周云云
摘要:以金屬的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)為例,闡述基于化學(xué)新課標(biāo)的實驗探究課的教學(xué)設(shè)計。從學(xué)生已有知識和經(jīng)驗出發(fā),圍繞“金屬化學(xué)性質(zhì)”“金屬活動性順序”兩大核心內(nèi)容,通過“創(chuàng)設(shè)情境,引入新課“實驗探究,建構(gòu)規(guī)律”和“課堂小結(jié),延伸生活”等環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過思維活動主動構(gòu)建新的知識體系,從中獲得方法和能力的提升、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:金屬的化學(xué)性質(zhì);化學(xué)新課標(biāo);實驗探究;核心素養(yǎng)
文章編號:1008-0546( 2022)llx-0054-05
中圖分類號:G632.41
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi: 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.llx.014
一、設(shè)計理念
《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱新課標(biāo))倡導(dǎo)從學(xué)生已有的經(jīng)驗出發(fā),使學(xué)生在熟悉的生活情境中感受金屬的重要性,注重引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和實驗探究活動,了解鎂、鋅、鐵、銅等金屬的化學(xué)性質(zhì),能運用金屬的化學(xué)性質(zhì)解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。[1]內(nèi)容中涉及的金屬大都是日常生活中常見的,以學(xué)生的生活和社會體驗為基礎(chǔ),創(chuàng)設(shè)活動情境,帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計實驗,在實驗中發(fā)現(xiàn)問題,引導(dǎo)學(xué)生從已有的經(jīng)驗和知識背景出發(fā),建構(gòu)新的知識體系和認(rèn)識物質(zhì)的方法模型。學(xué)生在探究中,體驗到成功的樂趣,實現(xiàn)價值感和成就感?;诖?,筆者開展了以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例,通過“問題引入一實驗探究一分析總結(jié)一應(yīng)用規(guī)律”的探究形式,引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)金屬的通性、置換反應(yīng)等核心概念,學(xué)會和運用分析、推理、歸納和探究的方法。
二、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析
1.教學(xué)內(nèi)容分析
“金屬的化學(xué)性質(zhì)”是人教版《九年級化學(xué)下冊》第八單元課題2的內(nèi)容,是初中化學(xué)中學(xué)習(xí)同類物質(zhì)性質(zhì)規(guī)律的內(nèi)容。本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了金屬的物理性質(zhì)后,繼續(xù)對金屬的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探索。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了非金屬元素氧氣、碳及其化合物的知識,也了解了一些金屬的化學(xué)性質(zhì),本節(jié)課是在原有知識的基礎(chǔ)上對金屬的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行較為深入、系統(tǒng)地學(xué)習(xí),使元素化合物知識更加完整。它側(cè)重于對金屬的化學(xué)性質(zhì)的探究,利用其性質(zhì)解釋生活中的一些問題,讓學(xué)生在獲得知識的同時,提高解決實際問題的能力。學(xué)好本節(jié)課可以為以后學(xué)習(xí)酸、堿、鹽打下良好的基礎(chǔ)。
2.學(xué)生情況分析
知識上,前面學(xué)習(xí)了鎂、鐵等金屬在氧氣中的反應(yīng),具備了一定的知識基礎(chǔ);能力上,隨著學(xué)習(xí)的深入,學(xué)生有了一定的探究、研究問題的能力,但比較、概括、歸納等能力還不夠;心理特征上,初三學(xué)生好奇、好動、好強(qiáng),他們樂于在活動中學(xué)習(xí)。因此,在教學(xué)中,本節(jié)課接近學(xué)生生活的實際問題,在學(xué)生原有知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,以生活中使用最多的金屬鐵來類比實驗探究其他金屬,加強(qiáng)對“學(xué)習(xí)同類物質(zhì)性質(zhì)規(guī)律的方法模型”的認(rèn)識,充分體現(xiàn)“化學(xué)來源于生活”。
三、教學(xué)目標(biāo)
1.知道常見金屬與氧氣的反應(yīng),認(rèn)識不同金屬的活潑性存在差異;認(rèn)識常見金屬與稀鹽酸、稀硫酸的反應(yīng),歸納得出置換反應(yīng)的概念;初步學(xué)會運用金屬是否能和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)判斷金屬活動性強(qiáng)弱;[2]認(rèn)識常見金屬與某些金屬化合物溶液反應(yīng),知道活動性強(qiáng)的金屬能把活動性弱的金屬從它的化合物溶液中置換出來。[3,4]能運用金屬的化學(xué)性質(zhì)解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。
2.通過探究金屬的化學(xué)性質(zhì),使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識科學(xué)探究的意義,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法,培養(yǎng)學(xué)生獲取、表達(dá)、加工、運用信息的能力;通過活動初步建立以類別研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法。
3.通過金屬化學(xué)性質(zhì)的探究活動,發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生探究欲望,發(fā)展學(xué)生善于合作、勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神。了解化學(xué)與日常生活和生產(chǎn)的密切關(guān)系。[4]
四、教學(xué)實錄
1.創(chuàng)設(shè)情境,引入新課
[投影]短視頻“美麗的煙花”。
[學(xué)生]很好奇。
[教師]這么漂亮的煙花與金屬的性質(zhì)是分不開的。下面我們用鐵粉現(xiàn)場自制煙火。
[演示實驗]將鐵粉灑在酒精燈的火焰上。
[學(xué)生]很興奮。
[教師]今天這節(jié)課我們就以鐵為例,一起來探究金屬的化學(xué)性質(zhì)。
[設(shè)計分析]一個新穎、精致的開頭會給人留下難以忘懷的印象,通過創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫澈蜖I造積極的學(xué)習(xí)氛圍,使學(xué)生對學(xué)習(xí)活動本身感興趣,從而激活學(xué)生的思維,激活課堂。本節(jié)課以“美麗的煙花”創(chuàng)設(shè)生活情境,輔以趣味實驗“鐵粉燃燒”,使學(xué)生一進(jìn)入課堂就被深深地吸引。
2.實驗探究,建構(gòu)規(guī)律
活動探究1:金屬與氧氣的反應(yīng)
[教師]在剛才的“鐵粉實驗”中,什么現(xiàn)象讓你印象深刻?
[學(xué)生]火星四射。
[教師]說明了鐵粉在什么物質(zhì)中可以燃燒?
[學(xué)生]空氣中。
[教師]是和空氣中什么物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)?
[學(xué)生]氧氣。
[教師]請在學(xué)案中寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
[學(xué)生]3Fe+2O2=點燃=Fe3O4
[教師]其他金屬能與氧氣反應(yīng)嗎?
[學(xué)生]能。
[教師]比如哪些金屬能與氧氣反應(yīng)?
[學(xué)生]鎂、銅、汞。
[教師]這是老師從實驗室拿來的鎂條,它的表面有什么奇怪的現(xiàn)象?
[學(xué)生]表面發(fā)黑。
[教師]鎂條原本是什么顏色?
[學(xué)生]銀白色。
[教師]為什么表面會發(fā)黑呢?
[學(xué)生]被氧化了。
[教師]說明鎂在什么條件下就能被氧化?
[學(xué)生]常溫下。
[教師]也就是說鎂在常溫下就可以和什么物質(zhì)反應(yīng)?
[學(xué)生]氧氣。
[教師]有什么辦法脫去鎂條表面的黑色外衣?
[學(xué)生]用砂紙打磨。
[演示實驗]用砂紙打磨鎂條表面。
[教師]請在學(xué)案中寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
[學(xué)生]2Mg+O2=2MgO
[教師]剛才同學(xué)們還提到銅也可以和氧氣反應(yīng),回憶一下這個反應(yīng)會看到什么現(xiàn)象?
[學(xué)生]紅色固體變成黑色。
[教師]請在學(xué)案中寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
[學(xué)生]2Cu+O2=2Cu0
[教師]其實日常生活中還有一種常見的金屬鋁,鋁制品具有很好的抗腐蝕性能。為什么鋁制品會具有很好的抗腐蝕性能呢?下面通過實驗來研究一下,請同學(xué)們仔細(xì)觀察鋁片的變化。
[播放視頻]在空氣中加熱鋁箔。
[教師]鋁箔發(fā)生了什么變化?
[學(xué)生]鋁箔熔化變成了液體,但是沒有滴落下來.被表面的一層膜包裹著。
[教師]這層膜是什么呢?
[學(xué)生]氧化鋁膜。
[教師]這層氧化鋁膜是怎么形成的?
[學(xué)生]鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)形成的。
[教師]表面的氧化鋁膜有沒有熔化?
[學(xué)生]沒有熔化。
[教師]里面的鋁熔化了,說明了什么?
[學(xué)生]說明了氧化鋁膜的熔點比鋁要高,甚至比酒精燈火焰的溫度還要高。
[教師]里面的鋁熔點比較低,熔化成液體,為什么滴落不下來?說明表面的氧化鋁膜還有什么特點?
[學(xué)生]緊、密。
[教師]能不能換成更好的詞語?請翻開課本第9頁找到這個詞語。
[學(xué)生]致密。
[教師]其實鋁在常溫下就可以與氧氣發(fā)生反應(yīng)。請在學(xué)案中寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,書寫時注意鋁元素化合價。
[學(xué)生]4Al+3O2=2Al2O3
[教師]通過剛才的學(xué)習(xí),現(xiàn)在你能解釋為什么鋁制品具有很好的抗腐蝕性能嗎?
[學(xué)生]常溫下鋁和氧氣反應(yīng),表面生成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜,從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。
[教師]是不是所有的金屬都可以與氧氣反應(yīng)呢?
[教師]中國有句古語“真金不怕火煉”,這句話蘊含的化學(xué)原理是什么?
[學(xué)生]金的化學(xué)性質(zhì)很不活潑,在高溫下也不與氧氣反應(yīng)。
[教師]由此可見,大多數(shù)金屬都可以與氧氣反應(yīng)。這是金屬的第一條化學(xué)性質(zhì)。
這些金屬與氧氣反應(yīng)有沒有什么差別呢?
[學(xué)生]金屬與氧氣反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。
[教師]我們可以根據(jù)金屬與氧氣反應(yīng)的難易和劇烈程度不同初步來判斷金屬的活潑性。
[學(xué)生]比較活潑的是:鎂、鋁;其次是:鐵、銅;金最不活潑。
[設(shè)計分析]本系列活動是基于學(xué)生已有的知識基礎(chǔ),設(shè)置層層問題,一步步引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)條件、實驗現(xiàn)象等進(jìn)行認(rèn)真對比和分析,使學(xué)生深刻感受到“金屬與氧氣反應(yīng)”的規(guī)律性和差異性,同時也為后面探究金屬活動性順序作鋪墊。
活動探究2:金屬與酸的反應(yīng)
[教師]鐵可以和氧氣反應(yīng),能不能與其他物質(zhì)反應(yīng)?
[教師]網(wǎng)上熱傳一個視頻,某品牌的麥片充分溶解后,用磁鐵去吸,竟然吸出了鐵粉。
[學(xué)生]觀看視頻。
[教師]該品牌的麥片中真的含有鐵粉嗎?
查看配料表發(fā)現(xiàn)確實存在鐵粉。那么鐵粉進(jìn)入人體后,能否被人體消化吸收呢?
[資料卡片]少量的鐵進(jìn)入人體后,會和胃酸作用生成亞鐵離子被人體吸收。
[教師]胃液中的酸主要是鹽酸,我們現(xiàn)場做一下這個實驗。
[演示實驗]在盛有鐵絲的試管中加入鹽酸,注意觀察鐵絲表面的現(xiàn)象。
[學(xué)生]鐵絲表面產(chǎn)生大量的氣泡。
[教師]猜測一下是什么氣體?
[學(xué)生]氫氣。
[教師]依據(jù)是什么?
[學(xué)生]元素守恒。
[教師]能試著寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?注意反應(yīng)后鐵元素化合價。
[學(xué)生]Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
[教師]隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液會變成淺綠色。
[教師]鐵可以與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,其他金屬能與酸反應(yīng)嗎?
[分組實驗]學(xué)生做金屬鎂、鋅、鐵、銅與稀鹽酸反應(yīng)實驗。
[教師]仔細(xì)觀察金屬表面有什么現(xiàn)象?現(xiàn)象有何不同?
[學(xué)生]鎂、鋅、鐵表面都有氣泡產(chǎn)生,銅表面沒有氣泡。
[教師]鎂、鋅、鐵表面都有氣泡,有沒有不一樣的?
[學(xué)生]相同時間內(nèi)鎂表面產(chǎn)生的氣泡多,其次是鋅,最后是鐵。
[教師]相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣泡多少其實就是什么不一樣?
[學(xué)生]產(chǎn)生氣泡的速率不一樣。
[教師]其他組的實驗現(xiàn)象都一樣嗎?
[學(xué)生]一樣。
[教師]產(chǎn)生的氣體還是氫氣嗎?我們來實驗驗證一下。
[演示實驗]向裝有鎂條的試管中加入稀鹽酸,用燃燒的木條放在試管口,觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生]聽到尖銳的爆鳴聲。
[教師]說明這種可燃性氣體確實是氫氣。請寫出鎂、鋅、鐵分別與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式,書寫時注意元素化合價。
[教師]值得注意的是:鐵與稀硫酸反應(yīng)后生成物的名稱是什么?
[學(xué)生]硫酸亞鐵,其中鐵的化合價是+2價。
[教師]是不是所有的金屬都與酸反應(yīng)?
[學(xué)生]銅與酸不反應(yīng)。
[小結(jié)]部分金屬會和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)。這是金屬的第二條化學(xué)性質(zhì)。
[教師]觀察這些金屬能與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式,你能從物質(zhì)的類別角度分析反應(yīng)物、生成物有什么特點嗎?
[學(xué)生]反應(yīng)物分別是單質(zhì)和化合物,生成物也分別是單質(zhì)和化合物。
[教師]我們把一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng),生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的這類反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。
[教師]這些金屬能與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,你能從置換反應(yīng)的角度分析氫氣是怎么來的嗎?
[學(xué)生]被置換出來的。
[教師]被誰置換出來的?
[學(xué)生]被這些金屬置換出來的。
[教師]誰被這些金屬置換出來生成了氫氣?
[學(xué)生]酸中的氫元素。
[教師]為什么銅放進(jìn)酸里沒有氫氣生成呢?
[學(xué)生]銅不能把酸中的氫元素置換出來。
[教師]以氫作為參照,鎂、鋅、鐵這三種金屬的活動性位置排在哪?
[學(xué)生]排在氫的前面。
[教師]那銅的位置排在哪?
[學(xué)生]排在氫的后面。
[教師]所以,鎂、鋅、鐵這三種金屬的活動性比銅要強(qiáng)。
[教師]也就是說我們可以通過什么方法來判斷金屬的活動性強(qiáng)弱?
[學(xué)生]依據(jù)金屬與酸能否發(fā)生反應(yīng)來判斷。
[教師]與酸反應(yīng)的金屬和不能與酸反應(yīng)的金屬,活動性誰強(qiáng)誰弱?
[學(xué)生]能與酸反應(yīng)的金屬活動性比不能與酸反應(yīng)的金屬活動性要強(qiáng)。
[設(shè)計分析]以“麥片中的鐵粉”引入鐵與酸反應(yīng),進(jìn)而設(shè)疑“其他的金屬能否與酸反應(yīng)”,充分利用教材本身安排的“四種金屬Mg、Zn、Cu、Fe與稀鹽酸、稀硫酸進(jìn)行反應(yīng)”改進(jìn)成生活化實驗開展實驗探究,讓學(xué)生先通過實驗觀察獲得感性認(rèn)識,再引導(dǎo)學(xué)生從置換反應(yīng)的角度分析、比較、概括和歸納,深化對金屬活動性強(qiáng)弱的理解,為后面學(xué)習(xí)金屬活動順序表時,為什么會出現(xiàn)氫元素打下基礎(chǔ)。
活動探究3:金屬與其他金屬化合物溶液的反應(yīng)
[教師]古語記載“曾青得鐵則化為銅”形容的是某個化學(xué)反應(yīng)的過程,你知道是哪個反應(yīng)嗎?
[學(xué)生]鐵和硫酸銅溶液的反應(yīng)。
[教師]我們現(xiàn)場還原一下這個反應(yīng)。
[演示實驗]將硫酸銅溶液倒入裝有鐵絲絨的小試管中,振蕩,觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生]鐵絲絨表面出現(xiàn)紅色固體。
[教師]紅色物質(zhì)是什么?
[學(xué)生]銅。
[教師]請寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式,書寫時注意鐵元素化合價。
[學(xué)生] Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
[教師]屬于什么反應(yīng)類型?
[學(xué)生]置換反應(yīng)。
[教師]你能從置換反應(yīng)角度分析銅是怎么來的嗎?
[學(xué)生]鐵把銅從硫酸銅溶液中置換出來的。
[教師]為什么能置換出來?說明了什么。
[學(xué)生]鐵的活動性比銅要強(qiáng)。
[教師]也就是說,一種金屬與另一種金屬化合物溶液要能反應(yīng),需要具備什么條件?
[學(xué)生]金屬單質(zhì)的活動性要比化合物中金屬元素的活動性強(qiáng)。
[教師]這是金屬的第三條化學(xué)性質(zhì):能與某些金屬化合物溶液反應(yīng)。
[教師]如果現(xiàn)在反過來,金屬單質(zhì)是銅,溶液是硫酸亞鐵溶液,能置換嗎?能反應(yīng)嗎?
[學(xué)生]不能置換,不能反應(yīng)。
[教師]為什么?
[學(xué)生]銅的金屬活動性比鐵弱。
[教師]也就是說,雖然不能反應(yīng)但是同樣可以判斷金屬的活動性強(qiáng)弱?,F(xiàn)在你能總結(jié)一下還有什么方法可以判斷金屬活動性強(qiáng)弱嗎?
[學(xué)生]根據(jù)金屬能否與其他金屬化合物溶液反應(yīng)來判斷。
[教師]如果有兩種金屬,分別是A金屬、B金屬,要比較它們的活動性強(qiáng)弱,你可以怎么比較?
[學(xué)生]A金屬與B金屬的化合物溶液放在一起看是否反應(yīng),或B金屬與A金屬的化合物溶液放在一起看是否反應(yīng)。
[教師]若A金屬放在B金屬化合物溶液中能反應(yīng),說明什么?
[學(xué)生]說明A金屬活動性比B要強(qiáng)。
[教師]那B金屬放入A金屬化合物溶液中不能反應(yīng),又說明什么?
[學(xué)生]說明B金屬活動性比A要弱。
[教師]換句話,就是A金屬活動性比B要強(qiáng),得到的結(jié)論是一致的。
[教師]現(xiàn)在你能運用剛才的方法,設(shè)計實驗來驗證鋁,銅的活動性強(qiáng)弱嗎?
[學(xué)生]小組合作、交流討論、設(shè)計方案,進(jìn)行實驗探究。
(實驗匯報、展示成果、交流評價)
[教師]如果增加一種金屬銀,三種金屬活動性又該如何比較呢?請同學(xué)們課后思考。
[教師]類似這樣的探究過程,科學(xué)家做了大量的實驗,總結(jié)出常見金屬在溶液中的活動性順序。金屬活動性順序在生產(chǎn)、生活及科學(xué)研究中有許多應(yīng)用。
[反饋練習(xí)]略。
[設(shè)計分析]以“曾青得鐵化為銅”引入鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng),引導(dǎo)學(xué)生分析建立“金屬與另一種金屬化合物溶液反應(yīng)條件”的模型,通過演繹與歸納法得出“兩種金屬活動性強(qiáng)弱的比較方法”,培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。最后通過練習(xí)聯(lián)系生活,使學(xué)生學(xué)以致用,解釋某些與生活有關(guān)的化學(xué)問題。體會“生活處處有化學(xué)”。
3.課堂小結(jié)
[課堂小結(jié)]本節(jié)課的收獲。
[布置作業(yè)]家庭小實驗:選擇家庭中有的幾種金屬放入超市購買的白醋中,觀察現(xiàn)象。[5]
[欣賞視頻]美麗的置換反應(yīng)。
[設(shè)計分析]體現(xiàn)新課標(biāo)“從生活走進(jìn)化學(xué),從化學(xué)走向社會”的教育理念。通過精彩的化學(xué)實驗現(xiàn)象感受化學(xué)世界的美妙變化,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
五、教學(xué)反思
本節(jié)課以新課標(biāo)理念“化學(xué)教學(xué)是化學(xué)活動的教學(xué),學(xué)生是化學(xué)學(xué)習(xí)的主人,老師應(yīng)為學(xué)生提供從事化學(xué)活動的機(jī)會,在活動中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能,引導(dǎo)學(xué)生積極自主探索、合作交流與實踐創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想,[6]通過豐富的現(xiàn)實情境問題,實驗探究的方式,從特殊到一般,經(jīng)歷對具體問題的探索過程,體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本的理念。本節(jié)課以學(xué)生原有知識為基礎(chǔ),沿著學(xué)生的認(rèn)知脈絡(luò),有計劃、有步驟地安排相應(yīng)的活動,在活動中不斷滲透化學(xué)學(xué)科的研究程序和思維方法,使學(xué)生經(jīng)歷知識的產(chǎn)生和建構(gòu)的過程,加深了對知識本質(zhì)的理解,感悟化學(xué)建模思想。整個過程發(fā)揮教師的組織者和引導(dǎo)者的作用,較好地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和思維活動。
參考文獻(xiàn)
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