“化学反应热”教材的比较分析与改进建议--以“苏娇”教材与“科学发现”教材为例_化学反应论文

“化学反应中的热量”教材比较分析与改进建议——以苏教版教材和“科学发现者”教材为例，本文主要内容关键词为：教材论文,发现者论文,化学反应论文,为例论文,热量论文，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。

      日常教学中，很多教师满足于照本宣科地“教教材”，而缺少对教材的深入研究和理性判断，因而，不能很好地领会教材编写的意图和价值，更不能有效地发现教材编写的不足和缺陷，于是，便很难做到从学生的学习出发，有整合和调整地“用教材教”。

      目前市面上的高中化学教材有很多国内出版的，也有一些国外引进的。不同版本的教材在情境选择、知识融合、地域特色等方面存在一定的差异。这给我们研究教材提供了便利。下面，在比较分析苏教版高中化学教材和美国高中主流化学教材《科学发现者·化学：概念与应用》中“化学反应中的热量”内容编写的基础上，提出相应的教材（及教学）改进建议。

      一、比较基础上的教材改进建议

      （一）吸热反应与放热反应的定义：以净能量的吸、放为标准

      科学上通常从反应物与生成物总能量的高低来描述吸热反应与放热反应，即：反应物总能量大于生成物总能量为放热反应，反之则为吸热反应。

      苏教版教材对吸热反应与放热反应的描述是：“化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。例如，氢气在氧气中燃烧生成水的反应是放热反应，水分解为氢气和氧气的反应是吸热反应。”对此，学生常常不解：

在

中燃烧是放热反应，为什么还需要先点燃（提供热量）呢？不是多此一举吗？学生产生这种想法的原因是：教材的描述仅从外在的热量变化和始态、终态的能量高低来判断吸热反应与放热反应，缺少对化学反应过程的详细说明。

      “科学发现者”教材对放热反应的描述为：“一般情况下，给混合气体提供极少量的能量，如一个小火星，反应就能发生，甚至会发生爆炸。之后不再需要外界提供额外的能量，反应就能持续进行。刚开始，外界提供的能量使得部分氢气和氧气中的共价键断裂，氢、氧原子结合生成水分子，释放出能量，此能量足够断裂剩余氢分子和氧分子中的共价键。整个过程中的净能量以热量的形式释放出来。”对吸热反应的描述同样详尽。这样，学生对一个化学反应到底是吸热反应还是放热反应，便既会从外在的热量变化中感知，又会从内在的化学反应过程中理解，更会从净能量的吸、放来判断。

      （二）吸热反应与放热反应的情境：以贴近生活为导向

      为了让学生更好地体验和理解吸热反应和放热反应，苏教版教材提供了两个实验情境：（1）向一支试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，加入5mL 2

盐酸，用手触摸试管外壁，有什么感觉？（2）在100mL小烧杯中加入约20g经研磨的氢氧化钡晶体，然后加入约10g氯化铵晶体，用玻璃棒搅拌，使之充分混合，用手触摸烧杯外壁，反应混合物的温度有什么变化？虽然这两个情境能很好地说明吸热反应和放热反应，但是对于它们，学生除了课堂上的实践，生活中几乎没有接触。因此，学生会感觉化学学习与生活没有直接关系。

      “科学发现者”教材则介绍了两个日用产品：热敷袋和冷敷袋。同样这两个产品能很好地说明吸热反应和放热反应，而且对于它们，学生在生活中都用过（至少熟悉），都有亲身的感受。因此，通过这两个产品的工作原理来学习放热反应和吸热反应，更能引起学生的兴趣，调动学生的积极性。

      （三）反应热的单位：以概念辨析为抓手

      热量（能量）的单位是J或kJ——下述图1中的单位合理，而图2中的单位不合理。

      

      “科学发现者”教材中反应热的单位用的是kJ。这让学生很容易理解反应热与参加反应的物质的量有正比关系，反应热与燃烧热、热值是不同的量（后者一般是确定的）。

      （四）能量变化的过程与结果：以翔实的图示与数据为基础

      “科学发现者”教材描述能量变化的过程与结果时总体准确、通俗、渐进、易懂，但是，表述反应热（ΔH）计算的过程与结果时图示与数据不够翔实。例如，表述“

”的能量变化（如图1）时，对反应过程和吸、放热关系用图示表达，有助于学生理解正、逆反应方向能量变化是相反的；但是，物质的量与热量的关系未表示出来，旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成释放能量的过程未呈现出来，容易使学生的理解产生缺陷。

      

      

      苏教版教材描述能量变化的过程与结果时比较准确、明了、清晰、好懂，能让学生知道化学反应的过程与实质。例如，表述“

生成

（g）”的能量变化（如图2）时，既表达了反应物和生成物总能量的高低、变化，又给出了反应热与反应物、生成物的定量关系；既有助于认识旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成释放能量的事实，又有助于解释放热反应开始点燃（或加热）提供能量的作用——同时能为将来选择理工科的学生学习“活化能”知识埋下伏笔。

      值得一提的是，无论哪种教材，可能都要加强对物质所具有的能量与键能这两个概念的辨析，以帮助学生更好地理解反应热（ΔH）的计算公式。

      （五）能源使用中的经济、环保问题：渗透学以致用的观念

      苏教版教材对吸热反应、放热反应以及能源物质使用中现实的经济、环保问题，基本没有阐述；即使有，也比较笼统。比如，说到“会产生工业三废，导致环境污染”，但是，没有阐述到底有多大危害、使用成本是多少、是否有替代、是否可回收等。这样的处理，过多地停留在学科知识学习的层面，没有上升到现实意义感悟的层面，不能很好地激发学生的学习动力和理性思考。

      “科学发现者”教材中则有能源经济学、环境学的内容：不仅有能源的回收与新能源的开发，还有物质的循环利用，更有能源利用效率定量的表达，并最终涉及提高工业效率。这样的处理，更能体现“学习是为生活服务，为自己、更为人类服务的”的理念，实现“情感、态度与价值观”的改善与提升。

      二、分析基础上的教材改进建议

      （一）问题（任务）的呈现：突出思维性和知识性

      两种版本的教材在呈现问题（任务）时，通常都直接让学生结合自己的经验和知识来回答。这往往导致学生或者无需太多思考、讨论就能回答，或者即使思考、讨论了也回答不了。这样的问题价值不大，不利于学生思维的发展和知识的拓宽。笔者认为，应让问题（任务）的呈现更具体、详细以及综合、开放一些，让学生可以在阅读、思考和讨论中总结、提炼出有用的结论。

      例如，苏教版教材中的一个“交流与讨论”栏目：根据你的生活经验和已学知识，举出一些放热反应和吸热反应的例子，并判断下列反应是放热反应还是吸热反应。（1）镁条的燃烧；（2）高温煅烧石灰石；（3）氧化钙与水的反应；（4）盐酸和氢氧化钠溶液反应。

      这里，学生若没有充分的准备，则很难再举出放热反应和吸热反应的实例；即使能举出一些化学反应，也不一定知道是放热反应还是吸热反应。此外，学生根据生活经验，就能判断所列的四个反应是吸热还是放热反应，无需太多思考、讨论。

      对此，建议按照典型的放热反应（可燃物的燃烧、中和反应、活泼金属与酸反应、铝热反应、大部分化合反应等）和典型的吸热反应（铵盐与碱反应、大部分分解反应、需要持续加热的反应等）各举两三个实例，作出更多的描述，然后再给出几个反应键能与反应热的计算式，让学生总结、提炼吸热反应和放热反应的类型和特点，并再次认识键能与反应热的关系。

      （二）结构（线索）的设计：凸显整体性与关联性

      两种版本教材的结构（线索）设计都比较松散，即使有从实验感知、交流与讨论、知识介绍到拓展延伸的思路，不同知识之间的关系也还是像“拼盘”，而没有明显线索的支撑——而且从知识、能力到情感的提升也缺少隐藏线索的勾连。这样的设计，不利于学生形成化学素养：把握化学学习的核心价值（如思维方法、价值认同等）。

      笔者在教学中尝试过，以一所学校建造食堂和宿舍时能源物质（氢气、煤、石油、天然气、太阳能等）如何选择（热值、建设成本、使用成本、环境问题、便捷性、安全性等因素）的实际问题情境解为线索（载体），将能源物质热值的含义、能源物质热值与键能的关系、反应热与物质具有能量及键能的关系、反应热形成的过程等知识目标，以及人类认识能源、了解能源、关注环境、关注未来等情感目标串联起来，达到了很好的教学效果。

      也建议教材的编写，以这样现实的问题情境的解决为线索（载体），将知识内容、思维方法与情感态度渗透进去，给学生以思考和谋划的机会，让学生获得成就感、意义感。

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