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手持技术运用于化学能与热能教学的教学设计

  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。
  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。)
  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。

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