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視頻標簽：化學能與熱能,動力與能量,氣缸中的化學
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：高中化學必修二第二章第一節《化學能與熱能-汽車中的動力與能量（氣缸中的化學）》北京市中關村中學
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高中化學必修二第二章第一節《化學能與熱能-汽車中的動力與能量（氣缸中的化學） 》北京市中關村中學
汽車中的動力與能量（氣缸中的化學）
一、單元教學整體設計 【整合教材內容】
本部分化學反應與能量，屬于化學反應原理范疇，是化學學科最重要的原理性知識之一，也是深入認識和理解化學反應特點和進程的入門性知識。同時，本章內容又是在社會生產、生活和科學研究中有廣泛應用的知識，是對人類文明進步和現代化發展有重大價值的知識，與我們每個人息息相關。因此，化學能對人類的重要性和化學反應速率、限度及其條件控制對化學反應的重要性，決定了本章學習的重要性。初中化學從燃料的角度初步學習了“化學與能源”的一些知識，在選修模塊“化學反應原理”中，將從科學概念的層面和定量的角度比較系統深入地學習化學反應與能量、化學反應速率和化學平衡的原理。
本部分內容既是對初中化學相關內容的提升與拓展，又是為選修“化學反應原理”奠定必要的基礎。通過化學能與熱能、電能的相互轉化及其應用的學習，學生將對化學在提高能源的利用率和開發新能源中的作用與貢獻有初步認識；通過新型化學電源開發利用的介紹，學生將對化學的實用性和創造性有更多的體會；通過對化學反應速率和限度的討論，學生對化學反應的條件將從原理上加深認識。這些都會增進學生對化學科學的興趣與情感，體會化學學習的價值。
課程標準關于化學反應與能量的內容在初中化學、高中必修模塊和選修模塊中均有安排，既有學習的階段性，又有必修、選修的層次性，在具體內容上前后還有交叉和重疊，學生概念的形成和發展呈現一種螺旋式上升的形態。
深度學習單元設計
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根據課程標準，關于化學反應中能量變化的原因，在此只點出化學鍵的斷裂和形成是其主要原因，并籠統地將反應中吸收或放出能量歸結為反應物的總能量與生成物的總能量的相對高低，不予深究。
關于化學能與熱能、電能的相互轉化，側重討論化學能向熱能或電能的轉化，以及化學能直接轉化為電能的裝置──化學電池，主要考慮其應用的廣泛性和學習的階段性。通過介紹新型電池（如鋰離子電池、燃料電池等）體現化學電池的改進與創新，初步形成科學技術的發展觀。
本部分在選材上盡量將化學原理與實驗、實例相結合，對化學概念或術語（如化學能、化學電池、催化劑、反應限度等）采用直接使用或敘述含義而不下定義的方式出現，以降低學習的難度。同時注意與學生經驗、社會發展、高新技術、化學史實、相關學科（如物理、生物等）相聯系，力求使本章學習內容在相應的“知識生態”中呈現，體現其知識的生長性、環境性、綜合性和發展性。 【深度學習目標】
1．通過實例和實驗，了解化學能與熱能的相互轉化，了解化學能轉化為熱能在生產、生活中的應用及其對人類文明發展的貢獻。知道化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因──化學鍵的斷裂要吸收能量，化學鍵的形成要放出能量。知道一個化學反應是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對高低。
2．能舉例說明化學能與電能的轉化關系及其運用，認識化學能轉化為電能對現代化的重大意義，初步了解化學電池的化學反應基礎（氧化還原反應）的重要性。 3．建立微粒觀，了解人類探索物質微觀結構的重要成果。初步體會通過實驗認識和研究化學反應原理的方法與價值，并為學習有關的選修模塊打下基礎。 【單元教學課時】 挑戰性任務 整合教材內容 課時安排 主題1 汽缸中的化學 必修2第二章第一節 1課時 主題2 汽車的電池 必修2第二章第二節
1課時 主題3
我為新能源汽車代言
1課時
【學習任務分析】
根據課程標準，關于化學反應中能量變化的原因，本章只說明化學鍵的斷裂和形成是其主要原因，并籠統地將反應中吸收或放出能量歸結為反應物的總能量與生成物的總能量的相對高低，不予深究。
關于化學能與熱能、電能的相互轉化，側重討論化學能向熱能或電能的轉化，以及化學能直接轉化為電能的裝置──化學電池，主要考慮其應用的廣泛性和學習的階段性。在化學電池中，通過原電池和傳統干電池（鋅錳電池）初步認識化學電池的化學原理和結構，并不要求上升為規律性的知識；通過介紹新型電池（如鋰離子電池、燃料電池等）體現化學電池的改進與創新，初步形成科學技術的發展觀。
深度學習單元設計
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從能量轉換的角度看，化學能是能量的一種形式，可以轉化為其它形式的能量，如熱能和電能等；從反應物之間電子轉移角度看，原電池概念的形成是氧化還原本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對“化學能→熱能→機械能→電能”思維方式的反思和突破。
整體的教學過程是基于深度學習理論進行學習設計，以汽車中的化學為研究主題。本學習過程中通過對汽車中的動力來源，學習化學反應伴隨的熱量變化，并從微觀角度解釋原因。同時，利用元素化合物知識對于汽車尾氣造成的污染進行了學習。關于汽車中化學電源的認識，應用原電池原理了解其中化學電池的工作過程，發展學生“用化學的視角看電池”的能力。最終，學生通過學習，對于各種汽車中的動力來源進行了全面地交流、評價。 【學生情況分析】
初中化學從燃料的角度初步學習了“化學與能源”的一些知識，在選修模塊“化學反應原理”中，將從科學概念的層面和定量的角度比較系統深入地學習化學反應與能量、化學反應速率和化學平衡的原理。本章內容既是對初中化學相關內容的提升與拓展，又是為選修“化學反應原理”奠定必要的基礎。
生活在現代社會，學生對“電”有著豐富而又強烈的感性認識。在本節課中以汽車中的動力（電池）為研究對象，通過原電池原理了解生活中的常見化學電源，它們的組成、結構和基本原理。感悟化學電源對科學技術和人類文明的重大作用，感悟人類“按需設計”的科學理念。化學能與電能的轉化很抽象，學生對于化學電池的基本構成認識有困難。
通過化學能與熱能、電能的相互轉化及其應用的學習，學生將對化學在提高能源的利用率和開發新能源中的作用與貢獻有初步認識；通過新型化學電源開發利用的介紹，學生將對化學的實用性和創造性有更多的體會。這些都會增進學生對化學科學的興趣與情感，體會化學學習的價值。
二、單元整體教學過程
主題1 汽車的動力與能量——汽缸中的化學 （共1課時）
【學習目標】
1. 了解化學能與熱能的相互轉化，了解化學能轉化為熱能在汽車中的應用
2. 知道化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因──化學鍵的斷裂要吸收能量，化學鍵的形成要放出能量。知道一個化學反應是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對高低。
3. 初步體會通過實驗認識和研究化學反應原理的方法與價值，并為學習有關的選修模塊打下基礎。 【教學手段】
1.利用資料包進行學生自主學習，引導學生思考學習。
深度學習單元設計
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2.結合課堂需要設計學生交流活動，便于學生直接體驗。 【技術準備】準備學案，便于學生隨時記錄，書寫，相互交流。 【教學過程】 課時目標
教學過程
持續性評價
指導探究活動一
閱讀汽車發動機原理，分析解釋汽車的動力來源。
問題1：請說說汽車中的動力來源是什么？ 活動1：經過分組實驗，學生有了完整豐富的感性認識后，引導學生進行高質量的理性分析則是至關重要的。通過學生匯報、小組內交流、填寫實驗報告等多種多樣的形式，給學生創造機會學習對現象的描述和分析、對實驗事實和數據的處理、依據事實和數據進行抽象等科學方法。
分析了化學反應過程中反應物和生成物的能量儲存與化學反應吸收還是放出能量的關系，為后面強調“與質量守恒一樣，能量也是守恒的”的觀點奠定了基礎。
指導探究活動二
從宏觀和微觀兩個角度理解放熱和吸熱反應
問題2：請解釋汽油燃燒為什么會放出熱量呢？ 活動2：應充分利用學生已有的結構化學知識、化學鍵模型、圖表和多媒體課件等課堂內的教學資源，運用模擬課件將“化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因”這一抽象復雜的知識直觀
啟發學生從理論出發提出化學反應中能量變化的幾種科學假設，然后設計實驗對各種假設進行驗證，以此培養學生應用理論知識解決
深度學習單元設計
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化和形象化，運用對比、比喻、聯想等教學方法進行“一個確定的化學反應在發生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小”的教學，力求用直觀化的圖表說明問題，注意新、舊知識的銜接和啟發學生進行討論和對比。
實際問題的能力。
指導探究活動三
拓寬學生的科學視野
問題3：請分析尾氣中有害氣體產生的原因及消除方法？
活動3：讓學生充分利用課外教學資源進行學習，如上網學習，去圖書館查閱資料，到社會上去調研，尋找日常生活中與能量有關的現象等將化學研究與社會的生存和發展密切聯系起來，引導學生從實際出發去研究化學反應。
圖文并茂地說明了生物體內生命活動過程中的能量轉化、能源與人類社會發展的密切關系，使學生建立正確的能量觀。
板書設計
深度學習單元設計
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三、深度學習課程感悟
1. 深度學習的四個要素分別是單元學習主題、深度學習目標、深度學習活動、持續性評價。這四個要素構成單元設計與教學實踐的四個主要環節，與基本教學問題相對應，實踐圖示的構建，遵循了教學設計的基本規律。
本節課設計了汽車中的化學為研究主題，涉及到了化學能與熱能、電能轉化的學習內容。以解決真實問題為情境，將知識轉化為解決問題的工具，解決問題的角度。以挑戰性的任務為載體，利用化學知識模型為解決問題搭臺階，如能量變化的微觀解釋圖、原電池原理模型，這樣就使得化學知識具有了生命力。
2.本單元教學的過程中，持續性評價在整個單元中有多種形式。課堂上，學生在解決問題的過程中，在師生和生生的交流過程中，就是在評價對于任務的理解和工具的使用情況。第三課時中，學生通過海報的展示，通過實踐性的任務，評價了本單元的所學內容。在海報的講解過程中，學生利用了前期學習和課堂學習的內容，超越了課堂所學。在表演情景劇的過程中，綜合運用整體內容。在貼黏貼的過程中，學生有了自我的評價。 3. 深度學習強調學習內容的有機整合。提倡將新概念與已知概念和原理聯系起來，整合到原有的認知結構中，從而引起對新知識信息的理解、長期保持及遷移應用。深度學習要求學習者對學習情境的深入理解，對關鍵要素的判斷和把握，既能在相似的情境中做到舉一反三，又能在新情境中分析、判斷差異并將原則思路遷移應用到新情境。深度學習意味著學生能夠對知識進行應用于綜合、聯想與構建、識記與理解、遷移與應用、評價與反思。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
