学科知识与学科观念的统——“常见气体的化学性质”复习课教学设计

学科知识与学科观念的统 常见气体的化学性质 复习课教学设计 摘要 摘要 针对化学特长生 对常见的几种气体的性质进行分类和总结 展开一系列的主 题式复习 贯穿中考考点 整合知识体系 渗透学科观念 在对旧知的回顾过程中 引导 学生从不同的角度分析问题 增强学生的思维能力 关键词 关键词 常见气体 复习课 教学设计 化学特长生 学科观念 一 教学目标一 教学目标 1 1 知识与技能 知识与技能目标 1 掌握九年级化学常见气体的化学性质 并了解其在生活 社会中的应用 2 熟练常见气体的中考题型 2 过程与方法 过程与方法目标 通过几种气体的系统复习 掌握对比 图表分析 信息迁移等方法 3 情感态度与价值观目标 情感态度与价值观目标 1 通过化学反应中的能量变化初步建构 能量观 通过自然界物质的转化和循环 的分析 初步建构 变化观 通过氧气参与的化学反应总结 初步建构 分类观 2 体会用辩证的观点看待科学问题 3 通过科技前沿新闻素材的阅读和分析提升科学素养 运用学科知识解决生活 社 会中的实际问题 建构化学价值观 二 教学设计思路分析二 教学设计思路分析 常规的中考化学复习 教师通常会编写内容详尽的讲学案 帮助学生梳理已学知识 课堂上教师讲解知识点 讲解例题 组织化学方程式的默写 测验等 学生听课 填写讲 学案 做练习等 这样的课堂往往没有真正的师生互动 没有真实生动的 情境 学生 在复习中缺乏新鲜感 从而逐步在枯燥的两三轮复习中麻木 无趣 学习效率也随之低下 学习的主体是学生 如果没有情感的调动 没有积极的参与 何以达成知识与技能的 目标呢 化学复习的现状往往更多地关注了知识点的回顾和知识体系的完整 而忽略了学 习者本身 对于化学特长生的研究多关注高中 由于九年级只学一年 所以特长生研究鲜有关注 我们的教学对象是某民办教育集团九年级强化班学生 普遍思维敏捷 知识基础扎实 作 为启蒙阶段的化学学习 是不应该盲目加深难度 揠苗助长 但是对于学有余力的特长生 也不该拘泥于简单的知识重复和强化 如何让复习课满足特长生对化学视野和思维提升的 渴望 如何借复习提升学生的学科素养 建构学科观念 气体是自然界物质三态之一 无论是人生存必需的氧气 或是自然界中不可或缺的二 氧化碳 还是社会生活中重要的燃料气体 其实都是中学生认识自然科学的重要载体 九 年级化学课标中 这些气体隶属于 身边的化学物质 模块 但是在上册教材中分散于不 同章节 在下册中也有一定体现 在各地中考试题中 常见气体的化学性质考查常体现知 识点的关联性 问题设置开放性 解题思维综合性 也常常以社会热点 科技前沿创设情 境 我们不力争知识点再现的面面俱到 打破原有教材顺序 而是将主要学习的气体按照 化学性质 用途的最鲜明特点进行重组设计成还原与冶炼 燃料与能量 氧化和助燃 演 化与循环 环保与科技等五个模块 通过表格对比 知识归纳 既体现化学物质之间的性 质联系 引导学生发现气体的相似性 还有利于学生迅速把握气体的个性特点 还兼顾了 中考命题热点 整个设计过程中不单纯讲解综合性强的中考真题作为例子 而是将原题中与模块相关 的问答抽取出来 以 情境 设问 形式呈现 适当补充课外信息资料创设问题情境以增 加学生在复习课中的新鲜感 在问题的揭示和解决过程中 逐步培养学生从化学视角观察 和分析实际问题的能力 激活 调用 强化 丰富学生在初中上下册教材各种关于气体的 的各类知识和技能 同时也促使学生的情感态度价值观得到升华 义务教育化学课程标准修订版明确写道 教材在编选概念原理知识内容时 应重视 以化学基本观念为线索选择教学内容 将化学基本观念与具体知识内容有机结合 渗透在 教材内容的学习之中 使学生通过对具体化学知识和概念的学习 促进其化学学科思想和 基本观念的初步形成 教学亦是如此 化学基本观念的建构不是一蹴而就的 难以通过 一两节课的教学来完成 促进 观念建构 的教学应该贯穿整个化学教学的始终 新课需 要 复习课同样也需要 本节设计借助不同模块的化学知识 体现了对化学基本观念的如 下要求 通过气体的相似和不同性质 认识化学物质具有多样性 用元素的观点看待碳氢 化合物的化学变化 用转化的观点看待碳循环与气体之间的变化关系 用定量和能量的观 点初步认识简单的氧化反应 认识到气体的化学反应与社会发展的相互作用和影响等 在 化学复习课中重视学生化学基本观念的形成 是提高学生问题解决能力的重要途径 三 教学设计方案三 教学设计方案 1 课堂引入 课堂引入 创设情境 九年级化学所学的物质虽然简单 却是化学工业上不可或缺的重要原料 近年来比较关注的 一碳化学 原料其实就是我们在教材中学到的以分子中只含一个碳原 子的化合物例如 CO CH4等 用这些简单化合物能合成一系列复杂的化工原料和燃料 工 业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应 得到的 CO 和 H2的混合气被称为合成气 你们认为合成气有怎样的用途 设计意图 一碳化学 是近年来各地中考化学命题热点 其中涉及的气体又是九 年级化学的重点研究对象 所以开门见山的情境有利于学生对复习内容重要性的关注 2 与金属冶炼的综合 与金属冶炼的综合 还原性气体的化学性质比较还原性气体的化学性质比较 教师提问 H2和 CO 均作为工业冶炼的重要还原性气体 各有怎样的优缺点 教师投影 表 1 H2和 CO 还原 Fe2O3优缺点比较 气体优点缺点 H2 CO 教师投影 以下是某兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备 并设计实验验 证合成气的还原性 图 1 合成气还原氧化铜实验装置图 组织讨论 你觉得该装置存在什么缺陷 该如何改进 设计意图 借助实验装置的缺陷 引导学生体会 CO 的毒性 通过对实验装置图的 改进 复习 H2和 CO 的还原性 同时对 H2和 CO 在还原性上的优缺点进行比较 引导学 生用辩证的观点看待问题 3 燃料的深层分析燃料的深层分析 能量与定量角度能量与定量角度 教学过渡 合成气的另一大作用是作为燃料 教师投影 教师讲述 发散思维 说出两个反应的相同和不同 设计意图 通过开放式的提问 引导学生对两个熟悉的化学方程式进行对比 教师提问 某混合气体中可能含有 H2 CO CO2 请通过实验验证其中是否含有 H2和 CO 气体 设计意图 借助混合气体 让学生掌握鉴别 H2和 CO 的方法 同时要了解在鉴别之 前要排除可能的干扰 创设情境 南京著名的风景点 珍珠泉 水底有大量的气泡冒出 像一串串珍珠 珍珠泉由此得名 某学生推测这种气体可能是沼气 查资料得知 沼气中含 60 70 的 CH4 还含有 CO2 N2和 CO 等 教师提问 1 用什么方法收集这种气体 2 如果所用的瓶口太小会不便收集 在 不换瓶的情况下 该如何改进 教师提示 请设计实验验证珍珠泉中的气体中含有 CH4 设计意图 通过对混合气中 CH4的检验 让学生掌握 CH4的鉴别方法 同时注意鉴 别时排除干扰 教师讲述 将 CH4转化为氧化物莫过于燃烧 但是对一未知物质进行元素分析的过 程中应尽量避免空气中某些成分对实验结果的干扰 因此将未知气体的检验 更精确的实 验过程应在密闭的环境中进行 目前我们所学过的最常见的氧化剂就是 CuO 那么 CH4能 否还原 CuO 呢 资料卡片 CH4可以还原氧化铜 生成 CO2和 H2O 白色的无水硫酸铜遇水会变成 蓝色 教师投影 该小组同学拟用纯净的气体和如下装置进行实验 图 2 CH4还原氧化铜 教师提问 如何应用以上实验装置进行搭配验证珍珠泉中的气体含有 CH4 1 如何验证里含有碳氢元素 2 如何确证该化合物中的碳氢原子个数比 设计意图 复习课为什么枯燥 一是内容重复 二是问题陈旧 关键是认识问题的 视角没有变化 不能与学生已有的认知发生冲突 传统的中考化学试题对于碳氢化合物的 实验分析主要从质量守恒角度定性分析 只需要知道燃烧产物的检验方法就可以了 但是 在复习课中重复这样的问题对于化学特长生来说过于简单 自然引不起兴趣 而将在敞开 体系中点燃检验改为封闭体系中用氧化铜氧化 科学思维更加严密 从定性角度地仅为定 量角度分析 是提升理科思维的必需途径 其实确证某有机物中的碳氢原子个数比是李比 希的重要科研方法 通过实验与计算的综合体现这段化学史历程 也是强化学生对质量守 恒定律和化学式的深层认知 组织讨论 以上的几种气体均可以作为燃料 其中 CO 和 CH4在日常生活中有着广 泛的用途 下表是某市居民几种气体燃料的价格和热值 综合考虑 你会选择哪种燃料 教师投影 表 2 常见燃料价格及热值 燃烧物煤气液化石油气天然气 价格1 4 元 千克6 0 元 千克1 8 元 千克 热值1 56 104kJ kg4 5 104kJ kg3 9 104kJ kg 设计意图 复习的过程应当是知识应用的过程 以日常生活中常见的燃料作为问题 情景 将学习镶嵌在真实 可信的生活情景中 通过对常见燃料的热值分析 促进学生对 能量观 的建构 同时还引导学生从经济及环保等角度思考问题 增强学生综合分析问 题的能力 4 氧化反应的多元化理解 氧化反应的多元化理解 教学过渡 合成气的燃烧离不开氧气的助燃 而氧气的助燃源自于氧化性 与多种 物质发生氧化反应并释放热量 是氧气最典型的化学性质 组织讨论 能否将与氧气发生氧化反应的物质按照一定的标准进行分类 提示 从 物质含有元素的种类 状态 反应类型等角度 都可以作为分类标准 学生讨论结果见 附录 教师提问 这些物质都能和氧气发生反应 那么能作为燃料的标准是什么 设计意图 分类是一种科学的思维方法 是人们认识事物的一种重要手段 分类所 依据的标准不同 分类结果就不一样 通过分类可以更好地认识和把握同类事物的本质 复习课的新鲜感来自于对复习内容的重组与整合 不适宜再如新授课那样分开复习 通过 开放性的提问 引导学生从不同的角度对与氧气发生氧化反应的物质进行分类 从而给学 生更广阔的思维空间 有利于调动学生的积极性和主动性 5 二氧化碳的演化与循环二氧化碳的演化与循环 教学过渡 自然界中的很多物质不是孤立存在的 它们之间通常存在着一定的转化 关系 教师投影 如图为自然界中碳循环示意图 图 3 自然界中碳循环示意图 教师提问 自然界碳之间的转化有一定的方向性 请在图中 线上补加箭头 其 他箭头已画出 表示碳循环中的各种变化关系 组织讨论 有人提出海洋能够吸收二氧化碳 请问这其中的原因是什么 教师小结 通过图可以看出人类通过呼吸作用将二氧化碳释放到大气中 而绿色植 物通过光合作用吸收二氧化碳 这对维持大气中二氧化碳的总量平衡至关重要 设计意图 选取自然界中碳循环示意图 将学习置于真实的情境中 让学生对知识 进行梳理 将 C 及 CO 的燃烧 CO2与水的反应等知识点与呼吸作用 光合作用相联系 体现了学科渗透的观点 同时本题图文并茂 有利于提高学生对图表的分析能力 教师讲述 你能根据以上的知识点完成下面的物质推断吗 教师投影 A B C D E 五种物质均为初中化学中所涉及的常见物质 它们存 在如右图的转化关系 表示可以向箭头所指方向一步转化 弧线表示两种物质间可以 发生反应 若 A 在常温下为气体 C 是常见气体 D 是常见单质 反应条件与其他物质均 已略去 教师提问 A B C D E 五种物质分别为什么 请写出 A E 的化学方程式 教师追问 若 A 在常温下为液体 那么其他物质会有哪些变化呢 设计意图 在这一问题的解决中 进一步让同学巩固 CO CO2 O2等物质之间的 转化 通过书写 A E 的化学方程式 促使学生认识到化学与生物的学科渗透 知道光合 作用下自然界中的二氧化碳可以和水发生于碳酸形成不同的化学反应 6 环境保护与低碳科技 环境保护与低碳科技 教师讲述 近年来 全球气候变化的矛头直指 CO2 如何探索有效地控制大气中 CO2的含量 引起了有关环境 材料 化学等多学科科学家的极大兴趣 一些科学家也在 探索如何变废为宝 利用 CO2作为能源来源 新闻背景 南京大学邹志刚课题组 2010 年利用介孔 NaGaO2 胶体为模板 通过离子 交换方法 在室温下成功合成出了 ZnGa2O4介孔光催化材料 将介孔 ZnGa2O4用于 CO2与 水的光化学反应 成功地实现了将 CO2转化为碳氢化合物燃料 同时释放氧气 教师提问 1 如果碳氢化合物是甲烷 请写出以上化学方程式 2 甲烷可以在氧 气作用下燃烧产生二氧化碳和水 与以上写的反应刚好冲突 请从能量转化角度分析该反 应的可行性 设计意图 既有对课本中介绍过的典型物质的回顾 也有对不熟悉的新物质 新材 料的推想 这样的话题容易激发起学生的新鲜感和学习热情 并培养学生一种立足现在看 未来的眼光 引导学生联系光合作用 从能量的角度思考陌生问题 有利于促进学生 能 量观 的初步形成 而在复习课中烘托情境的重要性 让学生了解科学家对防治温室效应 所做的努力 可以促使学生真切感受化学对社会发展的作用 在这样的教学环节中 求知 的欲望自然引发 求解之后的惊喜也会自然产生 其实这样的教学还传递给学生一种信息 认识是不断发展的 学无止境 新闻背景 日本核灾难后 清洁煤电受到追捧 我国已成功运行燃煤电厂二氧化碳 捕集技术 使液态二氧化碳成为最终产品 教师提问 以二氧化碳为原料可生产更环保的碳基钾肥 如碳酸钾等 该原理是利 用化学试剂吸收烟气中的二氧化碳 所用化学试剂可能是什么 组织讨论 该技术的重要一步是在低温条件下 请问控制低温条件的原因是什么 设计意图 义务教育化学课程标准修订稿中将 知道二氧化碳的主要性质和用途 改为 能结合实例说明二氧化碳的主要性质和用途 所以通过真实的新闻情境 帮助学 生理解二氧化碳的化学反应及用途至关重要 7 总结评价 总结评价 教学过渡 按照得氧和失氧关系的相互性 氧化反应其实就是还原反应 教师总结 建议大家在以下提示的基础上 自行绘制几种气体的复习思维导图 开 展深入分析 1 归纳出这些气体的用途在日常生活的用途 并说明利用了这几种气体的 哪些性质 2 总结出这些气体之间的转化关系 并书写化学方程式 设计意图 梳理回顾知识点的工作不需要在课堂上由教师帮助完成 教师对知识点 的梳理 归纳不能替代学生的复习 学生仅仅依靠填写讲学案和默写化学方程式也不能能 有效地促进他对基础知识的理解性回顾 让学生自己整理 回顾 这个过程过程也是学生 理解知识框架及知识间联系的过程 将学习和思考还给学生 课后评价 相关练习题 与本课主题紧密联系 具体略 四 教学反思四 教学反思 1 化学学科观念的渗透和建构比具体知识的识记更为重要 化学学科观念的渗透和建构比具体知识的识记更为重要 学生在九年级涉及的具体化学物质性质学习只是化学学科领域的沧海一粟 如果能以 此作为载体初步认识到物质世界的一些共同规律 在具体知识的学习和应用中初步建构基 本的化学学科观念 更加是有意义的事情 因为化学基本观念是以化学知识为载体而存在 的化学科学关于物质世界活动规律的基本认识 它的形成是以对具体化学知识的深刻理解 为前提的 所以相对于 知识本位 的教学 观念建构 教学能够有效地激发学生深层 次的思维活动 增进对知识的深刻理解 对于中考复习来说 更多体现在学生深刻理解了 基本化学规律解决新情境问题 2 模糊章节间的界限 复习 模糊章节间的界限 复习 整体整体 的化学的化学 新课程的新授课中是按模块分章节学习的 但在总复习中应针对九年级生此时的思维 特点开展主题式整体复习 整合性的教学设计是在学