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視頻標(biāo)簽：化學(xué)能與熱能,動力與能量,氣缸中的化學(xué)
視頻課題：高中化學(xué)必修二第二章第一節(jié)《化學(xué)能與熱能-汽車中的動力與能量（氣缸中的化學(xué)）》北京市中關(guān)村中學(xué)
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高中化學(xué)必修二第二章第一節(jié)《化學(xué)能與熱能-汽車中的動力與能量（氣缸中的化學(xué)） 》北京市中關(guān)村中學(xué)
汽車中的動力與能量（氣缸中的化學(xué)）
一、單元教學(xué)整體設(shè)計 【整合教材內(nèi)容】
本部分化學(xué)反應(yīng)與能量，屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇，是化學(xué)學(xué)科最重要的原理性知識之一，也是深入認(rèn)識和理解化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)和進(jìn)程的入門性知識。同時，本章內(nèi)容又是在社會生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用的知識，是對人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化發(fā)展有重大價值的知識，與我們每個人息息相關(guān)。因此，化學(xué)能對人類的重要性和化學(xué)反應(yīng)速率、限度及其條件控制對化學(xué)反應(yīng)的重要性，決定了本章學(xué)習(xí)的重要性。初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源”的一些知識，在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的原理。
本部分內(nèi)容既是對初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又是為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定必要的基礎(chǔ)。通過化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中的作用與貢獻(xiàn)有初步認(rèn)識；通過新型化學(xué)電源開發(fā)利用的介紹，學(xué)生將對化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性有更多的體會；通過對化學(xué)反應(yīng)速率和限度的討論，學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的條件將從原理上加深認(rèn)識。這些都會增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)科學(xué)的興趣與情感，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的價值。
課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量的內(nèi)容在初中化學(xué)、高中必修模塊和選修模塊中均有安排，既有學(xué)習(xí)的階段性，又有必修、選修的層次性，在具體內(nèi)容上前后還有交叉和重疊，學(xué)生概念的形成和發(fā)展呈現(xiàn)一種螺旋式上升的形態(tài)。
深度學(xué)習(xí)單元設(shè)計
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根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因，在此只點(diǎn)出化學(xué)鍵的斷裂和形成是其主要原因，并籠統(tǒng)地將反應(yīng)中吸收或放出能量歸結(jié)為反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對高低，不予深究。
關(guān)于化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化，側(cè)重討論化學(xué)能向熱能或電能的轉(zhuǎn)化，以及化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置──化學(xué)電池，主要考慮其應(yīng)用的廣泛性和學(xué)習(xí)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(xiàn)化學(xué)電池的改進(jìn)與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。
本部分在選材上盡量將化學(xué)原理與實(shí)驗(yàn)、實(shí)例相結(jié)合，對化學(xué)概念或術(shù)語（如化學(xué)能、化學(xué)電池、催化劑、反應(yīng)限度等）采用直接使用或敘述含義而不下定義的方式出現(xiàn)，以降低學(xué)習(xí)的難度。同時注意與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、社會發(fā)展、高新技術(shù)、化學(xué)史實(shí)、相關(guān)學(xué)科（如物理、生物等）相聯(lián)系，力求使本章學(xué)習(xí)內(nèi)容在相應(yīng)的“知識生態(tài)”中呈現(xiàn)，體現(xiàn)其知識的生長性、環(huán)境性、綜合性和發(fā)展性。 【深度學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1．通過實(shí)例和實(shí)驗(yàn)，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對人類文明發(fā)展的貢獻(xiàn)。知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因──化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，化學(xué)鍵的形成要放出能量。知道一個化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)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(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其運(yùn)用，認(rèn)識化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能對現(xiàn)代化的重大意義，初步了解化學(xué)電池的化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)（氧化還原反應(yīng)）的重要性。 3．建立微粒觀，了解人類探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要成果。初步體會通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識和研究化學(xué)反應(yīng)原理的方法與價值，并為學(xué)習(xí)有關(guān)的選修模塊打下基礎(chǔ)。 【單元教學(xué)課時】 挑戰(zhàn)性任務(wù) 整合教材內(nèi)容 課時安排 主題1 汽缸中的化學(xué) 必修2第二章第一節(jié) 1課時 主題2 汽車的電池 必修2第二章第二節(jié)
1課時 主題3
我為新能源汽車代言
1課時
【學(xué)習(xí)任務(wù)分析】
根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因，本章只說明化學(xué)鍵的斷裂和形成是其主要原因，并籠統(tǒng)地將反應(yīng)中吸收或放出能量歸結(jié)為反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對高低，不予深究。
關(guān)于化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化，側(cè)重討論化學(xué)能向熱能或電能的轉(zhuǎn)化，以及化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置──化學(xué)電池，主要考慮其應(yīng)用的廣泛性和學(xué)習(xí)的階段性。在化學(xué)電池中，通過原電池和傳統(tǒng)干電池（鋅錳電池）初步認(rèn)識化學(xué)電池的化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)，并不要求上升為規(guī)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(xiàn)化學(xué)電池的改進(jìn)與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。
深度學(xué)習(xí)單元設(shè)計
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從能量轉(zhuǎn)換的角度看，化學(xué)能是能量的一種形式，可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，如熱能和電能等；從反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移角度看，原電池概念的形成是氧化還原本質(zhì)的拓展和應(yīng)用；從思維角度看，“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的思想，是對“化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能”思維方式的反思和突破。
整體的教學(xué)過程是基于深度學(xué)習(xí)理論進(jìn)行學(xué)習(xí)設(shè)計，以汽車中的化學(xué)為研究主題。本學(xué)習(xí)過程中通過對汽車中的動力來源，學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行了學(xué)習(xí)。關(guān)于汽車中化學(xué)電源的認(rèn)識，應(yīng)用原電池原理了解其中化學(xué)電池的工作過程，發(fā)展學(xué)生“用化學(xué)的視角看電池”的能力。最終，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，對于各種汽車中的動力來源進(jìn)行了全面地交流、評價。 【學(xué)生情況分析】
初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源”的一些知識，在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的原理。本章內(nèi)容既是對初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又是為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定必要的基礎(chǔ)。
生活在現(xiàn)代社會，學(xué)生對“電”有著豐富而又強(qiáng)烈的感性認(rèn)識。在本節(jié)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(xué)電源，它們的組成、結(jié)構(gòu)和基本原理。感悟化學(xué)電源對科學(xué)技術(shù)和人類文明的重大作用，感悟人類“按需設(shè)計”的科學(xué)理念。化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化很抽象，學(xué)生對于化學(xué)電池的基本構(gòu)成認(rèn)識有困難。
通過化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中的作用與貢獻(xiàn)有初步認(rèn)識；通過新型化學(xué)電源開發(fā)利用的介紹，學(xué)生將對化學(xué)的實(shí)用性和創(chuàng)造性有更多的體會。這些都會增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)科學(xué)的興趣與情感，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的價值。
二、單元整體教學(xué)過程
主題1 汽車的動力與能量——汽缸中的化學(xué) （共1課時）
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1. 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在汽車中的應(yīng)用
2. 知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因──化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，化學(xué)鍵的形成要放出能量。知道一個化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)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(shí)驗(yàn)認(rèn)識和研究化學(xué)反應(yīng)原理的方法與價值，并為學(xué)習(xí)有關(guān)的選修模塊打下基礎(chǔ)。 【教學(xué)手段】
1.利用資料包進(jìn)行學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)習(xí)。
深度學(xué)習(xí)單元設(shè)計
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2.結(jié)合課堂需要設(shè)計學(xué)生交流活動，便于學(xué)生直接體驗(yàn)。 【技術(shù)準(zhǔn)備】準(zhǔn)備學(xué)案，便于學(xué)生隨時記錄，書寫，相互交流。 【教學(xué)過程】 課時目標(biāo)
教學(xué)過程
持續(xù)性評價
指導(dǎo)探究活動一
閱讀汽車發(fā)動機(jī)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(jīng)過分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有了完整豐富的感性認(rèn)識后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行高質(zhì)量的理性分析則是至關(guān)重要的。通過學(xué)生匯報、小組內(nèi)交流、填寫實(shí)驗(yàn)報告等多種多樣的形式，給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會學(xué)習(xí)對現(xiàn)象的描述和分析、對實(shí)驗(yàn)事實(shí)和數(shù)據(jù)的處理、依據(jù)事實(shí)和數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象等科學(xué)方法。
分析了化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物和生成物的能量儲存與化學(xué)反應(yīng)吸收還是放出能量的關(guān)系，為后面強(qiáng)調(diào)“與質(zhì)量守恒一樣，能量也是守恒的”的觀點(diǎn)奠定了基礎(chǔ)。
指導(dǎo)探究活動二
從宏觀和微觀兩個角度理解放熱和吸熱反應(yīng)
問題2：請解釋汽油燃燒為什么會放出熱量呢？ 活動2：應(yīng)充分利用學(xué)生已有的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識、化學(xué)鍵模型、圖表和多媒體課件等課堂內(nèi)的教學(xué)資源，運(yùn)用模擬課件將“化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因”這一抽象復(fù)雜的知識直觀
啟發(fā)學(xué)生從理論出發(fā)提出化學(xué)反應(yīng)中能量變化的幾種科學(xué)假設(shè)，然后設(shè)計實(shí)驗(yàn)對各種假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，以此培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識解決
深度學(xué)習(xí)單元設(shè)計
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化和形象化，運(yùn)用對比、比喻、聯(lián)想等教學(xué)方法進(jìn)行“一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小”的教學(xué)，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(fā)學(xué)生進(jìn)行討論和對比。
實(shí)際問題的能力。
指導(dǎo)探究活動三
拓寬學(xué)生的科學(xué)視野
問題3：請分析尾氣中有害氣體產(chǎn)生的原因及消除方法？
活動3：讓學(xué)生充分利用課外教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，如上網(wǎng)學(xué)習(xí)，去圖書館查閱資料，到社會上去調(diào)研，尋找日常生活中與能量有關(guān)的現(xiàn)象等將化學(xué)研究與社會的生存和發(fā)展密切聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)去研究化學(xué)反應(yīng)。
圖文并茂地說明了生物體內(nèi)生命活動過程中的能量轉(zhuǎn)化、能源與人類社會發(fā)展的密切關(guān)系，使學(xué)生建立正確的能量觀。
板書設(shè)計
深度學(xué)習(xí)單元設(shè)計
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三、深度學(xué)習(xí)課程感悟
1. 深度學(xué)習(xí)的四個要素分別是單元學(xué)習(xí)主題、深度學(xué)習(xí)目標(biāo)、深度學(xué)習(xí)活動、持續(xù)性評價。這四個要素構(gòu)成單元設(shè)計與教學(xué)實(shí)踐的四個主要環(huán)節(jié)，與基本教學(xué)問題相對應(yīng)，實(shí)踐圖示的構(gòu)建，遵循了教學(xué)設(shè)計的基本規(guī)律。
本節(jié)課設(shè)計了汽車中的化學(xué)為研究主題，涉及到了化學(xué)能與熱能、電能轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。以解決真實(shí)問題為情境，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的工具，解決問題的角度。以挑戰(zhàn)性的任務(wù)為載體，利用化學(xué)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(xué)知識具有了生命力。
2.本單元教學(xué)的過程中，持續(xù)性評價在整個單元中有多種形式。課堂上，學(xué)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(wù)的理解和工具的使用情況。第三課時中，學(xué)生通過海報的展示，通過實(shí)踐性的任務(wù)，評價了本單元的所學(xué)內(nèi)容。在海報的講解過程中，學(xué)生利用了前期學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容，超越了課堂所學(xué)。在表演情景劇的過程中，綜合運(yùn)用整體內(nèi)容。在貼黏貼的過程中，學(xué)生有了自我的評價。 3. 深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機(jī)整合。提倡將新概念與已知概念和原理聯(lián)系起來，整合到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而引起對新知識信息的理解、長期保持及遷移應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)情境的深入理解，對關(guān)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(yīng)用到新情境。深度學(xué)習(xí)意味著學(xué)生能夠?qū)χR進(jìn)行應(yīng)用于綜合、聯(lián)想與構(gòu)建、識記與理解、遷移與應(yīng)用、評價與反思。
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