手持技术运用于化学能与热能教学的教学设计

关沙妹　衷明华（广东潮州韩山师范学院化学系）

手持技术运用于化学能与热能教学的教学设计

关沙妹衷明华
（广东潮州韩山师范学院化学系）

手持技术是一种先进的实验系统，它可以将理科教材中的实验和学生的实验结合起来。在人教版必修2化学能与热能教学中，有三个实验现象不明显，热效应很难通过普通仪器测量，因此，运用手持技术来测量化学能与热能中的三个实验，并将数据投影出来，操作简单，数据丰富，图表直观明晰，从而改变了传统的教学模式，提高了教学质量。

手持技术；化学能与热能；教学设计

一、教材分析

本课为人教版高中化学必修2第二章第一节“化学能与热能”的第2课时。化学能对人类的重要性决定了本章学习的重要性。在初中化学中，学生从燃料的角度对“化学与能源”有了初步认识，在选修模块“化学反应原理”中，学生将从科学概念层面和定量角度深入地学习。因此，本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定了必要的基础。手持技术，是由数据采集器、传感器和配套软件组成的定量采集和处理数据系统，能与计算机连接完成各种后期处理的实验技术系统。在中学化学教学中引入手持技术，能促使学生了解先进的科学技术，获得科学的学习方法，形成正确的学习态度。

二、学情分析

在初中，学生知道化学反应能够制造新物质，知道某些具体反应是放热或吸热反应，通过高一上学期实验课的训练，学生有一定的实验观察和动手能力，但实验现象的表述能力还需提高。学生对生活现象熟悉但好奇，渴望利用所学知识去解决生活中的问题，因此以热水袋爆炸视频作为课的开始，更能吸引学生的注意力。

三、教学目标

1.知识与技能

形成吸热反应和放热反应的概念，掌握化学反应是吸收能量还是放出能量的判断方法；了解多功能手持分析仪的使用。

2.过程与方法

通过投影的实验数据图，学生感受化学能与热能的相互转化，形成吸热和放热反应的概念；通过多功能手持分析仪的使用，会用定量的方法研究化学问题。

3.情感态度与价值观

通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感；通过新闻视频进一步培养学生关注新闻、关注社会的习惯，进一步养成辩证看待与化学能有关的社会和生活问题的习惯。

4.教学重难点

化学反应中的能量变化；化学反应吸热和放热的原因及判断方法。

5.教法分析

本课在“双主互动式”课堂教学模式下，主要采用情境教学法与实验促学法相结合的教学法。

6.学法分析

这节课在指导学生的学习方法和培养学生的学习能力方面主要采取：在教师情境教学法引导下，利用“双主互动式”教学模式，学生自主实验、观察、总结。

四、教学流程

采用“双主互动式”课堂教学模式，体现学生的主体性。

图1　

五、教学过程

［设置情境］播放新闻视频——2014年12月5日，广东一户人家在为电热水袋充电时，电热水袋突然爆炸！

［思考］为什么电热水袋会爆炸？

（学生根据提示思考、讨论）

［讲解］电热水袋加有铁粉，使水能够导电，产生大量热。电热水袋内有一个温控器，当水温到一定温度时会自动断电，保证安全。当热水袋温控器失灵时，内部液体不断加热、汽化，产生的巨大压力可导致袋体爆炸。

设计意图：从生活中走进化学，拉近学科知识与生活的距离；进一步培养学生关注新闻、关注社会的习惯，感受化学与生活的紧密联系。

［讲解］此外，有一种前期暖手袋和我们化学密切相关。内部液体是过饱和溶液醋酸钠（CH3COONa）。由于过饱和溶液的浓度太高，液体不稳定。当扭曲内部金属片时，产生的轻微震动便足以使溶质结晶，变成较稳定的固体，而该过程放热，暖手袋开始暖起来。在热水泡时，溶质的可溶性增加。在溶解的过程中，溶质进行吸热反应，再次成为过饱和溶液，以此循环使用。

设计意图：让学生初步建立化学反应与能量之间有关系的思想。

［引导］在刚刚的例子中发生了化学能与热能的相互转化，那它具体是怎样转化的？我们通过几个实验来体会。

［讲解］多功能分析仪及其使用。

［演示实验2-1］盐酸与铝片反应，通过手持分析仪接通电脑，将实验温度变化在投影幕上显示出来。

［问题讨论］（1）铝与盐酸反应方程式。（2）铝条为什么要打磨？（3）通过实验你能够得出什么结论？

（学生观察并描述现象，书写化学方程式，得出结论：盐酸与铝片的反应是放热反应。）

图2　

设计意图：让实验中很难观测的温度变化转为大量数据；向学生引进现代新兴技术，使学生感受现代技术在化学中的应用。

［演示实验2-2］Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应。

（学生观察并记录实验现象。）

［思考与交流］两种反应物为什么需要研磨并用玻璃棒搅拌？通过实验，你能得出什么结论？

（学生根据教师提示思考，讨论，学生回答。）

［讲解小结］研磨药品、搅拌能增大反应物接触面积加快反应；金属与酸反应是放热反应；Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体是吸热反应。

［追问］酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？

［分组实验2-3］酸碱中和反应。

（学生分小组合作动手实验，观察记录实验现象，写化学方程式。组长上台汇报实验结论及存在的疑惑，教师同学一起解决。）

［教师讲解］几个小组氢氧化钠和盐酸的用量虽然不同，但反应物换算成物质的量表示，当反应中氢离子与氢氧根离子的量相等，生成水的量相等，放出的热量相等。

设计意图：培养学生的实验能力；培养学生从定量的角度认识中和反应是放热反应；通过手持分析仪的使用，培养学生从定量的角度认识反应中能量的变化。

［引出］中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。

［追问］反应条件（加热）与反应吸热和放热有什么必然的关系？

［思考与交流］根据上述三个实验，思考凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应吗？

（学生讨论，提出猜想，教师启发得出结论：没有必然关系。）

［小结］在化学反应中，把最终表现为吸收热量的化学反应叫做吸热反应。

在化学反应中，反应物总能量大于生成物总能量的反应叫做放热反应。

［思考与交流］常见的吸热和放热反应有哪些？

（学生思考，交流，举手回答。）

［归纳小结］常见的放热反应：所有的燃烧反应、酸碱中和反应、大多数的化合反应、金属与水或酸的反应、生石灰和水反应。

常见的吸热反应：晶体Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应、大多数的分解反应、以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应。

设计意图：进行知识的梳理，让学生养成新旧知识的联系。

［课堂小结］讲了中和热、吸热反应、放热反应的概念。常见的放热反应和吸热反应。

设计意图：对本节课的知识进行总结，帮助学生形成知识网络，有利于学生形成良好的学习习惯。

六、教学反思

本节课以手持技术运用于实验为创新特点，学生能体会科学探究的过程，学习手持技术的使用。手持技术是一种与现代科学密切相关的新兴技术，具有便捷、直观、实时、准确等特点，是实验改革和发展的有效手段。通过手持分析仪将不直观的温度变化转化为数据投影出来，既体现了新一轮基础教育改革的思想和理念，又符合学生学习的认知规律。而且手持技术的实验研究结果会给学生直观的数据或图像显示，更加体现了科学的准确性。在本教学实验中，学生能通过温度数据的变化，计算出反应物质的量。而且本设计将知识与生活联系起来，播放新闻视频，学生兴趣度较高，能提高学生的学习效率，达到最佳的教学效果。

钟永辉．“化学能与热能”教学设计案例［J］．化学教育，2010.

·编辑杨国蓉