探究性反思性备课促进教师认知发展&对“化学反应与能量变化”的分析_化学反应论文

“探究式”反思型备课促教师认识发展——例析“化学反应与能量变化”，本文主要内容关键词为：化学反应论文,能量论文,教师论文,例析论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      在备课时，很多教师习惯于花大量的时间和精力分析所教知识的重点和难点以及解决办法，却很少去想所教内容的功能和价值，即所教知识有什么用？学生学到这些知识可以用来干什么？一般情况下，有意识的教师会从知识的社会价值——学它有什么用，学科价值——学习方法、思路、能力等方面去进行分析，拓展认识学科知识本身的视角。但往往教师的认识角度、认识能力是有限的，尤其是年轻的教师。从课程设计的角度来说，教师缺乏对知识认知层次的立体感，既不能让所授知识打动自己，也不能使知识深深地感染学生。

      那么用怎样的方法才能帮助教师拓宽认识角度、提高认识能力，从而促进教师的认识思维发展呢？我们在大量的实践过程中发现，对知识本体的“探究式”备课不失为一个好方法。以下基于高二化学选修4中“化学反应与能量变化”这节内容的反思及实践来说明二者之间重要的关联。

      一、“探究式”反思型备课

      探究学习是指学生仿照科学研究的过程来学习科学内容，体验、理解和应用科学研究方法，获得科学研究能力的一种学习方式。过程包括：提出问题—收集数据—形成解释—评价结果—表达结果。“探究式”反思型备课即是教师在备课活动中，依照探究式学习的模式、过程，对所教内容进行提问、回答。这也是在教师备课活动中的反思性行为。在教师的备课过程中，课程的设置、教学内容的衔接，往往需要一些高屋建瓴的指导，教师才能领悟其中的奥妙。转换角色，将自己变为学生，在备课过程中向自己不太了解的知识背景、知识之间的关联、知识本体的功能和价值提出问题，分析并加以解决。因为“思考”才能提出问题，而在学习中“思考”，才能解决问题。备课时有目标的反思，才能获得有价值、有意义的教学设计，这样感染了自己才能感染他人。

      二、“探究式”反思型备课的实践

      1.提出问题——对教材内容的反思

      关于本节的课标要求是：①能举例说明化学能与热能的相互转化；②了解反应热和焓变的含义；③认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单计算；④了解盖斯定律的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。北京高考大纲中要求“通过化学键的断裂和形成，能说明化学反应中能量变化的原因”“通过化学能与热能的相互转换，认识常见的能量转化形式及其重要应用”“能正确书写热化学方程式并根据盖斯定律进行有关计算”。

      基于课标和高考大纲的指导，关于本节内容，我们的传统做法是：讲解物质是有能量的，在反应过程中由于反应物和生成物之间能量有差异，化学反应会因此以吸热或放热的形式表现出来。化学反应发生的过程是旧键断裂、新键形成的过程，断键吸热、成键放热是导致化学反应吸、放热的本质原因。通过键能进行计算，就可以获得化学反应吸收或放出热量的多少。再加上对盖斯定律的学习，学生便能够表达热化学反应方程式、运用盖斯定律，并且会计算反应热，化学能与热能的转化学习就基本结束了。

      反思我们的备课，其过程实际上是有很多疑惑的，例如，“ΔH”是什么？反应热是什么？物质为什么会有能量，能量从哪里来？为什么在变化过程中能量会变化？为什么要在教材中引入体系与环境的关系？不是有反应热吗，为什么要引入焓变，反应热与焓变之间是什么关系？盖斯定律除了用来计算，还能用于别的什么呢？教师如果深入思考，就会发现这些问题真的会成为备课中的难点。不加以解决，还真的吃不准“能量”这一主题在课程编排过程中的意义。

      2.分析问题——关于知识本体内涵的反思

      倘若从传统讲法着手，不思考以上的问题，那么化学能与热能的转化就真的只是作为一个新的学习内容而存在，至于为什么“学”，我们也不用考虑。但化学毕竟是一门科学，它的原理和应用从学科视角指向我们的生活视角，指导我们正确高效地使用化学反应，所以，“教”就得教明白为什么。那我们为什么要学习“ΔH”，它对于指导学生学习化学反应中的热量变化有何作用？它有多大的价值值得我们学习？

      要弄清楚以上问题，教师首先得理解物质体系中能量是怎样存在的？以

为例来简单说明，

是由两个氢原子和1个氧原子通过共价键结合成的。从微观原子及其内部角度来看，电子在高速绕核运转，具备动能，电子受到原子核的吸引，与质子之间产生作用，具备势能。化学变化过程中电子的得失或转移，即电子运动状态的变化引起势能的改变，所以从某种意义上说，化学能是一种势能。从水分子的角度来看，能量存在于氧原子与氢原子形成的共价键中，在水参与化学反应的过程中，旧键断裂得吸收能量，新键形成得释放能量。从宏观物质角度我们再看水，它有能量吗？答案是肯定的，水在三态转化时、在由高往低倾泻时，我们都可以感受到物质体系能量的存在。

      什么是“ΔH”？恒压反应过程中，体系吸收的热量全部用来改变体系的热焓。焓是状态函数。科学家将借以确定体系状态的物理量称为状态函数。以某理想气体作为研究体系，其物质的量为n mol，压强

，体积V=22.4 L，温度T=273 K（标准状况），其中n、p、V和T就是体系的状态函数。状态函数的改变量决定于过程的始、终态，与采取哪种途径来完成这个过程无关。

      我们可以用Q来表示反应热，可以用键能数据计算反应热。在过去我们运用这两个概念解决化学能与热能的转化问题。为什么又要在教材中提出“ΔH”？教材的这一改变想教给学生什么？给教师的启示又是什么？反观反应热Q和键能，热量Q不是体系的状态函数，不能谈体系在某种状态下有多少热量。热只有在能量交换时才会有具体的数值，且随着途径的不同，热的数值会有变化。这说明虽然我们可以通过实验来测定反应热，但不能代表我们可以实现对一切状态下的体系热量都能够进行测量。键能的变化是引起反应体系能量变化的主要因素，但也并不是全部。体系的内能包括体系内各种物质的分子或原子的位能、振动能、转动能、平动能、电子的动能以及核能，等等。正是因为各有局限，状态函数焓的存在才体现了它的优越性。

      在备课过程中，我们不断经历提出问题、分析问题、解决问题，在自己的反思学习中，突破了一个又一个知识上的障碍点，也正是因为这种突破，教师不难理解领悟化学键、能量等主题之间的紧密关联。在反思学习解决问题的过程中，不因为难而逃避，迫使教师去理解教材，对教材内容进行深入思考。

      3.解决问题——对教学设计实施上的反思

      “ΔH”对于化学研究有什么意义？正因“ΔH”是状态函数，与反应途径无关，所以可以通过盖斯定律，利用“ΔH”设计方案，评价能量的大小，预测吸、放热，分析反应的可行性，研究化学反应进行方向的问题，在应用上充分展示“ΔH”的魅力。

      在了解了“ΔH”的前因后果后，本节课的逻辑顺序大致上已经形成：先解决为什么学，再解决有什么用的问题。

      在必修1中，学生学习了氮的循环。在自然界中，通过雷电作用以及植物的根瘤菌将大气中的氮进行固定。在雷电作用过程中主要发生以下三个反应：

      

       你会选择哪个反应用于合成NO呢？在分析对比这三个反应时，有学生选择第三个反应，也有部分学生选择第一个，这说明学生能够通过分析焓变的数值，选择更容易实现的反应。再让学生对比自然界雷电固氮的三个反应，让学生继续思考为什么自然界选择了第一个反应，学生此时恍然大悟：自然界做了一个聪明的选择，从能量的角度它选择了一个适中的；从反应所需物质的角度，氮气和氧气都是大气中含量丰富的物质。而这也给予我们一定启示：在选择反应为我所用时，不仅要考虑能量变化问题，还得考虑反应物的储备问题。

      学生不仅从物质角度认识了化学反应，更可以从能量视角看待化学反应。同一个反应承载了众多的内涵，在将来的学习中，学生不难从自己建立的认知中选择恰当的角度去设计、改进，真正掌控化学反应。而教师的课堂认知才是这一切认知发展的前提。

      三、教学素材及核心问题设计

      环节一素材：

      

      核心问题：①请同学们预测这两个反应的能量变化是否相同？为什么？②除物质以外还有其他吗？③物质不同，化学键的种类也不同，请你预测这两个反应的能量变化是否相同？

      环节二素材：

      

      核心问题：①利用键能数据计算上述反应的能量变化。你的计算结果是怎样的？是否说明

（g）与

（l）的能量相等？②

（l）变成

（g）的过程中，是什么因素引起了状态的改变？你觉得还有哪些因素会引起这种改变？除了键能的改变外，还有哪些因素可以引起体系能量的改变？

      环节三素材：

      

      核心问题：以上两个方程式有什么意义？请具体表达该热化学方程式的意义。完整解释该反应吸收能量的原因。吸收的能量由谁提供？这样的反应容易发生吗？

      环节四素材：

      

      四、问题讨论

      1.教师对学科本体知识的挖掘应更加深入

      提出问题、分析问题、解决问题是探究式学习必然要走的三步，也是每个学习者要走的重要三步。教材中的任何一个知识，不论是物质、反应，还是实验、史实，都有其存在的意义，挖掘它们，了解它们，通过研究、学习，使得知识本身更加立体、更加丰实。作为教师也会发自内心地被自己曾经不以为然的知识感动，而这种感动也会以一种真诚的方式传递到学生身上，真正促进学生的发展。

      2.教师应转换教学设计出发点，以学生视角挖掘学科本体知识

      教师在进行概念的教学设计时，出于自身对概念的重要性、价值、考点的把握和了解，经常会在教学中花大量时间进行概念建立后的练习，认为这样就能让学生理解概念。这样的教学是典型的以教师为本，教师忽视了学生在面临一个新建立概念时的陌生和茫然：为什么要建立这样的概念？学习这个概念能帮助我解决什么问题？学习这个概念有什么用？等等。学生油然而生的困惑被教师置之不理，学生在混沌中完成一个又一个的概念学习。教师在设计教学时，应将自己放回到学生的位置，真心实意地考虑学生在面对这个概念时的所思所想，在建立概念的环节时进行精细化思考，真正还原概念建立的必要性，才能使学生对概念的理解真正融入自己的思维，知识才能真正成为促进学生认识发展的载体。

      3.教师应该更加深入认识知识的功能价值

      学习知识仅仅是因为教材上有所以教师才教么？学生学习知识的目的仅仅是为了应对考试么？这是教师需要深入思考的问题。如果教师对这些问题缺乏思考，教学陷入一年又一年的重复劳动中，那么学生学习的将仅仅是僵化的知识，对学生思维能力的提升、解决问题能力的提高没有丝毫作用。学习这个概念究竟能帮助学生解决什么问题？在学习的过程中学生面临、解决了哪些障碍？这个过程中学生的认识得到了何种提升？这种提升对学生后续的学习有何功能价值？对这些问题的思考、实践将直接决定教师教学设计的水准和效果。

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