)時(shí)候觀念建構(gòu)就顯得尤為重要。
能量變化是化學(xué)反應(yīng)的基本特征之一,而且能量觀是化學(xué)學(xué)科的核心觀念,是化學(xué)學(xué)科研究要考慮的重要問(wèn)題,是研究物質(zhì)的理科課程的共通問(wèn)題;然而現(xiàn)在對(duì)中學(xué)化學(xué)的教學(xué)研究中,多數(shù)偏向于微粒觀、元素觀、變化觀等,缺乏對(duì)能量觀的研究;有的研究將能量觀點(diǎn)納入變化觀之中分析。梁永平教授對(duì)中學(xué)化學(xué)能量觀提煉出以下要點(diǎn):(1)物質(zhì)的分子或原子具有內(nèi)能;(2)核外電子按照能量高低分層運(yùn)動(dòng);(3)原子之間的強(qiáng)烈作用使原子處于能量較低的穩(wěn)定狀態(tài);(4)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程伴隨有能量轉(zhuǎn)化;(5)物質(zhì)分子發(fā)生有效碰撞是物質(zhì)轉(zhuǎn)化的必要條件;(6)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量是守恒的;(7)原子核內(nèi)貯存有巨大的能量。梁永平教授認(rèn)為能量觀的建構(gòu)有利于學(xué)生形成核外電子運(yùn)動(dòng)的能量思維方式,了解從能量的角度研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維方法等。此外梁永平教授還探討了能量觀建構(gòu)的基本策略。該闡述雖然詳盡,但由于能量觀基于物理學(xué)習(xí),又與微觀世界聯(lián)系,抽象程度比較高,所以多在高中階段關(guān)注,初中階段則鮮有研究和實(shí)踐。
學(xué)生在九年級(jí)初次接觸化學(xué),啟蒙階段其實(shí)是建構(gòu)化學(xué)基本觀念的重要時(shí)期。我們?cè)趯?duì)2011年版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、2012年修訂的人教版九年級(jí)化學(xué)教科書進(jìn)行文本分析、聯(lián)系的基礎(chǔ)上將與能量有關(guān)的化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、歸納,得出能量觀的重要性,有利于豐富、完善初中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容。
2 課標(biāo)與教材中能量觀點(diǎn)分模塊例析
我們按照九年級(jí)化學(xué)的“科學(xué)探究”、“身邊的化學(xué)物質(zhì)”、“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”、“物質(zhì)的化學(xué)變化”和“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”5個(gè)模塊,分別舉例對(duì)能量觀進(jìn)行闡述。
2.1物質(zhì)的化學(xué)變化
正如上文提及,能量觀往往作為變化觀的一部分,能量變化是化學(xué)變化的重要特征,所以該模塊是最直接體現(xiàn)能量觀的部分,在課程標(biāo)準(zhǔn)“化學(xué)變化的基本特征”二級(jí)主題中,明確指出“知道物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)伴隨著能量變化,認(rèn)識(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的重要性”。人教版修訂教材在第一單元課題1闡述化學(xué)變化的基本特征時(shí),明確指出“化學(xué)變化不但生成其他物質(zhì),而且還伴隨著能量的變化,這種能量變化常表現(xiàn)為吸熱、放熱、發(fā)光等”,點(diǎn)明了這種能量變化可以作為判斷化學(xué)變化的重要特征,并且化學(xué)反應(yīng)中能量變化存在多樣性。
課程標(biāo)準(zhǔn)在本模塊里提供了3則與能量相關(guān)的學(xué)習(xí)情境素材。
[例1]生石灰和水反應(yīng)放出的熱量能煮熟雞蛋
該素材在人教版修訂教材中,被安排在第七單元課題2“燃料的合理利用與開發(fā)”,作為學(xué)生認(rèn)識(shí)“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化”的導(dǎo)人實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)有利于消除迷思概念:只有通過(guò)燃燒才能獲得能量嗎。該課題借此明確點(diǎn)明物質(zhì)變化過(guò)程中伴隨的能量變化是化學(xué)的重要研究對(duì)象,體現(xiàn)利用化學(xué)反應(yīng)釋放能量的燃料對(duì)于人類社會(huì)的重要意義。
人教版原教材曾經(jīng)應(yīng)用鎂條與鹽酸的化學(xué)反應(yīng)作為例證,但與如今的實(shí)驗(yàn)相比,與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)距離太遠(yuǎn)。生石灰取材于食品干燥劑方便易得,與水的化學(xué)反應(yīng)既是生活中制備澄清石灰水的實(shí)驗(yàn)方法,又作為九年級(jí)化學(xué)中獲得堿的重要途徑;既是歷史典故背后的化學(xué)道理,又是生活中即熱飯盒的運(yùn)作原理,也可以作為誤服干燥劑帶來(lái)的傷害解釋之一。
[例2]葡萄糖在體內(nèi)釋放能量
作為對(duì)人體最重要的化學(xué)反應(yīng)之一,該案例最早出現(xiàn)在生物教材中。但是此時(shí)初中生在物理中還沒(méi)有學(xué)習(xí)到能量的概念,所以難以深入體會(huì)。在人教版化學(xué)教材“氧氣”課題中,動(dòng)植物的呼吸作為典型的緩慢氧化之一,并指出放熱是氧化反應(yīng)的特征之一,但是在緩慢氧化中并不容易被察覺。在“人類的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”課題中,明確給出葡萄糖在酶的催化作用下緩慢氧化的化學(xué)方程式,并指出放出能量的作用是供機(jī)體活動(dòng)和維持恒定體溫的需要。并且用1g葡萄糖釋放的能量數(shù)值、糖類提供能量占據(jù)人體所需的百分比等數(shù)據(jù)強(qiáng)化該反應(yīng)釋放能量的意義所在。
由于該模塊是化學(xué)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),且與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系緊密,所以人教版九年級(jí)化學(xué)教材將以上2則案例分散在“燃料及其應(yīng)用”、“化學(xué)與生活”2個(gè)單元中。
[例3]干電池和充電電池
電池與化學(xué)主要是高中化學(xué)課程內(nèi)的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容,但義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)一直給出這樣的建議,尤其在“活動(dòng)與探究建議”中列出“觀察銅鋅原電池實(shí)驗(yàn)”。人教版教材沒(méi)有安排該實(shí)驗(yàn)和詳細(xì)知識(shí)介紹,只在“金屬資源保護(hù)”中介紹了廢舊電池的污染。其實(shí)該素材能充分體現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化,而且學(xué)習(xí)物理教材中的水果電池已經(jīng)對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能有初步了解,所以九年級(jí)化學(xué)教學(xué)已經(jīng)具備了介紹化學(xué)電池的基礎(chǔ),滬教版教材在第九章“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”中,針對(duì)“能源的綜合利用”,并結(jié)合生活、科技中幾種不同類型的電池、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的銅鋅原電池實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)反應(yīng)形式;電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在九年級(jí)化學(xué)教材中的典型案例就是電解水,但教材的重點(diǎn)落在微觀解釋,也沒(méi)有對(duì)其他電解反應(yīng)過(guò)多闡述。
2.2身邊的化學(xué)物質(zhì)
物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中伴隨有化學(xué)能與熱能、光能等的相互轉(zhuǎn)化,這種認(rèn)識(shí)不是通過(guò)告知的方式形成的,而需要在化學(xué)變化現(xiàn)象的不斷積累中得到強(qiáng)化。在建立化學(xué)變化概念的時(shí)候,不僅要注意到有新物質(zhì)生成的關(guān)鍵特征,也要注意到所伴隨的熱能、光能等現(xiàn)象。所以化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)事實(shí)是九年級(jí)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中學(xué)習(xí)、體驗(yàn)?zāi)芰孔兓闹匾d體。具體事實(shí)的學(xué)習(xí)是化學(xué)能量觀形成和發(fā)展的基礎(chǔ),沒(méi)有一定的事實(shí)積累,很難形成一定的化學(xué)能量觀。
[例1]氧化反應(yīng)
氧化反應(yīng)是九年級(jí)化學(xué)最重要的一類放熱反應(yīng),課標(biāo)要求“知道氧氣能跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”,在教材中體現(xiàn)為非金屬單質(zhì)、金屬單質(zhì)、一氧化碳以及以甲烷、乙醇為代表的諸多有機(jī)物與氧氣的反應(yīng)。氧化反應(yīng)的能量釋放通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多有呈現(xiàn),例如鐵絲燃燒時(shí)的熔化與火星四射都是能量釋放的效果;又如紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)大量放熱,如果不冷卻就繼續(xù)實(shí)驗(yàn),會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差;碳單質(zhì)、氫氣、酒精、甲烷和一氧化碳等物質(zhì)在氧氣中燃燒放熱更加是它們成為燃料的先決條件?;瘜W(xué)反應(yīng)中的能量還可以通過(guò)光能形式釋放,例如鎂條、硫黃等物質(zhì)燃燒中的發(fā)光現(xiàn)象。
[例2]溶解中的能量變化
溶解不是單純的物理變化,其中伴隨的能量變化其實(shí)也涉及到微粒的運(yùn)動(dòng)與作用力,當(dāng)然九年級(jí)教材只要求從溫度表征層面了解即可。課標(biāo)里在“水與常見的溶液”二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中提出的活動(dòng)與探究建議有“實(shí)驗(yàn)比較氯化鈉、硝酸銨和氫氧化鈉3種物質(zhì)在水中溶解時(shí)的吸熱和放熱現(xiàn)象”,人教版教材也有具體的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)與該建議配套,不僅要求觀察溶解過(guò)程中的現(xiàn)象,還要求記錄溶解前后的液體溫度具體數(shù)值并加以比較,來(lái)了解溶解吸放熱的情況——這是一種半定量的實(shí)驗(yàn)思維去建構(gòu)能量觀的教材呈現(xiàn)方式。另外,人教版教材在“濃硫酸的腐蝕性”部分,強(qiáng)化突出濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn),并提示通過(guò)觸覺感知、現(xiàn)象分析等途徑了解這一典型的溶解放熱現(xiàn)象,以此點(diǎn)明稀釋要點(diǎn)。
2.3物質(zhì)構(gòu)成的奧秘
微觀世界同樣伴隨著種種能量變化,雖然九年級(jí)尚未涉及化學(xué)鍵與分子間作用力的問(wèn)題,但是核外電子運(yùn)動(dòng)本身就是一種能量的反映,核外電子按照能量高低分層運(yùn)動(dòng),這在人教版“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”單元中有明確描述。
而分子和原子本身就具有能量,溫度越高,原子和分子的運(yùn)動(dòng)就越劇烈,物質(zhì)具有的熱能就越大。人教版教材中利用品紅在熱水中擴(kuò)散加快的案例進(jìn)行了例證。
課程標(biāo)準(zhǔn)要求認(rèn)識(shí)物質(zhì)的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化——雖然相關(guān)知識(shí)在物理中已經(jīng)涉及,但是九年級(jí)化學(xué)需要學(xué)生了解溫度對(duì)物質(zhì)微粒運(yùn)動(dòng)和間距的影響,從而深入理解其對(duì)物質(zhì)三態(tài)轉(zhuǎn)化的影響。
2.4化學(xué)與社會(huì)發(fā)展
能量是人類生存和發(fā)展基本三要素之一,人類研究能量的最終目的是更好地獲取和應(yīng)用。所以“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”模塊與其他模塊充分聯(lián)系,有利于在知識(shí)在社會(huì)和生活的應(yīng)用中建構(gòu)能量觀。
[例1]燃燒和燃料
燃燒作為氧化反應(yīng)的重要表現(xiàn)形式,也是最重要的放熱反應(yīng)之一。筆者認(rèn)為教學(xué)中不應(yīng)只拘泥于“認(rèn)識(shí)燃燒、緩慢氧化和爆炸發(fā)生的條件,了解防火滅火、防范爆炸的措施”,還需要了解那些加熱釋放氧氣的化學(xué)物質(zhì)如高錳酸鉀、氯酸鉀、硝酸鉀和雙氧水等同樣會(huì)體現(xiàn)助燃的效果,所以在藥品存放、使用安全方面需要注意——這一點(diǎn)在事實(shí)水平上能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)燃燒的理解,也能完善學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)。當(dāng)學(xué)生在日后的深入學(xué)習(xí)中對(duì)于原子結(jié)構(gòu)有了一定的理解性認(rèn)識(shí),就可以在氧化還原水平上認(rèn)識(shí)燃燒現(xiàn)象,從而將發(fā)光、發(fā)熱與原子得失電子等事實(shí)聯(lián)系起來(lái)。雖然在九年級(jí)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中無(wú)須從微觀層面詮釋燃燒和氧化反應(yīng),但是在能量觀建構(gòu)中不斷發(fā)展對(duì)燃燒現(xiàn)象的理解,也是強(qiáng)化物質(zhì)轉(zhuǎn)化伴隨有能量變化認(rèn)識(shí)的重要舉措。
基于燃燒反應(yīng),一些熱值高、來(lái)源廣的可燃物,成為對(duì)人類至關(guān)重要的燃料。在九年級(jí)化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生如何“認(rèn)識(shí)燃料完全燃燒的重要性”?人教版教材以碳的不完全燃燒為例,指出不完全燃燒導(dǎo)致的燃料燃燒利用率降低,既浪費(fèi)資源又污染空氣;還從燃燒三要素角度提出燃料充分燃燒的2種方法。
[例2]為人類提供能量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
課程標(biāo)準(zhǔn)中要求知道一些對(duì)生命活動(dòng)具有重要意義的有機(jī)物,其中最主要是供能物質(zhì),除了葡萄糖為代表的糖類,還有蛋白質(zhì)和油脂。人教版教材對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供能數(shù)據(jù)和對(duì)人體一日的需求滿足百分比做出定量描述,見表1。
2.5科學(xué)探究
人教版教材里,科學(xué)探究模塊的要求除了在第一單元有獨(dú)立的設(shè)置,大部分內(nèi)容通常滲透在各個(gè)課題的教學(xué)中。
溫度是分子平均動(dòng)能的外在表征,在“走進(jìn)化學(xué)世界”單元里,能量觀滲透在蠟燭和酒精燈火焰的溫度測(cè)定之中。而作為最常見的反應(yīng)條件之一的加熱,則是一種為反應(yīng)體系提供能量的方法。
3 九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中能量觀建構(gòu)的建議
通過(guò)文本分析,我們發(fā)現(xiàn)能量的觀點(diǎn)滲透在九年級(jí)化學(xué)各個(gè)模塊,且不能通過(guò)孤立的知識(shí)呈現(xiàn)出來(lái),往往需要不同模塊的聯(lián)系和支撐。例如,課程標(biāo)準(zhǔn)里“物質(zhì)的化學(xué)變化”模塊提供的2則情境素材(生石灰與水的反應(yīng)、葡萄糖的供能反應(yīng)),在教材中分別出現(xiàn)在“燃料及其利用”、“化學(xué)與生活”2個(gè)單元中,體現(xiàn)與“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”模塊的綜合。筆者結(jié)合在江蘇書人教育集團(tuán)面向化學(xué)特長(zhǎng)生的教學(xué)實(shí)踐,談一談在九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中建構(gòu)能量觀的建議。
3.1吸熱還是放熱
判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)吸熱還是放熱,逐步建構(gòu)能量觀的最簡(jiǎn)單方法就是請(qǐng)學(xué)生去感受實(shí)驗(yàn)中的溫度變化。生石灰與水反應(yīng),讓學(xué)生用手觸摸試管,溫度的變化給予學(xué)生最直接的體驗(yàn),而且請(qǐng)同學(xué)在不同時(shí)間段感受溫度逐步升高的趨勢(shì);鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣,別只局限于實(shí)驗(yàn)原理和裝置,也讓學(xué)生摸摸試管——也是燙的;酸堿中和時(shí),不要局限于指示劑的變色這種明顯的現(xiàn)象,也讓學(xué)生觸摸試管——熱的。幾次摸試管就可以引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的熱量從哪里來(lái)的疑問(wèn)和思考,通過(guò)溫度變化的體驗(yàn)潛移默化地建構(gòu)化學(xué)能量觀。
觀念建構(gòu)教學(xué)的問(wèn)題還應(yīng)有一定開放性和挑戰(zhàn)性,使學(xué)生能從多個(gè)角度、多個(gè)方面進(jìn)行思考,不同能力水平的學(xué)生可以得到層次、范圍不同的結(jié)論。
例如,在九年級(jí)的化學(xué)教學(xué)中有很多放熱反應(yīng)的典型案例,但是人教版教材對(duì)吸熱反應(yīng)只提及一句話:炭和二氧化碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。學(xué)生沒(méi)有感性認(rèn)識(shí),理解起來(lái)比較困難,建議在這里補(bǔ)充另一個(gè)吸熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn):氫氧化鋇固體和氯化銨固體在燒杯中研磨,實(shí)驗(yàn)前,在燒杯底部放一片硬塑料片,在硬塑料片上滴2滴水,再將固體混合物研磨,過(guò)一會(huì)兒硬塑料片就和燒杯粘在一起。
由這個(gè)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)想到:判斷一個(gè)變化(無(wú)論是物理變化還是化學(xué)變化)吸熱還是放熱,是否只有各種教輔書上提及的溫度計(jì)的方法?以濃硫酸溶于水放熱為例,我們可以引導(dǎo)學(xué)生思考放熱除了對(duì)溫度有影響,還會(huì)引起氣體壓強(qiáng)、空間體積、物質(zhì)溶解度、物質(zhì)狀態(tài)等的變化。結(jié)合學(xué)生的思維我們得出如下幾種可能的角度:①溫度的變化,除了使用溫度計(jì)外,用手去觸摸感受最直接但是無(wú)法定量比較,基于目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化,還可以向?qū)W生介紹數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在監(jiān)測(cè)溫度變化中的應(yīng)用——溫度傳感器可以即時(shí)反映溫度的改變趨勢(shì)和變化幅度,是作為研究化學(xué)反應(yīng)能量變化的重要手段;②氣壓的變化,我們可以采用如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置,由于溶解放熱會(huì)引起氣體壓強(qiáng)增大,所以通過(guò)觀察液面a、b的變化進(jìn)行判斷;③可以通過(guò)一個(gè)體積可變但壓強(qiáng)恒定的容器(例如帶活塞的氣缸),觀察活塞的運(yùn)動(dòng),了解體積的變化;④如圖2所示,將燒杯置于涂有石蠟的木塊上,再將濃硫酸和水混合,通過(guò)觀察石蠟狀態(tài)的變化,判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱;⑤如圖3所示,將濃硫酸和水混合后的試管放在盛有飽和澄清石灰水的燒杯中,觀察固體的析出情況。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)表征觀察、分析能量變化,是重要的化學(xué)學(xué)科方法,也是建構(gòu)能量觀的重要途徑。
3.2拓展對(duì)燃料的認(rèn)識(shí)
九年級(jí)化學(xué)的“化石燃料的利用”、“能源的利用與開發(fā)”教學(xué)常常陷入科普化怪圈,如何讓這部分內(nèi)容化學(xué)味道濃厚一些?例如以下這些問(wèn)題就不拘泥于一般的考試題目,但引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科問(wèn)題深入思考,能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思維和積極性:
(1)燃燒能為我們做什么?
(2)是不是所有可燃物都可以充當(dāng)燃料?充當(dāng)燃料必須具備怎樣的特征?
(3)聯(lián)系國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀,如何綜合分析國(guó)內(nèi)大眾使用三大化石燃料的利弊?
(4)給出煤氣、液化石油氣、天然氣的價(jià)格和熱值,從定量的角度分析家庭使用哪種氣體燃料最經(jīng)濟(jì)?
如果與其他單元聯(lián)系,則可以有更有意義的問(wèn)題衍生出來(lái)。觀念建構(gòu)的問(wèn)題本身應(yīng)該潛在地體現(xiàn)與學(xué)習(xí)者原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系,同時(shí)它又蘊(yùn)含著新的關(guān)系和規(guī)律,這種聯(lián)系不只是針對(duì)問(wèn)題的表面特征,更主要的是針對(duì)問(wèn)題中的深層關(guān)系和結(jié)構(gòu),即在觀念層面上有聯(lián)系。例如與科學(xué)探究模塊中加熱這一操作融合,可以提問(wèn):
(1)實(shí)驗(yàn)室里有多少種加熱的手段為化學(xué)反應(yīng)提供條件?
(2)如何在實(shí)驗(yàn)中節(jié)省能源?
在復(fù)習(xí)課的教學(xué)中燃料話題可以聯(lián)系社會(huì)與科技發(fā)展,既有利于強(qiáng)化能量觀,也體現(xiàn)考試的熱點(diǎn)。例如秸稈的不完全燃燒造成了煙霾的污染,而充分利用秸稈,是改變條件促使其充分燃燒呢?還是將秸稈轉(zhuǎn)化為其他可燃?xì)怏w來(lái)完成生物質(zhì)能一化學(xué)能一熱能的轉(zhuǎn)變呢?
3.3放熱反應(yīng)與反應(yīng)類型
中考化學(xué)復(fù)習(xí)需要知識(shí)的系統(tǒng)化歸納,需要針對(duì)大量的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類并分析其中規(guī)律。從能量變化角度分類是一種體現(xiàn)能量觀建構(gòu)的新穎角度。在“物質(zhì)的化學(xué)變化”模塊復(fù)習(xí)中,可以提問(wèn):四大基本反應(yīng)類型中各有哪些放熱反應(yīng)的典型實(shí)例?再舉出2例不屬于四大基本反應(yīng)類型的放熱反應(yīng)。
認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化并不等同于化學(xué)反應(yīng)中熱量的釋放與吸收?;瘜W(xué)反應(yīng)中的能量變化,可以以不同的能量形式呈現(xiàn),如熱、光的釋放和吸收,電能、電磁波的釋放和吸收等。許多化學(xué)反應(yīng)伴隨有熱量的放出和吸收,在這些反應(yīng)中,能量的變化也不一定全都以熱量的形式呈現(xiàn)。注意幫助學(xué)生區(qū)分吸熱反應(yīng)與需要加熱引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)在能量變化上的區(qū)別。不要求學(xué)習(xí)熱效應(yīng)、燃燒熱、中和熱、焓變等概念。利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中熱量的計(jì)算時(shí),不涉及蓋斯定律的內(nèi)容。教材通過(guò)“你知道嗎”欄目,讓學(xué)生交流和討論,利用日常生活中觀察到的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化四處可見、形式多樣。在探討化學(xué)反應(yīng)放熱、吸熱本質(zhì)時(shí),要使學(xué)生明確三點(diǎn):1.熱量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要表現(xiàn)形式;2.化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量守恒;3.化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過(guò)程中是吸熱還是放熱,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。引導(dǎo)學(xué)生從能量變化的高度來(lái)學(xué)習(xí)節(jié)內(nèi)容。
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因;
2、了解化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的實(shí)質(zhì);
3、通過(guò)生產(chǎn)生活中的實(shí)例,了解化學(xué)能和熱能的相互轉(zhuǎn)化;
【重點(diǎn)】
化學(xué)能與熱能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。
【難點(diǎn)】
從本質(zhì)上(微觀結(jié)構(gòu)角度)理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化,從而建立起科學(xué)的能量變化觀。
【教學(xué)方法】學(xué)生自學(xué)閱讀、教師歸納
【課時(shí)安排】
第1課時(shí)
【教學(xué)過(guò)程】
〖導(dǎo)入〗1、化學(xué)反應(yīng)按反應(yīng)物和生成物的種類分可分為:化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)
2、化學(xué)反應(yīng)按是否有電子轉(zhuǎn)移可分為:氧化還原反應(yīng)、非氧化還原反應(yīng)
3、化學(xué)反應(yīng)按是否有離子參加可分為:離子反應(yīng)、非離子反應(yīng)
4、化學(xué)反應(yīng)按是否有熱量的放出和吸收可分為:放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)
〖引導(dǎo)閱讀〗課本32頁(yè)
〖提問(wèn)〗“你知道嗎?”
〖板書并講解〗一、化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化
1、化學(xué)反應(yīng)的基本特征
(1)都有新物質(zhì)生成,常伴隨能量變化及發(fā)光、變色、放出氣體、生成沉淀等現(xiàn)象發(fā)生。
(2)能量的變化通常表現(xiàn)為熱量的變化。
2、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)(實(shí)質(zhì))
舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成
〖指導(dǎo)閱讀〗課本33頁(yè)活動(dòng)與探究
3、化學(xué)反應(yīng)按熱量的變化分類
(1)概念
放熱反應(yīng):有熱量放出的化學(xué)反應(yīng);
吸熱反應(yīng):吸收熱量的化學(xué)反應(yīng);
(2)分類
放熱反應(yīng):放出熱量的反應(yīng)〔∑E(反應(yīng)物)>∑E(生成物)〕
化學(xué)反應(yīng)
吸熱反應(yīng):吸收熱量的反應(yīng)〔∑E(反應(yīng)物)<∑E(生成物)〕
〖補(bǔ)充講解〗化學(xué)反應(yīng)遵循著能量守恒定律:反應(yīng)物的總能量+斷鍵時(shí)吸收的總能量=生成物的總能量+成鍵時(shí)放出的能量
〖練習(xí)一〗判斷下列反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)
C(s)+CO2(g)2CO(g)
Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
〖板書〗4、常見的放熱、吸熱反應(yīng)
(1)放熱反應(yīng):a、所有燃燒反應(yīng);b、酸堿中和反應(yīng);c、金屬與酸生成氣體的反應(yīng);d、大多數(shù)的化合反應(yīng)
(2)吸熱反應(yīng):
a、C(s)+CO2(g)2CO(g);
b、Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
c、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
d、大多數(shù)的分解反應(yīng)
〖練習(xí)〗關(guān)于吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(A)
A、需要加熱才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)
B、化學(xué)反應(yīng)中能量變化,除了熱量外,還可以是光能、電能等
C、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化,也服從能量守恒定律
D、反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時(shí),發(fā)生放熱反應(yīng)
〖指導(dǎo)練習(xí)〗課本33頁(yè)“問(wèn)題解決”
〖總結(jié)〗化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化是化學(xué)反應(yīng)的一大特征。我們可以利用化學(xué)能與熱能及其能量的相互轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖纳a(chǎn)、生活及科學(xué)研究服務(wù)?;瘜W(xué)在能源的開發(fā)、利用及解決日益嚴(yán)重的全球能源危機(jī)中必將起帶越來(lái)越重要的作用,同學(xué)們平時(shí)可以通過(guò)各種渠道來(lái)關(guān)心、了解這方面的進(jìn)展,從而深切體會(huì)化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性。
〖作業(yè)〗預(yù)習(xí)熱化學(xué)方程式的書寫要求;完成鞏固練習(xí)
【教后感】
①教師如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用圖表和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化;
【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889(2013)12B-0058-01
化學(xué)反應(yīng)原理是高中化學(xué)選修模塊之一,該內(nèi)容與必修模塊相銜接。它揭示了化學(xué)變化所遵循的基本原理,是化學(xué)在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)。雖然教材中講述的關(guān)于化學(xué)反應(yīng)原理的內(nèi)容較為基礎(chǔ),卻包含著學(xué)科中反應(yīng)原理的基本特征。只有把握了這些特征,教師才能透徹理解教材,準(zhǔn)確把握教材的深廣度,從而合理安排教學(xué)方式。準(zhǔn)確把握這些特征,需要我們注意以下幾點(diǎn)。
一、化學(xué)反應(yīng)原理的嚴(yán)謹(jǐn)性需要教師對(duì)概念有正確的理解
在化學(xué)反應(yīng)原理中包含著許多概念,全面理解這些概念并辨清它與相近概念的異同,才能深入理解化學(xué)反應(yīng)原理,在課堂運(yùn)用時(shí)才能避免因?yàn)榛煜a(chǎn)生科學(xué)性錯(cuò)誤。如我們只有理解和區(qū)分了“物質(zhì)的穩(wěn)定性”和“物質(zhì)的反應(yīng)活性”的概念,才不會(huì)認(rèn)為物質(zhì)的不穩(wěn)定性與反應(yīng)活性是一致的;只有認(rèn)識(shí)了化學(xué)反應(yīng)的“熱力學(xué)順序”和“動(dòng)力性順序”,理解化學(xué)反應(yīng)的先后只是一種為了研究的方便而進(jìn)行的人為處理方法,才不會(huì)出現(xiàn)根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)推斷混合物中反應(yīng)的先后順序的錯(cuò)誤做法;只有分辨了“電極”和“電極反應(yīng)物”的概念,才不會(huì)得出“有兩種活動(dòng)性不同的金屬(或一種金屬與一種能導(dǎo)電的非金屬)作電極”是構(gòu)成原電池的條件之一的錯(cuò)誤結(jié)論??梢?,教師必須準(zhǔn)確理解和把握相關(guān)概念,才能保證教學(xué)的嚴(yán)密性。
二、反應(yīng)原理研究對(duì)象的復(fù)雜性需要教師有復(fù)雜的思維
化學(xué)反應(yīng)原理研究的對(duì)象主要是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及化學(xué)變化,而在變化中會(huì)包含很多種物質(zhì)。除了研究物質(zhì)的變化,教師還要探討反應(yīng)過(guò)程中能量的變化,反應(yīng)速率、方向、限度等問(wèn)題,這些因素之間既聯(lián)系又制約。這種研究對(duì)象的復(fù)雜性,需要教師在研究和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理時(shí),充分考慮各種因素的影響。如碘在淀粉中顯示的顏色,不僅受到I-濃度大小的影響,還與反應(yīng)時(shí)的溫度、溶液的酸堿度、淀粉鏈的長(zhǎng)度等有關(guān)。再如,一塊看似均勻的金屬,在化學(xué)反應(yīng)中,我們可能會(huì)觀察到局部反應(yīng)較為劇烈的情況,這是因?yàn)閺臒崃W(xué)的角度看,同種金屬單質(zhì)的熱力學(xué)活動(dòng)性是相同的,但其動(dòng)力學(xué)活動(dòng)性則不一定相同,因?yàn)榻饘俚膭?dòng)力學(xué)活動(dòng)性不僅與其組成有關(guān),還與晶體構(gòu)型、晶體內(nèi)部的局部結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此,在化學(xué)反應(yīng)原理的教學(xué)中,教師如果一味地為了淺顯易懂,將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生科學(xué)性錯(cuò)誤。教師應(yīng)該用聯(lián)系的、發(fā)展的、運(yùn)動(dòng)的思想來(lái)研究化學(xué)反應(yīng)原理。
三、反應(yīng)原理研究?jī)?nèi)容的適用性需要教師基于真實(shí)的情景來(lái)解決問(wèn)題
化學(xué)反應(yīng)原理雖然屬于學(xué)科中的理論知識(shí),但是它的研究對(duì)象和內(nèi)容卻與生產(chǎn)、生活密切相關(guān),其研究的動(dòng)力來(lái)自于人類生產(chǎn)、生活的需求,一旦其研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù),必將對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力和人類的生活帶來(lái)極大的影響?;瘜W(xué)反應(yīng)原理的這種應(yīng)用性特點(diǎn),決定了運(yùn)用這類知識(shí)解決生產(chǎn)生活問(wèn)題時(shí),一定要基于真實(shí)的情景。但是真實(shí)的情景是很復(fù)雜的,這就需要教師在教學(xué)時(shí)將理論與實(shí)際相結(jié)合,綜合考慮多種因素的作用,還原事物的本來(lái)面目。比如在分析溫度對(duì)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響時(shí),我們必須學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析,要從多方面去思考,不能單一地從某一角度去考慮。比如一些有氣體參與的在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),雖然升溫能加快反應(yīng)速率,但升溫會(huì)使氣態(tài)反應(yīng)物的溶解度降低,因此反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率不一定能提高;還有一些熱穩(wěn)定性差的物質(zhì),如過(guò)氧化氫、碳酸氫鹽、硝酸等,有這些物質(zhì)參與的溶液中的反應(yīng),一般不能在高溫下進(jìn)行。同樣,具體的反應(yīng)還要注意反應(yīng)發(fā)生的條件。比如在溶液中,Na跟KCl是不可能發(fā)生置換反應(yīng)的,但在熔融狀態(tài)下這一反應(yīng)卻可以進(jìn)行;再如酸制酸的反應(yīng),我們經(jīng)常講強(qiáng)酸制弱酸,但這一規(guī)律對(duì)氧化還原反應(yīng)是不適用的。因此,教師教學(xué)時(shí)切勿將一般規(guī)律絕對(duì)化。
四、反應(yīng)原理研究層次的多元性需要教師從多角度、用多種方法加以研究
物質(zhì)的變化具有復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性,教師要揭示化學(xué)反應(yīng)原理就必須從多個(gè)角度、用多種方法進(jìn)行研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)等手段獲取現(xiàn)象,通過(guò)現(xiàn)象提出假設(shè),通過(guò)理論分析解釋假設(shè),通過(guò)綜合研究得出結(jié)論。不僅要用理論來(lái)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn),還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論。不僅如此,教師還要從不同層次、不同角度去研究物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的原因,既要從宏觀上把握其變化,還要從微觀上探究發(fā)生變化的根本原因。比如對(duì)于質(zhì)量守恒定律,我們不僅可以通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行粗略地探究,還能從化學(xué)史的分析來(lái)進(jìn)行說(shuō)明,還可以從物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的本質(zhì)特征等多角度入手加以研究。再如,對(duì)于Cl-可以加快金屬單質(zhì)與酸的反應(yīng)的解釋,我們可以從活化金屬說(shuō)、破壞氧化膜說(shuō)、與金屬離子配位說(shuō)、橋連轉(zhuǎn)移電子說(shuō)等多個(gè)角度研究并得出結(jié)論。通過(guò)多角度地對(duì)反應(yīng)原理進(jìn)行研究,可以使問(wèn)題和結(jié)論愈加清晰。
初中化學(xué) 課程標(biāo)準(zhǔn) 能量觀 微粒觀
《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱課標(biāo))明確指出,“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育,要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律,形成化學(xué)的基本觀念……”化學(xué)能量觀是化學(xué)觀念中的核心觀念,需要經(jīng)過(guò)螺旋式遞進(jìn)。2012年修訂的三個(gè)版本[1-3]的化學(xué)教材在不同階段都有安排,充分體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的階段性和層次性。要求教師把握好知識(shí)深廣度,既要符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律和心理特征,又要層層遞進(jìn),從定性到定量、事實(shí)到科學(xué)概念來(lái)認(rèn)識(shí)并建立化學(xué)反應(yīng)與能量之間的雙向關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)適應(yīng)層次的能量觀[4-6]:(1)物質(zhì)具有能量,不同物質(zhì)或同種物質(zhì)的不同狀態(tài)所具有的能量不同。(2)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,不僅有物質(zhì)變化,而且有能量變化,伴隨化學(xué)反應(yīng)的能量變化有不同的形式;化學(xué)能是能量的一種存在形式;能量是影響化學(xué)反應(yīng)的重要因素,化學(xué)能與其他能量的相互轉(zhuǎn)化以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)和前提,能量不會(huì)創(chuàng)生和消亡,只是在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中有能量轉(zhuǎn)化的效率問(wèn)題,使能量有所損耗。(3)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),能源的開發(fā)和利用離不開化學(xué)。(4)微觀世界也存在著能量關(guān)系,表現(xiàn)為分子間、原子(離子)間、電子與原子核間的相互作用。
一、基于課標(biāo)的視角,比較、分析三個(gè)版本教材能量觀的呈現(xiàn)方式
課標(biāo)中,每個(gè)二級(jí)主題都從“標(biāo)準(zhǔn)”和“活動(dòng)與探究建議”兩個(gè)維度,對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行了說(shuō)明,還有可供選擇的情境素材。其中,在“化學(xué)變化的基本特征”二級(jí)主題中明確指出:“知道物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)發(fā)生著能量的變化,認(rèn)識(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的重要性”。筆者嘗試基于課標(biāo),分析三個(gè)版本教材能量觀呈現(xiàn)的基本視角(見表1)。
教材還以蠟燭燃燒為素材研究物質(zhì)的性質(zhì)和變化,能量觀滲透在火焰溫度的測(cè)定之中,若能在描述“發(fā)光、發(fā)熱、火焰”等具體現(xiàn)象的基礎(chǔ)上再提出更為深刻的問(wèn)題――“為什么化學(xué)變化伴隨有能量轉(zhuǎn)化?”實(shí)驗(yàn)就不再局限于蠟燭燃燒的具體現(xiàn)象和產(chǎn)物的檢驗(yàn)上了。使學(xué)生了解該反應(yīng)是持續(xù)發(fā)生的自發(fā)反應(yīng),先反應(yīng)釋放的能量可引發(fā)后續(xù)反應(yīng),從而將化學(xué)的基本觀念與化學(xué)過(guò)程的方法教育有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)[7]。
物質(zhì)的化學(xué)變化包括了質(zhì)的變化、量的變化與能量轉(zhuǎn)化,從能量觀的角度理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)化是化學(xué)的基本視角。教學(xué)過(guò)程中,要聯(lián)系燃料的燃燒、中和反應(yīng)、葡萄糖在體內(nèi)氧化釋放能量、生石灰與水反應(yīng)放出的熱量能“煮熟”雞蛋、化學(xué)電池等日?,F(xiàn)象作為情境素材,通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境和建構(gòu)性的學(xué)習(xí),幫助學(xué)生理解化學(xué)變化和能量變化的密切關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和能力。
二、初中化學(xué)能量觀建構(gòu)的基本策略
研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與研究化學(xué)反應(yīng)合成物質(zhì)同樣重要。因此,教師要重視引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)不同知識(shí)之間、理論與事實(shí)之間、新舊經(jīng)驗(yàn)之間的有意義聯(lián)系,在關(guān)注情境的選取與創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題的構(gòu)思與引導(dǎo)、內(nèi)容的組織與呈現(xiàn)、活動(dòng)的設(shè)計(jì)與安排的交互過(guò)程中經(jīng)過(guò)螺旋式遞進(jìn),使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中有能量變化,在燃燒和燃料的學(xué)習(xí)中得以強(qiáng)化,了解如何應(yīng)用化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)、資源的合理利用,形成和發(fā)展能量觀。
1.借助實(shí)驗(yàn)表征建構(gòu)能量觀
借助實(shí)驗(yàn)表征,引導(dǎo)學(xué)生理解吸、放熱除了對(duì)溫度有影響,還會(huì)引起氣體壓強(qiáng)、體積、溶解度、物質(zhì)狀態(tài)等的變化。在不使用溫度計(jì)的情況下,讓學(xué)生用手感知,或通過(guò)合適的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1、2),借助實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,加深學(xué)生對(duì)化學(xué)能量觀的理解。
還可以借助鐵絲、鎂條、氫氣的燃燒、干電池和充電電池等實(shí)驗(yàn)探究,使學(xué)生宏觀感知、理解化學(xué)體系是一種儲(chǔ)能體系,化學(xué)反應(yīng)伴隨有能量變化,常見形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能,且電能與化學(xué)能可以相互轉(zhuǎn)化。借助高錳酸鉀加熱制取氧氣,水的電解,觀察二氧化錳、硫酸銅溶液對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的影響等實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解有些化學(xué)反應(yīng)需點(diǎn)燃、加熱、高溫、通電、催化劑等條件,如果沒(méi)有這個(gè)條件反應(yīng)就不能發(fā)生。從而有效調(diào)節(jié)和控制能量的儲(chǔ)存和釋放過(guò)程,促進(jìn)或抑制化學(xué)反應(yīng),使化學(xué)反應(yīng)向著有利的方向發(fā)展,明白反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的重要作用,幫助學(xué)生建構(gòu)能量觀。
2.深化對(duì)燃料和燃燒的認(rèn)識(shí),發(fā)展能量觀
教材中通過(guò)大量的事實(shí)證明:人類利用燃燒的主要目的是為了獲取能源。煤、石油和天然氣等化石燃料是當(dāng)今世界上最重要的能源,資源的浪費(fèi)主要表現(xiàn)在化石燃料的不充分燃燒上。因此,關(guān)于能源問(wèn)題,一要讓學(xué)生了解燃料燃燒反應(yīng)釋放能量,幫助學(xué)生研究怎樣才能使燃料完全燃燒,提高燃燒的效率;二要讓學(xué)生考慮燃燒的安全問(wèn)題,學(xué)習(xí)怎樣運(yùn)用化學(xué)知識(shí)防火、滅火;三要講燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響,怎樣減少燃料燃燒時(shí)有害氣體和煙塵的排放,減少對(duì)環(huán)境的污染;四要講燃料的選擇與清潔能源的開發(fā)利用,講化學(xué)科學(xué)為開發(fā)清潔、高效的能源能做些什么[8]。利用核心概念的文字表達(dá)方式揭示有關(guān)燃料問(wèn)題的化學(xué)學(xué)科本質(zhì)(如圖3):
圖3 燃料燃燒的文字表達(dá)式
設(shè)置問(wèn)題組:(1)燃燒能為我們做什么?(2)選擇燃料時(shí)應(yīng)綜合考慮的因素有哪些?(3)為什么有些物質(zhì)可以作為燃料,有些則不能?(4)燃燒生成物為什么會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響,有哪些對(duì)策?(5)物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有什么規(guī)律?(6)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化對(duì)我們學(xué)習(xí)物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)的制備和選擇反應(yīng)條件有什么啟示?怎樣利用化學(xué)反應(yīng)中的能量?
通過(guò)問(wèn)題組的解決,借助可燃物與氧氣發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng),從化學(xué)反應(yīng)熱現(xiàn)象認(rèn)識(shí)到通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以獲得能量,通過(guò)對(duì)燃燒概念的發(fā)展性理解,使學(xué)生了解燃燒是強(qiáng)化物質(zhì)轉(zhuǎn)化伴隨有能量變化認(rèn)識(shí)的重要內(nèi)容,形成對(duì)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化初步的感性認(rèn)識(shí);通過(guò)對(duì)燃燒、緩慢氧化和爆炸發(fā)生條件的認(rèn)識(shí),初步感知可以通過(guò)改變反應(yīng)發(fā)生的條件來(lái)影響化學(xué)反應(yīng)。了解人類的一切活動(dòng)都離不開能源,能源居于首位,能源的開發(fā)和利用離不開化學(xué),認(rèn)識(shí)化學(xué)在提高燃料的燃燒效率中的重要作用,從自我做起,節(jié)約能源,引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)能量觀。
3.借助微粒觀,了解能量觀的內(nèi)涵
微觀層面認(rèn)識(shí)能量觀,這部分內(nèi)容既基于物理學(xué)習(xí),又與微觀世界聯(lián)系,抽象程度很高,魯教版以水為例,創(chuàng)設(shè)連續(xù)性問(wèn)題情境:在水的狀態(tài)變化時(shí)水分子的能量、運(yùn)動(dòng)速率、間隔怎樣變化?在水天然循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)上水分子的能量如何變化?是怎樣運(yùn)動(dòng)的?以分子或原子不斷做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)為切入點(diǎn),推論出構(gòu)成物質(zhì)的微粒具有熱能。溶解現(xiàn)象并非單純的物理現(xiàn)象,其伴隨的能量變化涉及微粒的運(yùn)動(dòng)和相互間的作用力。物質(zhì)溶解于水的過(guò)程中發(fā)生了兩種能量變化:溶質(zhì)的分子(或離子)向水中擴(kuò)散的吸收熱量過(guò)程;溶質(zhì)的分子(或離子)和水分子形成水合分子(或水合離子)的放出熱量過(guò)程。溶質(zhì)不同,這兩種過(guò)程吸收或放出的熱量不同,使溶液的溫度發(fā)生不同的變化。
核外電子運(yùn)動(dòng)也是一種能量的反映。元素得失電子的能力取決于原子中電子的能量,元素原子的最外層電子處于較高能量狀態(tài),不穩(wěn)定,原子間通過(guò)得失電子或共用電子對(duì)的方式成鍵,使體系能量降低,形成相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。學(xué)生形成核外電子運(yùn)動(dòng)的能量思維方式,從能量的角度研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維方法等[4]。因此,可把物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程看作是諸存在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能、光能等釋放出來(lái),或者是熱能、光能等轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部能量(化學(xué)能)被儲(chǔ)存起來(lái)的過(guò)程。在水的電解教學(xué)中,若能從微觀視角解釋為什么水需要通電,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)分子、原子在化學(xué)變化中的行為,深入了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及原子核外電子的分布及其在化學(xué)變化中的表現(xiàn),那么學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的重要作用的認(rèn)識(shí)會(huì)達(dá)到更高的水平[9]。
初中學(xué)生的能量觀建構(gòu)是一個(gè)不斷深化、有機(jī)聯(lián)系、螺旋式上升的結(jié)構(gòu)化內(nèi)容,隨著對(duì)能量觀認(rèn)識(shí)的不斷豐富和發(fā)展,將從微觀表征對(duì)化學(xué)和能量關(guān)系本質(zhì)加以構(gòu)建,形成更合理、完整的能量觀。因此,學(xué)生能量觀的建構(gòu)應(yīng)該注重認(rèn)識(shí)和理解的完整性,使學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解更加本質(zhì)化,自身的觀念更加清晰化,實(shí)施以觀念建構(gòu)為本的課堂教學(xué)。
參考文獻(xiàn)
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[7] 魏銳,如何由實(shí)驗(yàn)觀察提出科學(xué)問(wèn)題――以蠟燭燃燒為例,化學(xué)教育,2012(1).
一、教材和教學(xué)對(duì)象分析
1.教材地位
化學(xué)反應(yīng)限度屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇,是化學(xué)學(xué)科最重要的原理性知識(shí)之一,也是深入認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)和進(jìn)程的入門性知識(shí),在社會(huì)生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用.
2.教學(xué)對(duì)象分析
在必修1中對(duì)可逆反應(yīng)已有介紹,但對(duì)于大部分的化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng),都有反應(yīng)限度,學(xué)生接受還有困難.
二、教學(xué)設(shè)計(jì)
1 教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)與技能
①知道可逆反應(yīng)的概念,了解可逆反應(yīng)的基本特征.
②知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到平衡狀態(tài).
(2)過(guò)程與方法
①通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生領(lǐng)悟化學(xué)反應(yīng)是有一定限度的.
②利用圖形分析體會(huì)化學(xué)平衡的建立過(guò)程.
(3)情感、態(tài)度和價(jià)值觀
在分析交流中善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,敢于質(zhì)疑,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力及團(tuán)隊(duì)合作精神.
2.教學(xué)重點(diǎn)
學(xué)會(huì)判斷可逆反應(yīng).
3.教學(xué)難點(diǎn)
(1)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究的方式,認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)的限度問(wèn)題.
(2)通過(guò)圖形分析了解可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的過(guò)程.
4.教學(xué)過(guò)程
【設(shè)疑】為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量?
設(shè)計(jì)意圖:從工業(yè)生產(chǎn)出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生帶著疑問(wèn)進(jìn)入課堂.
【情境導(dǎo)入】回憶鈉與水、氯氣溶于水的反應(yīng)現(xiàn)象,書寫反應(yīng)方程式.
設(shè)計(jì)意圖:回憶舊知識(shí)建立新知識(shí)體系.
【總結(jié)】很多反應(yīng)都像氯氣和水反應(yīng)一樣,是有限度的.
【活動(dòng)與探究】氯化鐵溶液與碘化鉀溶液的反應(yīng).
實(shí)驗(yàn)1:向碘化鉀溶液中加氯化鐵溶液.
實(shí)驗(yàn)2:在反應(yīng)1的溶液中加入四氯化碳,振蕩、靜置.
實(shí)驗(yàn)3:取2的上層清液,滴加硫氰化鉀溶液.
【設(shè)問(wèn)】實(shí)物投影展示不同學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異,為什么實(shí)驗(yàn)3的顏色深淺會(huì)不同呢?
【追問(wèn)1】試劑量加的多了顏色會(huì)加深,說(shuō)明什么呢?
【追問(wèn)2】化學(xué)反應(yīng)限度是孤立的嗎?
【總結(jié)】化學(xué)反應(yīng)到達(dá)限度是需要一定條件的.
設(shè)計(jì)意圖:探究活動(dòng)既能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,還能產(chǎn)生思維碰撞,激發(fā)探索熱情;設(shè)計(jì)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考、討論,達(dá)到對(duì)問(wèn)題全面、深入的認(rèn)識(shí).
【板書】一、可逆反應(yīng)
1.定義:在同一反應(yīng)條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng).
2.可逆反應(yīng)方程式的連接號(hào):
【提問(wèn)】我們學(xué)過(guò)哪些可逆反應(yīng)?寫出這些反應(yīng)的化學(xué)方程式.
【練習(xí)】把3 mol氫氣和1 mol氮?dú)庵糜诿荛]容器中反應(yīng)能夠得到2 mol氨氣嗎?
【總結(jié)】3.可逆反應(yīng)的特征:
(1)反應(yīng)有一定限度.
(2)反應(yīng)物和生成物共存.
設(shè)計(jì)意圖:回顧知識(shí)總結(jié)可逆反應(yīng),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和總結(jié)的能力.設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)練習(xí),建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò),培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索,勇于解決問(wèn)題的科學(xué)精神.
【議一議】對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí),是否就意味著反應(yīng)停止了呢?
【交流與討論】
(1)反應(yīng)開始時(shí),C(反應(yīng)物)和C(生成物)哪個(gè)大?v(正)和v(逆)哪個(gè)大?
(2)反應(yīng)進(jìn)行時(shí),C(反應(yīng)物)和C(生成物)如何變化?v(正)和v(逆)怎樣變化?
(3)反應(yīng)進(jìn)行到什么時(shí)候會(huì)“停止”?C(反應(yīng)物)和C(生成物)如何變化?
(4)反應(yīng)真的停止了嗎?
設(shè)計(jì)意圖:速率與時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化圖將抽象的知識(shí)具體化,設(shè)計(jì)問(wèn)題幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò).
【板書】二、化學(xué)平衡
1.化學(xué)平衡狀態(tài):可逆反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行到一定程度,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化的狀態(tài).
【講述】化學(xué)平衡不是停止的,而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡.
【板書】2.化學(xué)平衡的特征:
①研究對(duì)象:可逆反應(yīng)
②前提條件:一定條件
③內(nèi)在本質(zhì):正逆反應(yīng)速率相等,但不等于零
④外在特征:各物質(zhì)濃度保持不變
設(shè)計(jì)意圖:規(guī)范知識(shí)體系.
【思考】為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量?
【學(xué)生回答】高爐煉鐵是一個(gè)可逆反應(yīng),一旦達(dá)到平衡,在外界條件不變的情況下,反應(yīng)體系中各物質(zhì)的含量是一定的.
設(shè)計(jì)意圖:使知識(shí)得到升華,培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和歸納總結(jié)的能力.
【作業(yè)】1.請(qǐng)學(xué)生尋找生活中常見的存在化學(xué)反應(yīng)限度的事例,下節(jié)課與同學(xué)分享.
2.如果你是一家合成氨工廠的廠長(zhǎng),你會(huì)考慮哪些問(wèn)題呢?(結(jié)合本節(jié)所學(xué)回答)
設(shè)計(jì)意圖:設(shè)計(jì)開放性的作業(yè),鞏固本節(jié)知識(shí),加強(qiáng)學(xué)生的分析能力.
三、教后反思
《化學(xué)反應(yīng)限度》在必修階段的學(xué)習(xí)要求較低,能認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)有一定的限度,知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)即可.學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)后常有這樣的想法――“化學(xué)反應(yīng)限度有什么用?”,因此,我們采用生產(chǎn)中的例子,創(chuàng)設(shè)情境,引入教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.通過(guò)學(xué)習(xí),學(xué)生能夠解決“工程師設(shè)想”的問(wèn)題,感受到學(xué)習(xí)的收獲.
在現(xiàn)行高考模式下,化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)時(shí)間被大大壓縮,化學(xué)教師更應(yīng)該立足課堂,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì).我們把“活動(dòng)與探究”設(shè)計(jì)成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),給學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì),學(xué)會(huì)從觀察中獲取信息,從思考中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,從合作討論中獲取知識(shí).
通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,學(xué)生較容易得出“化學(xué)反應(yīng)存在限度”這個(gè)結(jié)論.將不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程,加深對(duì)知識(shí)的理解,激發(fā)他們學(xué)習(xí)與探究地?zé)崆?為什么氯化鐵溶液的用量是5~6滴??jī)煞N反應(yīng)物的用量能否顛倒?進(jìn)一步加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的認(rèn)識(shí),這樣既培養(yǎng)了學(xué)生高層次的思維品質(zhì),又讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)化學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性.
關(guān)鍵詞: 新課標(biāo) 初中化學(xué)教學(xué) 能量觀作為科學(xué)教育的重要組成部分,新的化學(xué)課程倡導(dǎo)從學(xué)生和社會(huì)發(fā)展的需要出發(fā),以化學(xué)的基本理念為基礎(chǔ),在教學(xué)過(guò)程中,努力使每位學(xué)生都能以輕松愉快的心情學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)多姿多彩的化學(xué)世界。而化學(xué)能量觀作為初中化學(xué)里重要的化學(xué)學(xué)科理念,是九年級(jí)學(xué)習(xí)初學(xué)化學(xué)過(guò)程中逐步學(xué)習(xí)并且深入構(gòu)建的,讓學(xué)生對(duì)認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界有新的理解,有利于學(xué)生形成從能量角度探究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維方法。
一、新課程環(huán)境教學(xué)下教師的主導(dǎo)作用
在新課標(biāo)的要求下,化學(xué)教師應(yīng)在課堂教學(xué)中發(fā)揮好的主導(dǎo)作用,課堂教學(xué)中以學(xué)生為主體,讓學(xué)生充分發(fā)表意見,使每個(gè)學(xué)生都有發(fā)展的空間,鼓勵(lì)學(xué)生,調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂發(fā)言積極性,大膽地說(shuō)出自己的看法,并在老師的引導(dǎo)和糾正下在課堂上獲取知識(shí)。
教師應(yīng)結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),為學(xué)生提供開放的、面向?qū)嶋H的、主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)環(huán)境,把教材變?yōu)橹匾恼n程資源,并與社會(huì)、生活中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題結(jié)合起來(lái),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探討問(wèn)題和解決問(wèn)題。教學(xué)中教師也應(yīng)該與學(xué)生共同探究,一起討論,讓學(xué)生帶著各自的興趣和觀點(diǎn)直接在與老師的交流中建構(gòu)自己的化學(xué)知識(shí)體系,形成自己的看法和見解,體驗(yàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的意義。
在新課標(biāo)的環(huán)境下,應(yīng)改變以往以教師為中心的教學(xué)設(shè)計(jì),突出學(xué)生的主體地位,強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程是師生結(jié)合、共同交流發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程,從而學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會(huì)被激發(fā)出來(lái),內(nèi)在需要就會(huì)得到滿足,形成良好的教學(xué)氛圍,取得事半功倍的教學(xué)效果。
二、初中化學(xué)里的能量觀
化學(xué)學(xué)科里,使學(xué)生形成一個(gè)基本的化學(xué)觀念是非常重要的教學(xué)目標(biāo)。而能量觀不僅在初中化學(xué)里很重要,還是整個(gè)化學(xué)觀念中的核心觀念。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》明確要使學(xué)生形成化學(xué)基本觀念,能量觀在九年級(jí)學(xué)生初學(xué)化學(xué)期間就會(huì)學(xué)習(xí)并且開始逐步建構(gòu),是學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界、理解科學(xué)的關(guān)鍵觀念。因此,幫助學(xué)生能量觀的建構(gòu)是非常必要的。能量觀的建構(gòu)有利于學(xué)生形成核外電子運(yùn)動(dòng)的能量思維方式,了解從能量角度研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維方法。
學(xué)生從九年級(jí)開始初次接觸化學(xué),為了打好基礎(chǔ),讓學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中更輕松地獲取知識(shí),在化學(xué)學(xué)習(xí)的啟蒙階段建構(gòu)能量觀的化學(xué)基本觀念非常重要。在參考和分析《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》和2012年修訂的人教版九年級(jí)化學(xué)教科書之后,得出能量觀在初中化學(xué)基本觀念里的重要性,對(duì)彌補(bǔ)以前化學(xué)教學(xué)的不足和完善現(xiàn)在初中的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容有重要作用。
三、新課標(biāo)下教材內(nèi)的能量觀點(diǎn)例析
我們?cè)趯?duì)2012年修訂的人教版九年級(jí)化學(xué)教科書進(jìn)行文本分析、聯(lián)系的基礎(chǔ)上對(duì)其中與能量有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行整理、歸納,然后進(jìn)行分析,再舉例對(duì)能量觀進(jìn)行闡述。
化學(xué)變化必然伴隨能量的變化,能量變化是化學(xué)變化的重要特征。人教版九年化學(xué)教科書中,在第一單元課題1闡述化學(xué)變化的基本特征時(shí),明確指出“化學(xué)變化不但生成其他物質(zhì),而且伴隨著能量的變化,這種能量表現(xiàn)為吸熱、放熱、發(fā)光等”,指出化學(xué)變化必然伴隨能量的變化,這種能量變化還可以作為判斷化學(xué)變化的重要特征,而且化學(xué)變化中的能量變化是具有多樣性的。從教材里提取一例作為素材:葡萄糖在體內(nèi)釋放能量。
相信這個(gè)能量的轉(zhuǎn)化是大多數(shù)人都知道的,也是人體最重要的化學(xué)反應(yīng)之一。其實(shí)在初中化學(xué)教科書內(nèi)還有許多案例,但是因?yàn)榇死c人聯(lián)系非常緊密,是與我們的生活生存息息相關(guān)的,相信更能深入人心。在教材內(nèi)“氧氣”課題中,動(dòng)植物的呼吸作為典型的緩慢氧化之一,并指出放熱是氧化反應(yīng)的特征之一,但是在緩慢的氧化中不容易被察覺。在之后“人類的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”課題內(nèi),直接給出葡萄糖在酶的催化作用下緩慢氧化的化學(xué)方程式,明確說(shuō)明此反應(yīng)在人體內(nèi)發(fā)生之后放出的能量是供人體活動(dòng)和維持恒定體溫的主要來(lái)源。
四、能量觀的建構(gòu)
在對(duì)人教版九年級(jí)化學(xué)教科書進(jìn)行文本分析之后,我們發(fā)現(xiàn)能量的觀點(diǎn)貫穿整個(gè)九年級(jí)化學(xué)學(xué)習(xí),而且伴隨相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng),不可能獨(dú)立地呈現(xiàn)出來(lái),與化學(xué)、生物、物理息息相關(guān)。
新課標(biāo)背景下,打破傳統(tǒng)教學(xué)的觀念在九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中實(shí)施能量觀的建構(gòu)是教學(xué)的一種新嘗試。課表和教材本身都是試圖引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)在對(duì)九年級(jí)層次適用的能量觀:(1)一切化學(xué)反應(yīng)都伴隨能量變化;(2)伴隨化學(xué)反應(yīng)的能量變化有不同的形式,能量可以用一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式;(3)能量與我們的生活息息相關(guān)。老師在教授學(xué)生時(shí),應(yīng)針對(duì)大量的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類并分析其中規(guī)律,最好聯(lián)系實(shí)際,帶入生活中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)深刻感受到化學(xué)與我們的生活息息相關(guān),培養(yǎng)對(duì)化學(xué)的興趣。
初中化學(xué)只涉及化學(xué)一個(gè)宏觀概念的闡述,是為學(xué)生以后進(jìn)入高中更深入地學(xué)習(xí)化學(xué)打好基礎(chǔ)。在初中建構(gòu)好能量觀之后,進(jìn)入高年級(jí),對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)會(huì)更深刻,也可以在從微觀角度解析化學(xué)和能量關(guān)系本質(zhì)的時(shí)候逐步建構(gòu)更高級(jí)的能量觀念。
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【關(guān)鍵詞】化學(xué)知識(shí);生物教學(xué);應(yīng)用;方法
生物教學(xué)與化學(xué)知識(shí)有著密不可分的聯(lián)系,生物的基本特征是新陳代謝,而新陳代謝又是一個(gè)化學(xué)反應(yīng),因此,化學(xué)知識(shí)在生物教學(xué)中是不可或缺的組成部分,我們可以適當(dāng)?shù)貙⒒瘜W(xué)知識(shí)和生物知識(shí)結(jié)合起來(lái),幫助學(xué)生對(duì)各類知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
一、化學(xué)知識(shí)與生物教學(xué)的聯(lián)系
(一)生物體中有很多化學(xué)元素
在生物教學(xué)中,涉及到很多元素,這些元素與化學(xué)知識(shí)中的元素是相符的,在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí),能夠?qū)⒒瘜W(xué)元素的特征引入到其中,從而幫助學(xué)生更好地掌握生物學(xué)知識(shí)。例如,在講到細(xì)胞中的碳元素時(shí),教師可以將化學(xué)中的碳元素特征引入到教學(xué)當(dāng)中,讓學(xué)生明確碳元素的存在與細(xì)胞特性的關(guān)系,也可以將其他物質(zhì)中的碳元素與細(xì)胞中的碳元素含量進(jìn)行對(duì)比,讓學(xué)生能夠加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
(二)生物體內(nèi)有很多化學(xué)反應(yīng)
很多生物現(xiàn)象的產(chǎn)生,都是化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,例如光合作用就是葉綠素在光照的作用下與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程;呼吸作用就是植物體內(nèi)的葉綠素在光照的作用下產(chǎn)生的有機(jī)物與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的效果,在在生物教學(xué)中引入化學(xué)知識(shí),能夠讓學(xué)生對(duì)生物現(xiàn)象的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行更加深刻的了解,更好地掌握生物的各種特性。
二、化學(xué)知識(shí)在生物教學(xué)中的應(yīng)用方法
(一)在生物實(shí)驗(yàn)方面的應(yīng)用
在生物教學(xué)當(dāng)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的部分,能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)教材中的知識(shí)親手進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從而更加深入地對(duì)生物知識(shí)進(jìn)行掌握。在很多教學(xué)中都存在著“生化不分家”的說(shuō)法,更加說(shuō)明了化學(xué)知識(shí)在生物教學(xué)中的重要作用。在很多生物實(shí)驗(yàn)中,都需要使用化學(xué)器材進(jìn)行操作,因此酒精燈的使用方法、顯微鏡的使用方法、量杯的使用方法、漏斗的使用方法等,都成為學(xué)生進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)的必備知識(shí)。例如,在“綠葉在光下制造淀粉”的實(shí)驗(yàn)中,需要利用酒精、碘酒、燒杯等對(duì)與光發(fā)生反應(yīng)的葉片進(jìn)行隔水加熱,從而使葉綠素溶解到酒精中,并將溶解完的黃白色葉片滴加碘液,在沖洗之后觀察葉片的變化。在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生對(duì)基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí),并將其應(yīng)用到生物實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)了碘酒、酒精燈、燒杯等,從而能夠讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)到葉綠素在植物中的作用,并了解綠色在光下制造淀粉的全過(guò)程。在講綠色植物的呼吸作用這節(jié)內(nèi)容時(shí),演示實(shí)驗(yàn)引入了二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁,二氧化碳不支持燃燒,氧氣具有助燃性等化學(xué)知識(shí)。在講肺與外界氣體交換時(shí),引入了人吸入氣體和呼出氣體中氧氣、二氧化碳含量的對(duì)比試驗(yàn)。這也是化學(xué)知識(shí)在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。
(二)在生物理論教學(xué)中的應(yīng)用
由于生物與化學(xué)在很多方面有類似的元素、類似的反應(yīng),因此在生物理論教學(xué)當(dāng)中,一些較為抽象的問(wèn)題可以適當(dāng)加入化學(xué)知識(shí),使學(xué)生能夠更快地以化學(xué)思維來(lái)思考生物教學(xué)中的問(wèn)題,使一些教學(xué)難點(diǎn)迎刃而解。例如,在學(xué)習(xí)光合反應(yīng)的過(guò)程中,教師就可以引導(dǎo)學(xué)生,光合作用其實(shí)就是一個(gè)氧化還原反應(yīng),在反應(yīng)過(guò)程中,所有的得失電子總數(shù)相等,因此,學(xué)生就可以很簡(jiǎn)單的掌握,如果一摩爾的葡萄糖想要完全氧化,就需要六摩爾的氧氣參與,并且如果六摩爾氧氣想要還原成為水,則需要二十四摩爾的氫離子。這就說(shuō)明在有氧呼吸過(guò)程的第二階段必須有6mol水參加反應(yīng)生成20mol[H],這樣才能保證電子得失的平衡。通過(guò)對(duì)化學(xué)原理的分析,學(xué)生們掌握了光合作用的反應(yīng)過(guò)程,從而在遇到相似問(wèn)題的時(shí)候能夠更快地進(jìn)行聯(lián)想和解答。
(三)化學(xué)方程式在其中的應(yīng)用
細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)式生命特有的一種現(xiàn)象,用現(xiàn)在觀點(diǎn)說(shuō)是基因的選擇性表達(dá),是有一定的生物目的,如提供能量、形成某種物質(zhì)參與機(jī)體的構(gòu)建等,基本上都是有機(jī)反應(yīng),且都是在常溫、常壓下進(jìn)行的酶促反應(yīng)。而化學(xué)反(化學(xué)角度)是一種非生命現(xiàn)象的過(guò)程,不具有特定的生命目的,且大多數(shù)反應(yīng)條件很苛刻。因此在書寫生理反應(yīng)式時(shí)要注意反應(yīng)的情境,注明反應(yīng)條件和目的,如以下七個(gè)反應(yīng)是以能量代謝為目的:
光合作用:6CO2+12H2O ――C6H12O6+6H2O+6O2(條件葉綠體、光能)
有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O――6CO2+12H2O+能量(條件酶)
無(wú)氧呼吸:C6H12O6――2CO2+2C2H5OH+能量(條件酶)
C6H12O6――2C3H6O3+能量(條件酶)
ATP合成(ADP+Pi+能量――ATP+H2O(水可以不用寫),(條件酶)
ATP分解 ATP+H2O(水可以不用寫) ――ADP+Pi+能量(條件酶)
n(C6H10O6)(淀粉,纖維素)+nH2O――nC6H12O6 (條件酶)
以下三個(gè)反應(yīng)式參與生命的物質(zhì)組成:
n氨基酸――肽鏈+(n-1)H2O(條件酶)
n脫氧核苷酸――DNA+(n-2)H2O(條件DNA聚合酶)
n核糖核苷酸――RNA+(n-1)H2O(條件RNA聚合酶)
三、結(jié)語(yǔ)
總之,生物與化學(xué)之間有著非常密切的聯(lián)系,但是當(dāng)前很多教學(xué)當(dāng)中,教師將學(xué)科之間的聯(lián)系完全阻隔,僅僅對(duì)本學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行講解,不對(duì)思維進(jìn)行擴(kuò)散,從而影響了學(xué)生發(fā)展自己的學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)自己的探索精神。作為教師,我們應(yīng)認(rèn)識(shí)到生物與化學(xué)在學(xué)科上的交叉之處,并積極對(duì)其共同點(diǎn)進(jìn)行融合和發(fā)揚(yáng),在生物教學(xué)中對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行滲透,從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中善于對(duì)各類只是進(jìn)行運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)思維的發(fā)散,從而有效提高生物教學(xué)的效果,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:中考化學(xué) 信息題
中考信息題是中考命題的亮點(diǎn),它涉及的信息包括初中教材全部?jī)?nèi)容和高中教材的部分內(nèi)容。也可以涉及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活及社會(huì)關(guān)注度較高的與化學(xué)有關(guān)的重要事件或新聞報(bào)道等。它的特點(diǎn)是情景真實(shí)、新穎,起點(diǎn)高,落點(diǎn)低,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力、思維能力具有重要意義?,F(xiàn)以沈陽(yáng)市2016年中考化學(xué)試卷第17題進(jìn)行分析。
原題:根據(jù)表中信息,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)填寫表中內(nèi)容:①____________;②______________。
(2)物質(zhì)可以按照一定規(guī)律發(fā)生轉(zhuǎn)化,請(qǐng)按要求各寫出一個(gè)對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式
① 置換反應(yīng)____________________;②復(fù)分解反應(yīng)_______________________。
(3)(NH4)2SO4是農(nóng)業(yè)上常用的銨態(tài)氮肥,在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)其為銨態(tài)氮肥的實(shí)驗(yàn)操作是_________________________________。
(4)2H2S + SO2 = 3S + 2H2O,反應(yīng)前后硫元素化合價(jià)發(fā)生的變化是______________。
(5)在實(shí)驗(yàn)室中,可用熱的堿液除去試管內(nèi)壁上附著的硫,請(qǐng)完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式:
__S + ___ NaOH = ___Na2SO3 + ___ ______ + __H2O