应用“鉴别物质的角度与方法”模型认知在解决问题过程中学习部分酸碱盐的性质教学设计.doc

教学设计课题名称应用“鉴别物质的角度与方法”模型认知，在解决问题过程中学习部分酸碱盐的性质课型实验课实践活动课课时共（3）课时完成一、教学内容分析全日制义务教育化学课程标准（实验稿）中包括5个一级主题，其中“身边的化学物质”主题中的二级主题“生活中常见的化合物”阐述了对学生在酸碱盐内容上的学习要求：知道常见酸碱的主要性质和用途，认识酸碱的腐蚀性；初步学会稀释常见的酸碱溶液；会用酸碱指示剂和pH试纸检验溶液的酸碱性；知道酸碱性对生命活动和农作物生长的影响；了解食盐、纯碱、小苏打、碳酸钙等盐在日常生活中的用途。在人教版初中化学教材中，酸碱盐内容主要分散在两个单元三个课题中。酸碱盐内容一直是初中化学学习内容的重点与难点，物质鉴别也是初中化学教学的难点之一。以物质鉴别为线索，选择盐酸和稀硫酸、氢氧化钠和氢氧化钙、碳酸钠和碳酸氢钠三组物质为学习对象设计单元教学系统，以鉴别物质的角度与方法思维模型为统领，在建构模型、理解模型和应用模型的过程中学习酸碱盐的性质，突破教学难点。单元教学系统设计如下：在第一课时中，围绕“鉴别盐酸和稀硫酸的角度和方法”展开学习，在完成“鉴别物质的角度与方法”模型建构的过程中，学习盐酸和稀硫酸的性质。具体而言，置身于“为试剂瓶贴标签”这一真实、具体的问题情境中，进入盐酸和稀硫酸的微观世界，分析二者的异同，通过系列活动深化对宏观性质与微观粒子构成间关系的认识，发展证据推理素养，最终完善鉴别物质的角度与方法思维模型；在问题解决的过程中自然地习得知识、收获方法、升华情感。 在第二课时中，学生将以上节课建构的思维模型为指导，围绕“鉴别氢氧化钠和氢氧化钙固体”这一挑战性任务展开学习，在问题解决过程中进一步完善、理解鉴别物质的角度与方法思维模型，初步形成基于反应物被消耗和有新物质生成两个角度来证明无明显现象反应发生的实验设计思路，并习得相应的化学知识。在第三课时中，以无忧二氧化碳发生器的工作原理为引，提出问题：与柠檬酸反应生成二氧化碳的物质是什么？引导学生关注该物质的溶解性，排除碳酸钙的可能性，基于元素守恒，发现碳酸钠和碳酸氢钠这两种含碳元素的物质，将学习任务聚焦在碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别上。明确学习任务后，教师不给出任何提示，请学生尝试完成挑战性任务，从而达到应用思维模型解决新问题的目的，并在问题解决的过程中学习碳酸钠、碳酸氢钠的部分性质。二、学习者分析（一）已有基础知识层面，在此之前，通过学习已经对酸碱盐的性质有了很多的认识，比如酸能与活泼金属发生置换反应生成氢气、实验室用大理石和稀盐酸反应来制取二氧化碳、澄清石灰水可用于检验二氧化碳等；学生也知道二氧化碳能使紫色石蕊试液变红，并知道原因是二氧化碳与水反应生成了碳酸；知道紫色石蕊试液遇酸液会变红。这些学生的已有知识为本课题的学习打下了知识基础。方法层面，通过质量守恒定律的学习，初步形成了基于元素守恒的思想，从定量角度分析物质转化过程中问题的意识与思路。此外，已经具备了运用对比实验、控制变量等学科思想方法解决化学问题的意识，但实验方案设计能力、实验操作能力尚有欠缺。态度价值观念层面，对化学实验有浓厚兴趣，具有较强的运用所学化学知识解决实际问题的意识，有一定的团队协作能力。（二）学习障碍通过前期调研发现，主要的学习障碍点有两个：一是如何基于微观层面全面分析酸、碱等物质在性质上存在共性和差异性的本质原因；二是如何证明酸根离子的不同会导致酸的性质的不同、阳离子的不同会导致碱的性质的不同。（三）发展进阶本课题放在金属的性质教学后，是初中阶段学生又一次基于类别的角度来认识物质的性质。不同的是，在金属化学性质的学习中，学生主要关注不同金属化学性质的差异，而本课题的学习，要引导学生关注不同酸的共性并在此基础上关注差异性，并从微观角度找到本质原因，这对于深化学生认识一类物质的组成结构、性质及用途间的关系具有重大意义。本课题既有对前面所学知识（酸与金属的反应）的再认识，也有基于问题解决过程所形成的新知识、新方法。通过系列活动所建立、完善并理解的鉴别物质的角度和方法的思维模型将助力学生后续盐的内容的学习；对相关化学反应微观层面的分析也将帮助学生更好地理解溶液中复分解反应的本质，同时为高中阶段“离子反应”的学习奠定基础。结合上述分析，确定了素养发展进阶路径。通过绘制或观察微观示意图，发展基于宏微结合的视角认识酸的性质及本质原因的认识角度；通过鉴别方法的开放式讨论，结合后续实验跟进建立鉴别物质的角度和方法思维模型，提升学生的证据推理能力，发展从定量层面认识物质性质的认识角度。三、学习目标确定（一）通过绘制微观示意图，在微观层面上，从定性、定量角度认识物 质的异同；（二）通过系列活动建构、理解并应用鉴别物质的角度与方法思维模型；（三）通过系列活动发展宏观辨识和微观探析的化学学科核心素养；（四）通过系列实验活动，发展证据推理的化学学科核心素养；（五）通过实验活动让体会对比实验、控制变量等化学实验研究方法的应用价值；四、学习重点难点以发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科核心素养为目标，在建构鉴别物质的角度与方法思维模型的过程中认识每个物质组中的两种物质在性质上的共性和差异性及本质原因，体会对比实验、控制变量等化学实验研究方法的应用价值。五、学习评价设计基于“教、学、评一体化”的理念，遵循“持续性评价”的评价方式，围绕核心知识、学科思想方法、关键能力、品格价值观念等进行评价方案的设计，具体的评价方案如下：评价目标评价任务评价方式核心知识酸碱盐的部分性质是否能从多个视角认识同组物质间的异同；是否能采用多种方式对物质及其变化进行表征对物质组的性质进行回忆、归纳、表征、再认识的活动表现教师对学生的发言及学生的书写情况进行即时反馈关键能力宏微结合证据推理模型认知是否能从微观层面认识酸、碱在性质上存在共性和差异性的本质原因；是否能根据研究问题设计合理实验方案、搜集实验证据；是否能自觉地从定性、定量等不同视角分析解决问题；是否能自主建立鉴别物质的角度和方法对微观示意图的绘制或观察；除铁锈的两次分组实验中设计实验方案、实施方案、记录现象及推理结论、反思的活动表现等教师对学生的发言进行即时反馈，依据评价量表进行观测评价价值观念是否能运用所学知识分析、论证除铁锈过程中的注意事项；是否具有根据实际情况分析和权衡利弊做出决策的意识对除铁锈注意事项的讨论；对鉴别最佳方案的讨论等生生互评，教师集中概括点评，总结提升六、学习活动设计第一课时教师活动学生活动活动一： 再识盐酸和稀硫酸教师活动1【展示】两瓶未贴标签的无色溶液。【说明】这两瓶无色溶液中一瓶为20%的盐酸，一瓶为20%的稀硫酸。今天的任务就是鉴别它们，正确贴上标签。【任务1】绘制盐酸和稀硫酸中溶质的微观示意图，完成在学案上。【启发引导】从微观层面上看，盐酸和稀硫酸中的微粒种类有什么异同？同样是盐酸，微观示意图中的氢离子和氯离子个数不同意味着什么？对于盐酸和稀硫酸，氢离子浓度相同的微观示意图如何绘制？学生活动1绘制微观示意图：交流汇报：1.绘图原则：保证氯离子和氢离子个数比为1：1；保证硫酸根和氢离子个数比为1：2；2.共性：均存在氢离子；差异性：阴离子种类不同；3.同样是盐酸中溶质的微观示意图，氢离子和氯离子个数不同意味了酸的浓度不同；4.绘图分类：盐酸中氢离子浓度更大；硫酸中氢离子浓度更大；盐酸和硫酸中氢离子浓度相等。活动意图说明：在绘制微观示意图的过程中，从结构层面认识盐酸和稀硫酸的异同，并初步形成从定量角度分析二者差异的认识角度，为后续完成鉴别盐酸和稀硫酸的任务奠定基础。活动二：讨论鉴别盐酸和稀硫酸的方法教师活动2【任务2】 请结合已有知识和所给信息讨论鉴别盐酸和稀硫酸的方法。【引导】盐酸和稀硫酸在色、味、态上有区别吗？【引导】盐酸的微观示意图可以如何修正一下呢？【点评总结】鉴别盐酸和稀硫酸的角度有哪些？学生活动2讨论、汇报交流：1可以测相同温度、相同质量20%的盐酸和稀硫酸的体积；2可以测相同温度、相同体积20%的盐酸和稀硫酸的质量；3.用煽闻的方式闻盐酸和稀硫酸的气味，发现差异；4.完善微观示意图：5.刚刚讨论的都是基于物理性质的差异的鉴别方法；应该还有基于化学性质差异的鉴别方法。活动意图说明：在讨论鉴别方法的过程中一方面帮助学生进一步从微观层面认识盐酸的挥发性；另一方面初步形成基于性质差异鉴别物质的角度和方法。活动三：再识酸与铁的反应教的活动3【设疑】利用与铁的反应可以鉴别盐酸和稀硫酸吗？【引导】为什么有相似的现象呢？请结合微观示意图分析一下:【引导】20%的盐酸和稀硫酸中，氢离子的浓度相同吗？可以据此设计实验方案鉴别它们吗？学的活动3初步想法：1.不能利用与铁的反应鉴别盐酸和稀硫酸，因为现象是相同的，均有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色2.书写相应和化学反应方程式：Fe+H2SO4=FeSO4+H22Fe+HCl=FeCl2+H2微观探析：3.盐酸或稀硫酸与铁反应的本质为酸液中的氢离子与铁的反应，因此现象类似。修正想法：4.20%的盐酸和稀硫酸中，氢离子的浓度不同，若取等体积的酸，分别与足量的锌粒反应，产生氢气的质量是不同的，可以进行鉴别。分析总结：所用的定量方法适用于氢离子浓度不同的盐酸和稀硫酸溶液的鉴别。活动意图说明：在讨论鉴别方法可行性的过程中发现铁与酸反应的微观实质，形成用定量方法、基于物质化学性质进行物质鉴别的角度。活动四：认识酸与Fe2O3的反应教的活动4【任务3】实验检验盐酸是否能除铁锈。实验方法引导：先用胶头滴管吸取少量盐酸滴在棉签上，然后用棉签在铁片上的生锈部位轻轻擦拭（1-3个来回即可），观察现象。【思考】结合微观示意图分析盐酸除铁锈的微观实质：【引导1】稀硫酸能除铁锈吗？【引导2】20%的盐酸和稀硫酸除铁锈的速度有差异吗？可能是什么原因导致的呢？【任务3】如何设计实验证明溶液中阴离子的不同影响盐酸和稀硫酸的除铁锈速度呢？方法引导：思考需要控制哪些变量呢？选择的盐酸和稀硫酸有什么要求吗？学的活动41.完成除铁锈实验，发现盐酸可以除铁锈。2.书写化学反应方程式Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O3. 观察分析、达成共识：盐酸除铁锈的本质为氢离子与氧化铁的反应。4.思考交流、实验验证：稀硫酸能除铁锈，因为稀硫酸中也存在氢离子。5.书写化学反应方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O6.思考交流：除锈速度有差异，可能的原因有氢离子浓度不同、锈层的均匀程度不同、擦拭力度不同等。7.实验：用胶头滴管吸取少量的氢离子浓度相同的盐酸和稀硫酸，滴在棉签上（保证滴数相同）；然后用棉签在铁片上锈层相对均匀的生锈部位，取间隔较远的位置，用相同的力度来回擦试，对比除锈速度。发现等氢离子浓度的盐酸比硫酸除锈速度快。活动意图说明:在问题解决的过程中形成运用对比实验、控制变量方法进行实验研究的意识与方法；通过化学实验中提升宏观辨识与微观探析、证据推理等核心素养。活动五：精选方法帖上标签，总结知识提炼方法教的活动5【思考讨论】讨论，选择最佳的鉴别方案。方法引导：在选择鉴别方案时，需要考虑哪些因素呢？在制取二氧化碳时，为什么选择稀盐酸而不用稀硫酸呢？【演示实验、问题解决】演示实验：利用与大理石的反应鉴别盐酸和稀硫酸，并顺利帖上标签。【问题引导】1.通过本节课的学习，你对盐酸和稀硫酸的性质有哪些新的认识呢？2.你有鉴别物质的思路了吗？学的活动51.对比分析，选择最佳鉴别方法：需要考虑是否科学、是否简便易行、成本等。2.回忆分析：若用稀硫酸，生成的硫酸钙微溶，覆盖在碳酸钙表面阻止反应继续进行；可以利用与大理石的反应鉴别盐酸和稀硫酸。3.师生讨论：生1：知道盐酸和稀硫酸在性质上有共性也有差异性；生2：因为都有氢离子所以性质上存在共性；生3：性质上的差异性源于硫酸根和氯离子的不同；生4：鉴别物质就是寻找物质在性质上的差异；生5：可以用定性的方法鉴别，也可以用定量的方法鉴别总结知识，形成鉴别物质的角度与方法模型认知。活动意图说明：在问题解决的过程中完善鉴别物质的角度与方法的思维路径，最终形成鉴别物质的角度与方法的思维模型。第二课时教师活动学生活动活动一：讨论鉴别氢氧化钠和氢氧化钙的方法教的活动1【展示】氢氧化钠、氢氧化钙固体【明确任务】鉴别它们【引导】结合鉴别物质的角度与方法思维模型，进行鉴别方案设计。学的活动1思考交流：1. 可以将它们溶于水配成溶液，再进行鉴别2. 可以从物理性质、化学性质两个角度进行鉴别方案设计3. 需要学习它们的物理性质、化学性质，寻找差异活动意图说明： 布置与上节课类似的学习任务，激发学生的挑战欲；通过讨论初步形成鉴别氢氧化钠和氢氧化钙的方法。活动二：寻找基于物理性质的鉴别方法教师活动2【任务1】绘制氢氧化钠和氢氧化钙溶液中溶质的微观示意图，完成在学案上。【任务2】寻找基于物理性质的鉴别方法学生活动21. 绘制微观示意图；2. 寻找鉴别方法：均为白色固体，氢氧化钙为粉末状；氢氧化钠固体溶解放热；氢氧化钠易溶、氢氧化钙微溶；氢氧化钙溶解度随温度长高降低。活动意图说明：通过绘制微观示意图及实验活动认识氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质，发展宏观辨识与微观探析、证据推理核心素养。活动三：寻找基于化学性质的鉴别方法教师活动3【任务3】寻找基于化学性质的鉴别方法【思考】如何证明二氧化碳与氢氧化钠发生了反应？学生活动3进行实验、交流、讨论：1.溶液均为碱性；2.二氧化碳可鉴别二者，通入澄清石灰水变浑浊，通入氢氧化钠溶液无明显现象；3.碳酸钠溶液可鉴别二者，滴入澄清石灰水变浑浊，滴入氢氧化钠溶液无明显现象。4.证明氢氧化钠和二氧化碳发生反应，一方面可以证明二氧化碳被消耗（需排除水的干扰）；另一方面可以证明碳酸钠生成。活动意图说明：通过微观示意图分析及系列实验活动认识氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液在化学性质上的异同和本质原因，发展宏观辨识与微观探析核心素养，提升证据推理能力。活动四：总结提升教师活动4【问题引导】1. 对于氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质，你有哪些认识了呢？2.对于鉴别物质的思路，你有新的认识了吗？3.你知道证明一个化学反应发生与否的方法了吗？学生活动4总结知识，进一步完善鉴别物质的角度与方法模型认知，梳理证明化学反应发生的角度与方法。活动意图说明：在理解模型的同时形成氢氧化钠与氢氧化钙性质的知识网络，深化对结构、性质、用途间关系的认识。第三课时教师活动学生活动活动一：讨论鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法教师活动1【展示】无忧二氧化碳发生器，说明反应原理【提问】与柠檬酸反应生成二氧化碳的物质是什么？【明确任务】鉴别碳酸钠和碳酸氢钠固体 你有鉴别的思路了吗？学生活动1倾听、观察、分析：1.该物质为白色，易溶于水，且能与酸反应生成二氧化碳气体，所以不是氯化钠、碳酸钙；2.结合鉴别物质的角度和方法思维模型，鉴别它们需要知道它们的物理性质或化学性质上的差异。活动意图说明： 真实生活情境引入，激发学生的学习欲；同时探查学生对碳酸盐和酸反应的认识的起点。通过交流讨论，应用鉴别物质的角度与方法思维模型完成鉴别碳酸钠和碳酸氢钠的思路的梳理，提炼核心任务。活动二：寻找基于物理性质的鉴别方法教师活动2【任务1】寻找基于物理性质的鉴别方法方法引导：学生活动2思考、实验、表达交流：1. 二者均为白色固体；2. 二者在相同温度下的溶解性不同，可设计实验进行鉴别：3.设计实验时应注意对比实验控制变量。活动意图说明： 基于物理性质的差异完成鉴别任务，并加深对于对比实验、控制变量等化学实验方法的认识。活动三：寻找基于化学性质的鉴别方法教师活动3【任务2】寻找基于化学性质的鉴别方法【引导1】碳酸钠有哪些化学性质？你预测碳酸氢钠也会有相似的性质吗？【引导2】运用与盐酸的反应，可以鉴别碳酸钠和碳酸氢钠吗？运用与氯化钙溶液的反应，可以鉴别它们吗？学生活动3初步想法：1碳酸钠与碳酸氢钠都可与盐酸反应生成二氧化碳气体；2.现象相似，因此不能鉴别；想法修正：3.取相同质量的碳酸钠和碳酸氢钠，与过量盐酸反应，生成气体的质量不同，可以据此进行鉴别；4.取等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠溶液，滴加盐酸，若产生气泡速率不同，也可进行鉴别。5.向碳酸钠和碳酸氢钠溶液中滴加氯化钙溶液（稀），前者产生浑浊，后者无明显现象，可以进行鉴别。活动意图说明：通过实验活动发现碳酸钠和碳酸氢钠在化学性质上的异同并分析本质原因，深化对结构、性质间的认识，发展微观辩识、证据推理核心素养。活动四：总结提升教师活动4【问题引导】1. 对于碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质，你有哪些认识了呢？2.对于鉴别物质和检验物质的区别，你清楚了？学生活动4总结知识，进一步完善鉴别物质的角度与方法模型认知，梳理证明化学反应发生的角度与方法。活动意图说明：形成知识结构，强化学生运用鉴别物质的角度与方法思维模型解决相似问题的意识。七、板书设计第一课时：第二课时：第三课时：八、作业与拓展学习设计总体设计意图帮助学生巩固基础知识；诊断学生是否清楚鉴别、检验物质的一般思路；是否清楚证明化学反应发生与否的实验设计思路。第一课时：(1)完成课后思考题：根据“鉴别物质的角度和方法”思维模型，思考鉴别氢氧化钙和氢氧化钠固体的方法及需要教师提供的知识支持。 (2)完成相关习题：习题筛选时重点包括两个内容：一是盐酸、稀硫酸的