用热点事件贯穿教学设计——以“燃料燃烧释放的热量”为例

□林 丹 李发顺（宁波北仑泰河中学，浙江宁波 315800；宁波滨海国际合作学校，浙江宁波 315830）

用热点事件贯穿教学设计
——以“燃料燃烧释放的热量”为例

□林 丹 李发顺
（宁波北仑泰河中学，浙江宁波 315800；宁波滨海国际合作学校，浙江宁波 315830）

教学情境的选择、教学主线的确定和教学问题的设计是教学设计与实施的核心问题，更是教学获得成功的保证。“燃料燃烧释放的热量”围绕着新学校能源选择为教学情境，在方案的提出、比较和确定中学习热值、燃烧热及反应中热量变化的本质原因，在实际问题解决中体验科学知识的价值和意义。

热点事件；认知冲突；数据佐证

苏教版《化学2》“燃料燃烧释放的热量”教学内容描写简洁，文字浅显。选择何种教学情境，能够一境多用，既能吸引学生积极参与对话，又能将有关热值、能源选择的学科知识融合其中，达到情理相融，寓理于境，取得良好的教学效果。正是基于这样的思考，笔者在本节内容的教学中选择“学校迁建过程中食堂、宿舍中能源物质确定为教学载体”，组织实施教学，不仅把极易忽视的考点知识教活了，而且还充分让学生做了一回能源工程师。

一、教学分析

（一）教学内容的理解

化学是研究物质组成、结构和性质的学科，其教学意义有二：一是研究物质之间的转化关系，合成制备新物质；二是研究化学反应中的能量变化，解决生产生活中的能源选择问题。“燃料燃烧释放的热量”就是这样一节内容，让学生了解化学能转化为热能供生产和生活使用，和我们的生活息息相关。文本内容可以分解为三点：①热值的概念；②从化学键的断裂与形成认识化学反应中能量的变化；③化石燃料使用时利用率低、环境污染问题及其解决方法。基于教学内容和教学意义的分析，遇到两个困惑：一是找什么教学情境，设计教学主线，把知识点有机地串联在一起，以便学生能够更好地理解和应用；二是能源物质的选择问题，各种燃料本身和使用有哪些优点和缺点，如何选择合适的燃料供热？适逢泰河中学搬迁，于是笔者以解决新校舍食堂和宿舍的供热问题为明线，以知识、方法和情感价值观为暗线，二者相互结合，既达到吸引学生的效果，又通过解决生活中实际存在的问题，让学生得到学以致用的实践。

（二）教学目标的确定

新课程标准以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观为三维目标。根据这节课的特点，应弱化知识与技能这一目标，凸显后二维目标的培养。在学习过程中要通过多种手段，使学生学会从环保、成本、科技等角度综合考虑［1］，逐步树立环保意识、优选意识、成本意识和研发意识。基于课程标准和教学构想，确定以下教学目标：一是通过各种燃料的比较了解热值的概念及表示的意义，并与前面学习的反应热相比较；二是以氢气的燃烧为例从化学键的断裂与形成理解化学反应中的能量变化；三是提高化石燃料利用率和解决环境污染问题的方法；四是从能源的选择感受科学、技术、经济与循环应用对社会发展的意义；五是了解新能源及开发中关注的视角。

（三）教学过程中的明线与暗线设计

科学的教学明线与暗线设计，能准确地将知识、方法和情感价值观融入到情境明线之中，学生和老师在解决某一情境问题过程中，获取对化学知识和原理的理解与运用［2］。正是基于这样的理解，在“燃料燃烧释放的热量”教学设计时，设计了表1的四条交融的教学线。

表1

二、教学过程与课堂实证

（一）方案提出

良好的开端是成功的一半，能否快速把学生引入课堂情境，激发学生思考是教学成功与否的关键之一。本节课，笔者选用了新校舍迁建过程中食堂与宿舍供热能源选择为情境，请学生为工程师提宝贵建议。每一位学生都对新学校感兴趣，也都了解一些生活中常见的能源物质，能说出几种，但到底选择哪一种？为什么选择这种？还可以选择什么替代能源？每一位学生都愿意陈述自己的选择，而且还努力证明自己的选择是合理的。此时的外在（氛围）参与度和内在（思维）参与度同时得到激发，我们期望的学习正在发生。下面是课堂中师生在引课环节的对话。

师：同学们，你们知道泰河中学要搬迁吗？

生：知道，要搬到春晓去……（议论纷纷，很热闹）

师：（PPT展示图片）这是泰河中学新校舍的设计效果图，这是我们的食堂，这是我们的宿舍（图片特写）。吃住都有一个很重要的问题要解决——供热（PPT展示烧饭、炒菜、洗衣服图片），那么工程师们要选择哪种物质供热呢？请同学们为工程师提宝贵建议。

生：燃煤，石油，天然气，电，太阳能……（很热闹）

师：很好，能源种类很多，选用哪种能源比较合适呢？为什么？

（PPT投影）困惑：选用哪种能源比较合适呢？

通过上面几个问题，学生的注意力迅速聚焦在能源物质的选择上，快速地进入教学主题，开始积极地进行思考。

由此我们可以看到，学生对热点事件比较关注，尤其是与自己生活相近或相关的问题。我们可以让这些事件进入课堂，轻松地开启他们的话匣子。

（二）方案设计

美国著名教育心理学家奥苏贝尔在他的《教育心理学·认知观》一书的扉页上写道：“假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话，那么我将一言以蔽之，影响学习的唯一最重要的因素就是学习者知道了什么，要探明这一点，并据此教学。”就是说在教学新的知识之前，教师要尊重学生的已有认知和生活经验，找准学生认知的起点，在教学中顺应学生的认识需求。基于这一点，笔者对热值概念的教学进行了以下的设计。

提出问题：选用哪种能源比较合适呢？学生都说是氢气。当问学生选择依据时，学生说是氢气的热值最大，自然引到热值的话题，还有学生翻开教材37页的表格数据佐证。那么和我们前面学习过的用来表示燃烧反应的反应热有什么不同呢？学生回答是单位不同，反应热单位是kJ·mol－1，而热值的单位是kJ·g－1，单位不同就显示出所代表的意义是不一样的，顺利地得到热值的概念，而且通过比较我们还知道了两者之间的联系，相互之间可以转化。热值概念的学习并没有到此结束，如果说此前是概念记忆，那么其后在以氢气的燃烧为例从本质上去认识化学反应释放的能量这一环节便是对概念的理解和运用。通过键能计算反应放热，让学生书写热化学方程式，得到反应热，再进行转化得到每克氢气燃烧能放出多少热量，通过实例加深了质量与热量关系的理解，使学生对热值概念的理解得到巩固。而且在这一环节，学生要明确吸、放热，能正确计算化学键的数量才能正确计算反应热，与已经学习过断键吸热和成键放热的知识基础，质量与物质的量之间的转化计算密切相关。

如果说教学进行到这里学生已对热值和反应热之间的关系有了很好的了解，那么接下来学生计算出来的热值与教材中给定值不一样时，引来质疑眼光，更是利用冲突引发对概念学习的再思考，重新审视热值概念，确认反应热与物质状态的关系。

（三）方案比较

课堂教学中有预设的冲突和生成的冲突，当知识冲突发生时，往往会促进不同类型知识之间的碰撞和互动，使那些原本分散的差异化知识得以重组和整合，同时冲突也会在学生之间产生一个契机，促进大家必须转换已有视角，才有可能理解对方意见或缩小彼此的差距，这种视角的切换孕育了构建新知识的可能性［3］。所以利用好知识冲突，可以激发学生的思维活力，建立新的知识结构，将思维引向深入。

例如：让同学们计算“2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g)”反应过程中吸收和放出的能量与反应热的关系。已知拆开1mol氢气中的化学键需要消耗

436.4 kJ能量，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗498kJ能量，形成水分子中的1molH－O键能够

释放462.8kJ能量。试说明2H2(g)+O2(g)=

2H2O(g)中的能量变化，并将反应中能量变化的数值标注在图1中。

图1

生：吸收能量1370.8kJ·mol-1，释放能量1851.2 kJ·mol-1，最后得到反应放出能量480.4kJ·mol-1。

师：请大家根据刚才计算的情况，书写热化学反应方程式。

生：板演：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=－480.4 kJ·mol-1。

师：那我们能根据这个热化学方程式得出每克氢气燃烧释放的热量吗？

生：120.1 kJ·g-1。

（学生议论：计算结果与《化学2》第37页表2-4中氢气热值143 kJ·g-1数据矛盾）

师：为什么？

生：（议论）状态不一样，这里生成的是气态水，表格中生成的是液态水，所以放出更多的热量。

师：完善热值概念，完全燃烧生成稳定物质所释放的热量。

这里的知识冲突一来可以让学生认识到物质状态不同，反应热是不一样的，说明反应热与温度、压强、物质状态和反应程度有关；二来认识到热值中氢气完全燃烧释放的热量应是生成液态水，对热值概念进行了完善。在冲突中既引发了学生思考，又在解决问题中理解知识和原理。

如果说关于“2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)”反应放出热量的计算是科学原理的学习，那么关于燃料的比较与选择则又回到生活世界，将科学原理应用到生活之中，解决现实问题。下面就是和学生一起接着讨论生活世界的能源选择问题。

图2

例如，我们从热值上得到了氢气是最理想的能源，那么在实际生活中，我们选用氢气吗？课堂上异口同声地回答不选，那是为什么？从中认识到氢气的制备、储存和使用时的优缺点，看到了事物的两面性，学会全面思考问题，自然踏上了继续寻找能源之旅。那么不用氢气用什么呢？用天然气！班上又是异口同声。因为同学们看到天然气热值排在氢气后，而且现在（当地）大部分家庭都用天然气作燃料，此时老师引导学生比较一下我国能源构成现状（图2），其他化石燃料是否也可以呢？燃料使用还需要考虑哪些问题？自然过渡到综合成本的比较（表2）。选用直观的数据佐证，一目了然，发现煤炭费用更低，此时再问选择燃料时，班上的同学就有了分歧，一部分说是煤炭，一部分说是天然气，利用这个做选择问题，学习自然过渡到化石燃料的使用时带来的污染和解决方案设计，一气呵成。

表2

（四）方案确定

教师在教学中要注重培养学生终身的学习动力和能力。教导学生，不能只停留在此地、此刻，万事万物都在不断的变化之中。教师应该给学生发展的眼光去看待问题，这是终身受用的思维方式。在本堂课中我们通过各种方案比较，综合考虑解决实际问题——用天然气作为新校舍食堂的能源供应，用太阳能和电能组合作为新校舍宿舍的能源供应，那么未来呢？是否还可以用天然气、太阳能、电能？让学生看到新能源的发展趋势，看到技术的不断改进，看到实验室的成果经过技术突破不断应用到生活中，成为我们生活的一部分，所以我们要敢想，要敢创造，说不准天马行空的想象在未来的某一天就变成了现实。

三、教学体会

江苏教育科学研究院的研究员倪娟老师曾经就教学情境的创设问题发表过这样的观点：衡量一个教学情境好坏的重要指标是，这一情境是否得到了多次而巧妙地使用［4］。在此课堂中，我们始终围绕着新校舍食堂的能源选择问题，从问题的提出、方案的提出、方案的比较到最后方案的确定，师生都沉浸在工程师的角色体验当中，课堂气氛活跃，体验科学知识在生产生活中的意义。

课堂上学生思维和行动都参与进来，积极主动地向老师和同学表达了自己的选择与理由，如同一群工程师正在为学校食堂和宿舍能源的选择进行论证，美中不足之处是教师对讨论的组织不足，如果教师的作用更加隐蔽且富有创意，学生或许会发挥得更加淋漓尽致。

［1］施丽华.精心进行学习设计 将环保意识渗透课堂——“燃料燃烧对环境的影响”教学设计［J］.化学教与学，2012（10）：74-77.

［2］王国峥.例谈化学课堂教学设计的“主线”与“暗线”［J］.中学化学教学参考，2014（3）：12-14.

［3］彭新敏，李娜，吴丽娟，等.创造性知识冲突情境中管理类课程研究性教学探索［J］.浙江万里学院学报，2012（4）：91-94.

［4］缪徐，徐莹，等.用经典影视片段设计教学主线的创新尝试——以“氯化钠的专题复习”为例［J］.化学教育，2015（9）：39-41.