《化學世界中的自發過程》教學設計一、課標與教材分析

《普通高中化學課程標準》(簡稱“課標”)提出在人類文化背景下構建高中化學課程體系，充分體現化，學課程的人文內涵，發揮化學課程對培養學生人文精神的積極作用。并在課程目標中提出：“理解基本的化學概念和原理，認識化學現象的本質，學習實驗研究的方法，學習科學探究的基本方法，提高科學探究能力”。聯系本課題的內容，課標內容標準要求：“能用焓變和熵變說明化學反應的方向，對生產、生活和自然界中的有關化學變化現象進行合理的解釋”。

本課題位于人教版選修4第二章第四節，其知識屬于化學反應原理范疇，涉及到焓變和熵變等一系列難度較大的內容，在知識的深度上不易做過多要求。同時，本課題的知識在生活生產與科學研究中有廣泛的應用，對人類文明進步和現代化發展有重大價值。因此，教學既要注意進行概念和原理的教學，還應兼顧本課題知識與生產生活的聯系，善于從學生的實際生活經驗出發，利用新知識和已有知識的聯系建構知識框架，“一并注重從學科中心回歸到學生的生活經驗，從社會實際問題出發組織教學。

二、學情分析

從本學科縱向維度上看，學生學習本課題時，已經掌握了化學反應的焓變等有關內容，同時也具備了對化學反應從能量、速率、限度等維度研究的思想。本課題聯系以上知識，提出了研究化學反應的另一個維度——方向(自發與非自發)問題，并利用焓變判據和熵變判據綜合對化學反應的自發做出判斷。由于涉及了原理性較強和難度較大的熵這一物理量和“熵增原理”，學生學習時會感覺較強的陌生度。但在實際生活中，體現“熵增原理”的物理變化和化學變化現象為學生的學習提供了眾多的感性材料，有利于學生在學習時對熵變和熵增做出一般性地常規探討，并且創造了學生充分發揮思維能力和交流能力的空間。

三、教學目標分析

綜上分析所述，結合課標的三維目標要求，確定本課題的教學目標如下。

知識與技能：

1．知道△H<O不是判斷反應自發的唯一標志，但有利于化學反應的自發進行。

2．知道△S>O不是判斷反應自發的唯一標志，但有利于化學反應的自發進行。

3．知道化學反應的是否自發同時取決于△H和△S兩個因素的影響。

過程與方法：

1．滲透觀察和描述實驗現象能力、實驗現象分析、推理和判斷的能力培養。

2．了解科學探究方法中的重要手段—“證偽”和“證明”。

情感態度與價值觀：

1．為逐步養成從科學原理的角度認識身邊事物和變化的世界觀提供學習機會。

2．基于“熵增原理”上的類比體驗環境保護與低碳生活的重要性和迫切性。

四、學習內容的分析與教學重難點

教學內容是本課題教學實施中的主體部分，結合已經確立的教學目標，以人教版化學選修4教科書為藍本，本著“源于教科書但不拘泥于教科書，用教科書教”的原則，選擇主要教學內容，并對其相應的教學方法的組織進行分析。考慮到學生已有知識中缺乏對于化學反應的方向問題(即化學反應是否自發)的認識，教學設計中引入一些物理變化的過程來幫助學生聯想和構建關于自發過程的典型特征，并結合焓變與熵變從實驗探究中分析影響化學反應是否自發的影響因素。同時，在探究焓變和熵變因素的影響過程中引人“證明”與“證偽”的科學探究方法，豐富科學探究的途徑。最后，結合“熵增原理”與“體驗活動”來幫助學生形成正確的世界觀和人生觀，并結合當下環境保護與低碳生活的重要性與緊迫性實現在化學教學中的環境教育。

主要教學內容（教學重點難點）教法分析學法分析焓變對化學反應自發過程的影響(教學重點)按照“體驗活動—分析特點—建立假設—證明證偽—分析結果—得出結論”的方式進行探究式教學。利用推理和歸納的分析方法，結合自主學習與探究學習，了解焓變對化學反應自發過程的影響。熵變對化學反應自發過程的影響(教學難點)以體驗活動為線索和載體，結合熵的概念支架的學習，通過“分析特點—頭腦風暴—證偽—推理歸納—交流討論—得出結論”進行探究式教學。利用歸納和演繹的邏輯思維分析方法，利用常見的化學反應和物理變化，學習熵變對化學反應自發過程的影響。熵變與環境保護(教學重點)以情境體驗活動拓展延伸，引出石油泄漏污染有關的環境問題，引發學生的思考。從體驗活動中感受熵增原理的簡單應用，進而樹立正確的世界觀、價值觀、生活觀。

五、教學流程科目化學授課教師陳波年級高二時間2010年9月課題化學世界中的自發過程課型探究課教具準備實驗藥品：Ba(OH)2(s)、NH4CI(s)、CH3COONa(s)

實驗儀器：小號試管2個、50mL燒杯1個、藥匙、試管架、錐形瓶、玻璃棒、表面皿教學流程教師活動設計學生活動設計活動設計目的及其教學策略【導入】從感性經驗認識自發過程。視頻錄像，引出課題。【板書】化學世界中的自發過程。【觀看】【感受】通過實際事例感受自發過程。構建知識的生活化情境【PPT】一、自發過程及其特點【體驗活動】1．一杯熱水自發地變涼。2．火柴棒的散落。l【問題】這兩個變化中典型的特點是什么?【思考討論】利用已知經驗思考，展開討論。【自由交流】在說出事例的基礎上充分交流個人的看法。從現實出發，利用常見的實例引發學生有序地、指向性地思索。【PPT】二、探究化學反應自發性的特征【問題】在“熱水變涼”的過程中什么物理量發生了變化?【探究一】能量對化學反應自發過程的影響。【假設一】化學反應自發過程的應表現為放出能量，即△H<0。【思考】充分思考【推理】按照所呈現得到線索進行推理【提出假設】做出合理的探究假設是探究過程的初始階段，也是探究能否成功的關鍵起步。讓學生從生活經驗出發進行討論，做出探究假設，符合學生認知的過程。使學生思維充分發散，再通過交流和提供的事例將思維聚斂于作出合理假設。

【問題】如何驗證這個假設是否成立?【方法引導】驗證假設的兩種科學方法：“證明”或“證偽”。【學習方法】證明是科學學習中常用方法。同時，在科學發展歷程中，由于真理的相對性，證偽更能體現科學本質特征。

了解科學的本質，同時發展自我的質疑精神和科學精神。【證明】例舉大量證明的實例。【證偽探究】利用所給試劑設計一個實驗證偽假設一。【學生舉例】【自主探究】提醒學生注意在作出假設和實驗驗證之間必須有方案設計的過程，這才符合科學探究邏輯。【匯報結果】【教師板書】【處理結果】“證偽”實驗的結論說明什么?“證明”實驗的結論說明什么?【實驗】【交流】【思考】【回答】培養學生交流與表達能力，同時學會利用不同的實驗結果給出不同的合理解釋。【探究結論】★“證偽”實驗說明：化學反應的自發過程并不是必須表現為放出能量，即△H<0不是判斷反應自發的

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“證明”實驗說明：雖然很多實例支持了假設，但不能為假設的成立提供的確鑿證據。同時，證明的過程其實是在實踐中積累了經驗，即△H<O有利于化學反應的自發進行。

【引申】科學的本質特征是可以而且應該被懷疑的，是可以證偽的。【思考】思考結論的同時學會用辯證的思維對待每一組科學實驗。了解科學本質是化學教學的中心任務，其中既包含了掌握有效地科學方法，也包含了學會做對科學實驗的合理解釋。【問題二】證偽實驗中的氣味代表了物質狀態發生了什么變化?“火柴棒的散落”表明了何種變化?【探究二】混亂程度對化學反應自發過程的影響【理解】【感受】【思考】【猜想】提出問題引起學生注意，讓學生帶著問題走人下面的學習。同時，由于熵概念的陌生度較高，用常見過程引發學生思考容易讓學生思維找到正確的思考點。【概念支架】1．熵用來衡量體系混亂程度2．熵與物質所存在的狀態關系密切，固→液→氣(熵逐漸增大)3．自發過程中，體系有混亂度增大的趨勢，即△S>0(熵增原理)【舉例】舉出常見的“熵增原理”的實例【聆聽】【理解】【思考】初步了解熵的概念及學會用熵增原理解釋身邊的常見現象。【舉例】概念學習是為給學生的思維提供理論上的支撐點，舉例是中概念理解的基礎上注重概念的應用。【假設二】化學變化的自發過程應表現為混亂度增加，即：△S>O【自主探究】任選證明實驗或證偽實驗【頭腦風暴】試劑：CaCl2(aq)、H2S04(aq)、Na2CO3(s)書寫化學反應式并說出證明或證偽的理由。【思考】【選擇】【邏輯推理】本探究的實驗中對于高二學生不會造成困難，重要的是學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。學會為假設找到理論依據。【匯報結果】……【處理結果】“證偽”實驗的結論說明什么?“證明”實驗的結論說明什么?【探究結論】★“證明”實驗說明：△S>O有利于化學反應的自發進行。★“證偽”實驗說明：△S>O不是判斷反應自發的唯一標志。【交流匯報】【歸納】在探究的基礎上掌握為證明和證偽實驗作出合理解釋在實驗探究的基礎上得出數據和結論，達成知識目標。同時，學生經歷了探究的全過程，更重要的是在實驗中體驗科學的本質精神，達成過程與方法目標的要求。

【教師演示】熱冰實驗【思考】“熱冰”實驗表明在自發過程中，若熵變減小，則應該焓變應該如何變化?△S<O時還伴隨著△H<O【觀察】【體驗】【思考】熱冰實驗是為了進一步引出在自發過程中熵變的減小會伴隨著的焓變的減小，為后續結論的得出鋪墊。【探究總結】化學反應的自發過程同時受△S和△H的影響。△S>0與△H<0都是有利于化學反應的自發進行。★二者因素影響趨勢相同時：△S>O、△H<0，反應自發；△S<0、△H>0，反應非自反；★二者因素影響趨勢不同時：反應是否自發取決于△S和△H哪種影響更大【回顧思考】【辯證分析】【掌握結論】發展綜合歸納能力，同時注意關注實驗中的微小細節，并學會予以合理解釋。

【課外拓展】熵與環境保護【體驗活動】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……?【體驗活動】【交流討論】【感受升華】從基本的化學原理出發做人類自身的發展作出思辨，培養科學素質的同時養成現代公民素質，升華化學課堂的主題。【板書設計】化學世界中的自發過程一、焓變對自發過程的影響二、熵變對自發過程的影響結論：△S>0、△H<O，反應自發；△S<O、△H>0．反應非自反；

六、教學反思

從實際教學效果來看