作业编制评价与高中化学学科核心素养培育——以新教材“化学反应的热效应”内容为例.pdf

762024/5 现代教学 评价研究作业编制评价与高中化学学科核心素养培育以新教材“化学反应的热效应”内容为例文/上海市上海中学 刘 烨【摘 要】作业是对学生学习评价的一种有效方法。根据化学新课程的内容有效设计相关作业，促进学生化学学科核心素养的提升，应注重作业编制的辨析性、恒变性、实验性、实践性，使学生认识到物质结构和热量的关系，利用相关的理论指导和解决生产生活中的实际问题。【关键词】作业编制高中化学学科核心素养作业编制是对学生学习评价的一种有效方法。根据课程的内容有效设计相关作业，通过作业练习促进学生对相关热效应概念的理解，能使学生认识到物质结构和热量的关系，利用相关的理论指导和解决生产生活中的实际问题，从而使学生在学习过程中逐步形成和落实“结构决定性质”的化学根本规律和其他化学学科核心素养。本文以新教材“化学反应的热效应”内容为例，分析作业编制对化学学科核心素养提升的主要特征。从化学学科核心素养的培养和发展角度考虑化学作业的编制，应注重引导学生关注化学学科本质的认识与运用。一、作业编制评价关注宏观辨识和微观探析，突出辨析性“辨”指在宏观视角对化学现象进行分辨，比如反应的吸热、放热，而“析”指微观层面对物质组成、结构和性质进行剖析，要搞清楚反应热到底从何而来，搞清化学键的断裂和形成与吸、放热之间的关系。部分相关内容学生在教材必修二中已经学习过，他们可以从化学键的变化以及反应物和生成物总能量的变化角度，初步定性地了解了反应热产生的原因。因此，本章节的作业设计就应更多地从定量角度来讨论化学反应中的热效应，可从微观和宏观、定性与定量等多角度物质变化中的能量进行分析和表征，在养成“宏观辨识和微观辨析”素养的同时，感受化学“变化观念”的丰富内涵和思想，拓宽化学研究途径和视角，促进学生学科思维品质的提升。例 1.已知H-H 键的键能为 436kJmol-1，H-N 键的键能为 391kJmol-1，根据热化学方程式 N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H -92.4kJmol-1，则 N N 键 的键能是()。A.431kJmol-1B.945.6kJmol-1C.649kJmol-1D.896kJmol-1【题目分析】根据H=E反应物键能-E生成物键能的计算公式，很容易计算出-92.4=23391-ENN-3436，EN N=945.6kJmol-1。要完成这道题目，学生需要将宏观意义上 H 0 的放热反应与微观意义上的断键吸热和成键放热建立联系，还要能准确分析化合物氨气的分子结构，在计算时进行相关的倍数处理。这些要求都能够训练和引导学生从定性描述走向定量分析，从宏观辨识走向微观辨析。二、作业编制评价关注变化观念和平衡思想，突出恒变性“变化观念与平衡思想”是化学学科核心素养的组成部分，其中一个重要内容就是要求学生认识化学变化的本质特征是有新物质生成，并伴有能量转化。转化形式可多种多样，声、光、热、电等都可以，而化学能与热能之间的转化是最常见的一种。但无论如何转化，能量的总量是“守恒”的，不可能消失，也不可能被创造。这部分的作业编制评价要能使学生通过完成作业发现，总结化学反应中的能量变化及规律,从而实现系统性的学习和训练。例 2.已知 25、101kPa 下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石墨，s)O2(g)CO2(g)H -393.51kJ/mol；C(金刚石，s)O2(g)CO2(g)H -395.41kJ/mol，则石墨和金刚石中更稳定的是_。【题目分析】本题比较的是两种同素异形体的稳定性。由热化学方程式已知，它们燃烧时都向环境放77现代教学 2024/5评价研究热，化学能转变成了热能，且生成物一致，但石墨燃烧放出的能量更少，这就意味着石墨本身具有的能量比金刚石低。由于能量越低越稳定，所以石墨的稳定性大于金刚石。本题的解题关键在于找到参照物，共同反应物 O2和共同产物 CO2，根据能量守恒定律，放出的热量应来源于反应物本身，由此比较两个同素异形体的能量高低和稳定性。三、作业编制评价关注科学探究与创新意识，突出实验性作为一门实验科学，化学学习和化学作业中的实验内容必不可少，它不仅能激发学生的学习兴趣，也能帮助他们加深对化学基本概念、基本知识的理解，还提高学生分析问题和解决问题、动手动脑的能力，培养他们科学探究与创新意识的科学素养。这部分教材中涉及的实验包括碳酸氢钠和柠檬酸的反应热，以及中和反应的反应热的测定。相应的化学作业中也可以引入相关的实验探究性题目，让学生在完成作业的过程中产生观点、想法并想办法验证，确保学生深度思考、主动求证，就物质性质和变化提出多种假设，在证据中分析推理，在解释证据和推理过程中更加深刻地理解化学探究的本质。例 3.50mL0.5mol/L 盐 酸 与 50mL0.55mol/LNaOH 溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应中的反应热，回答下列问题：（1）理论上稀强酸、稀强碱反应生成 1mol 水时放出 57.3kJ 的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的热化学方程式。（2）倒入 NaOH 溶液的正确操作是 _。A.沿玻璃棒缓慢倒入B.分三次少量倒入C.一次迅速倒入（3）大烧杯如不盖硬纸板，求得的 热 效 应 数 值 _(填“偏大”“偏小”“无影响”)。(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验，测得的反应热的数值会 _(填“偏大”“偏小”“无影响”)。【题目分析】本题和教材中测定中和反应和反应热的使用仪器和实验步骤一致，但实验细节略有差别，就原理和操作向学生提出了更多问题和思考。比如（2）和（3）考查了实验操作的细节，引导学生清楚敞开体系和密闭体系，系统和环境的划分；（4）结合了弱电解质电离时断键会吸热这个知识点，使学生更深刻了解结构、化学键和能量之间的关系。通过以上作业题目，学生可了解相关实验、装置和操作的原理，并通过计算书写相关的热化学方程式，也让学生思考影响这个定量实验精准的因素有哪些，应如何尽量减少实验误差，培养了他们严谨的科学研究精神。四、作业编制评价关注科学态度与社会责任，突出实践性化学源于生活，服务于生活。化学作业也应以反映时代发展、科技进步及与生产生活实践紧密联系的真实情境来设置问题，利用学生所学化学知识解决生活、生产过程中的问题，使学生在掌握必备知识的基础上，形成学科关键能力，促进学以致用，从而培养重要的化学核心素养。这类实践类题目拉近了课堂与现实生活的距离，让学生肯定化学学科价值并主动、积极参与化学知识学习，激发他们的社会责任感。例 4.将煤转化为水煤气方法是通过化学高温方法将煤转化为洁净燃料。煤转化为水煤气的主要反应为：C+H2O(g)=CO H2。有关物质的燃烧热数据如下表。请从燃料充分利用角度解释水煤气法的优点。【题目分析】试题中给出了三种物质的燃烧热，当然应从定量的角度去分析燃料充分燃烧的热效应。1molC(s)充分燃烧释放-393.5kJ 热量，但当相同量的 C(s)转变为 H2(g)和 CO(g)后，充分燃烧释放的能量总量 H=(-285.8)+(-283)=-568.8kJmol-1，可明显看出转变为水煤气后释放出的能量更多，且从充分燃烧角度，气体和固体相比，微粒尺寸更小表面积更大，和氧气的接触面积更大，更容易充分燃烧。从环保的角度分析，煤里面含有一定量的 S 元素，燃烧时生成 SO2，这是造成酸雨的主要元凶之一。但在转化之后，则不会出现这样的问题。本题让学生理解、研究燃烧热的意义，了解燃料的充分燃烧，树立绿色环保、节约能源的意识，提升社会责任感。参考文献：1 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017 年版 2020 年修订）S.北京:人民教育出版社,2020.（本文编辑：张涵诚）物质CH2COH/Jmol-1-393.5-285.8-283