我为“天宫”供水-形成认识物质组成和结构的一般思路和方法教学设计

2022年安徽省初中化学优质课评选2022年安徽省初中化学优质课评选我为“天宫”供水---形成认识物质组成与结构的一般思路和方法淮北市濉溪县白沙中心学校郭学华指导教师:王晓飞王璐

我为“天宫”供水---形成认识物质组成与结构的一般思路和方法濉溪县白沙中心学校郭学华指导教师:王晓飞王璐课标呈现认识依据物质的组成和性质可以对物质进行分类，知道物质可以分成纯净物和混合物、单质和化合物等；认识水的组成。认识物质的组成与结构的思路与方法：通过科学史实体会科学家探索物质的组成与结构的智慧，知道可以通过实验、想象、推理、假说、模型等方法探索物质的结构；初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法。了解人类对物质的组成与结构的探索是不断发展的，初步认识物质的组成、结构与性质之间的关系，了解研究物质组成与结构对认识和创造物质的重要意义。初步形成基于元素和分子、原子认识物质及其变化的视角，建立物质的宏观和微观视角之间的关联，知道物质的性质与组成、结构有关。能基于真实情境，从元素、原子、分子的视角分析有关物质及其变化的简单问题，并作出合理的解释和判断。结合学生熟悉的现象和已有的经验，通过实验探究、模型拼插等活动或动画模拟等可视化手段，充分发挥学生的想象力，引导学生建构宏观与微观间的联系。基于“宏观-微观-符号”多重表征设计学习活动，促进学生形成化学思维方式，引导学生认识物质的组成、结构与性质之间的关系。二、教学内容分析内容分析水的组成是初中化学的重要教学内容，也是未来进一步研究和认识其他物质组成与结构的重要基础。本节课以中国太空站供水为教学线索，宇航员需要的水、氧气从哪里来为教学情境,从物质组分视角、元素视角、微粒视角、符号视角形成认识物质组成与结构的一般思路与方法,培养学生化学学科思维，探索以素养为本的教学模式。这部分内容的教学不仅让学生掌握具体的化学知识，更重要的是帮助学生形成认识物质组成与结构的方式方法。建立研究物质组成与结构的思维模型，实现从教知识到教技能，教思想的教学方式转换。2、素养呈现“物质成分的探究”是“物质的组成与结构”学习主题的大概念的导引课。该内容的素养发展功能在于引导学生初步建构有关物质组成的大概念,初步形成认识物质元素组成的宏观视角和分子、原子微观视角,并建立认识物质组成宏观和微观视角之间的关联。三、学情分析对于现阶段的学生，他们对水的组成与结构有一定的了解，也初步掌握了简单的化学实验基本操作技能,从物质变化与转化的事实中提取证据，但学生还不能深入了解物质组成是如何确定的。对于化学探究学习方法上处于启蒙阶段，不能有意识地从宏观和微观收集证据，仍需鼓励发展勇于创新的意识，但他们对化学具有强烈的好奇心和求知欲。这是我们开展课堂教学活动的基础。四、教学目标1、通过分析水的元素组成、结构、微观构成、符号，构建认识物质组成与结构的思维模型。2、发展证据推理素养，构建研究物质组成的思维模型，形成严谨求实的科学态度和勇于创新的科学精神。3、以甲烷燃烧为例,初步了解探究物质组成与结构的一般思路方法。4、通过科学史实体会科学家探索物质组成的智慧,了解人类对物质组成与结构的探索是不断发展的。五、教学方法:实验法、讨论法、自主学习、交流合作等。六、实验用品:甲烷、澄清石灰水、无水硫酸铜、漏斗、试管等七、教学重点、难点教学重点：通过化学史、实验探究得出认识物质的组成与结构一般思路的方法。教学难点：通过思考、归纳得到研究物质组成与结构方法的思维模型。八、教学流程九、教学过程任务一、为水定制名片—我认识的水【活动1-1】展示学生绘制的有关水的名片【活动1-2】学生讨论、点评、归纳【归纳1-1】总结归纳水的类别、组成、结构、符号等内容【过渡】在历史发展的长河中.科学家们是如何研究水的呢?【情境】播放视频：水的探索史设计意图：通过追溯化学史，了解化学科学发展历程的经典实验,学习和体会化学家进行科学探究的智慧和方法,理解科学探究的本质。【问题1-1】通过刚才的了解，同学们，你有什么感悟吗？【归纳1-2】同学说：科学的发展历程是曲折而漫长的。同学说：科学家们对水进行了反复、多次的研究，他们的这种坚韧不拔的精神值得我们学习……【过渡】水是宝贵的资源，也是人类不可缺少的生命源泉。在上节课中我们了解到了空间站是一个密闭、狭小的空间，空间站中所储存的水也是有限的。那么，我们能不能设计方案来为空间站中辛勤工作的各位宇航员们造水呢？【问题1-2】请思考要想制水，对于反应物，元素组成上有什么要求？任务二、我为天宫造水-认识物质元素组成【归纳1-2】在化学反应前后元素种类不变【问题2-1】①你能说出生成水的反应吗？②在空间站中最可能实现的化学反应是哪一个呢？【归纳2-1】氢气的燃烧【问题2-2】氢气是氢元素组成的单质，氧气是氧元素组成的单质，水是氢元素和氧元素组成的化合物。由此同学们可得出什么结论呢？【归纳2-2】在化学变化中元素的种类不变【问题2-3】宇航员是否像我们在实验室里让氢气在氧气里燃烧得到水吗？为什么？【归纳2-3】氢气易燃、易爆,有安全隐患【过渡】在空间站里科学家们如何实现氢气和氧气的反应呢？【情境】观看图片：氢氧燃料电池工作原理设计意图：设计和开展具有挑战性的实践任务,充分利用资源,促进校内外联动。让学生经历创意设计、方案评价、展示表达、反思改进等多样化活动,促进学生形成运用多学科知识、技术、工程融合解决问题的系统思维。【过渡】科学家们把氢气和氧气在氢氧燃料电池中反应，不仅反应生成水，还得到源源不断的电能。用氢氧燃料电池制水，只是水的来源的一小部分，还有其他方式能够生成水吗？要通过化学反应生成水，大家已经知道反应物中一定含有氢元素、氧元素。同学们在空间站中能否寻找一些含氢元素、氧元素的物质呢？【问题2-4】①生活垃圾如何处理呢？②尿液如何处理呢？③呼出气体属于哪一类物质呢？如何处理呢？④空间站内所有的物质都是宝贵的。二氧化碳是否可以再利用呢？【归纳2-4】物质循环再利用【过渡】由于空间站是一个密闭空间，过多的二氧化碳会危害宇航员生命健康，我们能不能把二氧化碳重新利用起来呢？从元素的角度分析，二氧化碳能提供氧元素，我们还缺少含有氢元素的物质，如何获得呢？【问题2-5】同学们，那你们知道空间站中宇航员除了需要水来维持生命之外，还需要哪些物质？【归纳2-5】氧气、食物【问题2-6】在空间站中怎样为宇航员提供氧气呢?【归纳2-6】从地面携带到空间站;电解水.【过渡】工程师如何解决空间站供氧呢【情境】观看视频：空间站氧气从哪里来【过渡】电解水得到氧气，同时得到氢气！氢气是氢元素组成的单质，空间站内的物质是非常宝贵的，要把空间站内的物质充分利用。合成水需要什么样的物质呢？【问题2-7】请同学们尝试从空间站内寻找含氢元素氧元素的物质。【归纳2-7】二氧化碳、水【过渡】能否把人体代谢产物二氧化碳和电解水得到的副产品氢气从新合成水呢？刚才我们从宏观元素守恒，这一视角认识了化学反应。化学反应的微观本质是什么呢？任务三、构建微观模型-认识物质微粒构成【活动3-1】在空间站中怎样把物质变废为宝呢？假如二氧化碳与氢气反应。通过绘制二氧化碳与氢气反应的微观示意图，推测可能的生成物是什么？【活动3-1】展示学生猜想设计意图：基于“宏观-微观-符号”多重表征设计学习活动,促进学生形成化学思维方式,引导学生认识物质组成与结构的关系.从元素、原子、分子的视角分析物质及其变化,并作出合理的解释和判断。落实“教-学-评一体化”。【过渡】同学们都能深入思考化学反应的本质。下面咱们共同了解科学家如何实现二氧化碳和氢气的反应。任务四、构建符号模型-认识物质间反应【情境】①观看视频：萨巴蒂尔反应②观看图片：萨巴蒂尔反应器工作原理设计意图：知道科学和技术有助于解决工程问题,使用科学和技术时要考虑其对社会和环境的影响。认识在解决实际问题时,需要综合运用各学科知识,采用合适的方法和工具,以及系统规划和实施;体会有效使用科学技术,以及合作、协同创新解决问题的重要性。【过渡】二氧化碳和氢气通过萨巴蒂尔反应器得到甲烷和水，甲烷若能得到充分利用，会更好地实现空间站内物质循环再利用。甲烷是家用天然气的主要成分，因此它具有可燃性。【问题3-1】由甲烷的元素组成，推测它充分燃烧的产物是什么？如何检验？【归纳3-1】二氧化碳、水;用无水硫酸铜检验水、用澄清石灰水检验二氧化碳【活动3-3】①讨论、优化实验方案，小组汇报实验方案②演示实验-甲烷的燃烧③学生观察并记录在学习任务单上④归纳实验结论:甲烷具有可燃性点燃CH4+2O2=CO2+2H2O设计意图：掌握化学实验基本技能,知道化学实验是进行科学探究的重要方式。通过观察和实验等方法获取证据,基于证据进行分析推理及形成结论。养成严谨求实的科学态度,勇于质疑、批判和创新的精神;培养团结协作、攻坚克难的品格。【问题3-2】甲烷在空间站中能否循环利用呢？【情境】观看图片：甲烷燃料电池、甲烷航天发动机【过渡】我希望同学们通过不断学习，掌握更先进的科学知识，更好地实现我们的飞天梦想。【归纳3-3】共同建构认识物质组成与结构的思维模型。【课外延伸】探索星辰大海，我们一直在路上。未来人类将进行星际移民，除了解决水和氧气之外，还亟需解决食物问题。目前人类食物中主要的供能物质为淀粉【(C6H10O5)n】，试分析可能合成淀粉的原料有哪些？并查阅资料加以验证。【课堂小结】深入学习物质的组成