《整理与归纳》教学设计(江苏省省级优课)x-九年级化学教案

物质构成的奥秘淮阴中学新城校区赵苏青一、【教学目标】1、基于化学史，了解科学家探究物质构成奥秘的过程和方法，并提高获取信息的能力2、通过化学史了解水不是元素而是一种物质，并学会探究水的组成3、通过化学史认识水的构成不是水原子而是水分子，体会知识的形成过程、科学验证方法和逻辑推理。4、结合科学实验和逻辑推理认识水分子在物理变化、化学变化中的变化情况5、结合生活实例分析微粒的基本性质二、【教学重点】1、基于化学史的推进，了解科学家探究物质构成奥秘的过程和方法2、掌握研究物质组成的一般方法3、通过化学史认识水组成和构成的知识形成过程，形成正确的化学基本概念三、【教学难点】1、总结研究物质组成的一般方法2、理解化学史中关于“水的构成”的逻辑推理和分析四、【教法学法】讲故事，合作探究，小组讨论五、【教学思路】分析本课的编排顺序。以古希腊时期“四元素说”认为“水是一种元素”到“2014年北京大学用扫描隧道显微镜观察到水分子结构，第一次用客观事实说明水的构成”的发展轨迹为知识线和探究线。通过讲故事这一教学策略，让学生跨越时空与科学家进行对话，和科学家一同经历矛盾、困惑、顿悟，体验追求真理过程所需要的坚持不懈与努力。水分子的变化。水分子的变化。四元素说卡文迪许发现可燃空气燃烧生成水。拉瓦锡高温分解水得氢气和氧气。盖·吕萨克提出同温同压下，等体积气体含等数目原子。尼克尔森电解水。阿伏加德罗提出分子概念，同温同压下，等体积气体含等数目分子。北京大学团队用扫描隧道显微镜观察到水分子。古代1766178218001803180518112014水不是元素，是物质。水由氢、氧元素组成。水的构成不是水原子而是水分子。水的化学式。水分子的性质。道尔顿提出原子论。图1三维坐标描述水构成奥秘的发展历史及相应的探究和化学理论的演变六、【教学过程】【引入】先来欣赏一组图片【教师】地球之美，美在有水，水，孕育了人类文明。那么，你对水有哪些了解呢？(设计意图：创设教学情境，精美图片吸引学生注意力，从地球水，到中国水，再到淮安水，而“淮水安澜”又是“淮安”这座城市的精美名片。这样的意境可以彰显家乡自豪感和学习亲切感，突显学习意义，激发学习兴趣。)【教师】从化学角度，你对水还有怎样的认识呢？(设计意图：由生活转向化学，实现思维的迁移。把握学情，铺垫后续教学。)【教师】同学们对水的了解还是很多的。【教师】看这幅图，猜猜看它是哪种微粒？【学生】水分子【教师】这是2014年北京大学用扫描隧道显微镜拍摄的，是世界上第一次让人们看到了水分子，也是第一次让水的构成有了客观事实的依据。这就奇怪了，2014年以前，人们是怎么知道水的构成奥秘的？关于这个问题，我们尝试从化学史中领悟一点点，不过也只是一点点，因为科学探究的艰辛与演变是无法一语道尽的。(设计意图：把教学的着眼点从关注后端（知识结论）变为关注前端（知识结论的生成过程），通过化学史的演变和更替来解构化学的概念和理论。)一“话”水的组成【教师】古代，人们认为水是组成物质的一种元素，不可再分。如古希腊哲学中的“四大元素说”，中国的“五行说”，印度的“四大种说”，这种思想根深蒂固，一代又一代的流传，直到1766年，卡文迪许的研究，才撕开谎言的口子。【视频】我是卡文迪许，1731年出生于法国尼斯，后移居英国，在我父亲的实验室做助手。我非常腼腆，不爱交际，毕生时间投身于科学研究，后成为一名化学家和物理学家。1766年，我偶然发现，将锌粒加入稀硫酸中会产生一种无色气体，这种气体与空气混合点燃，会发生巨大威力的爆炸，我把这种气体命名为“可燃空气”。这项发现动摇了当代科学界的认知，也给古希腊“四元素说”以致命一击，你知道原因吗?（设计意图：为保证学习的有效性，此处设计有三点：1.与科学家对话。以卡文迪许的口吻与学生对话，交流所思、所想，增添亲近感。2.与同学对话。视频录制选用本班学生，更能增强亲近感，吸引关注，激发思考。3.与历史对话。在教学设计时，有意将历史简化，问题简化，将科学家发现的关键问题转化为学生可以参与研究的问题。）【教师】要想知道原因，最好的方法是做什么?【学生】实验【实验】我们来重现卡文迪许的实验，先将锌粒放入试管，再加入稀硫酸，将导管口浸有肥皂泡，待肥皂泡变大，甩开，点燃气泡，你观察到什么现象？收集一试管气体，将燃着木条伸入试管，你观察到什么现象？【学生】有爆鸣声，试管内壁有水雾。【提问】你觉得这“水雾”可能来源于哪儿？【学生】可能是氢气燃烧生成的水。【学生】可能是空气中原有的水蒸气。【教师】大家的想法很贴近当时化学家的思维了。在这之后的第14年，也就是1782年，拉瓦锡是如何思考的呢？（设计意图:教师通过理顺化学史料的时间线索，让学生认识到科学家对水的认识历程与现有学生认识的不同，凸显探讨的价值，从而让学生对后续的教学产生强烈的兴趣和好奇心。)【视频】我是拉瓦锡，1743年出生于法国巴黎。一次偶然机会，卡文迪许的助手访问巴黎，将卡文迪许这一成果告诉我，我马上意识到这一反应正是氧化说的有力佐证。不过我觉得还应该排除空气中其他因素的干扰，可以把生成的水分解，就像波义耳研究空气那样，先让汞消耗氧气，再把氧化汞分解。1782年，我将水蒸气通过1050℃下的高温金属管，重新获得了氢气和氧气。那么，你还认为水是一种元素吗？【教师】从卡文迪许到拉瓦锡，你还觉得水是一种元素吗？【学生】不是【教师】水是一种物质【提问】水由什么元素组成？你是如何进行研究思考的？请小组讨论，并尽量将你的答案升华至一类方法的层次。【分组活动】先独立思考，再小组讨论，汇报【学生】氢气和氧气反应生成水，氢气含氢元素、氧气含氧元素，所以水含氢、氧元素。【学生】水分解产生氢气和氧气，氢气含氢元素、氧气含氧元素，氢气燃烧生成水，所以水含氢、氧元素。【分组活动】先在导学案写出两个反应的文字表达式点燃点燃【板书】氢气+氧气→水氢元素氧元素11050℃水→氢气+氧气氢元素氧元素【教师】小结：研究物质组成的思维方法：A+B+···=XX是由A+B+···中的全部元素组成的。我们把这种方法叫“化合法”。【教师】小结：X=A+B+···X是由A+B+···中的全部元素组成的。我们把这种方法叫“分解法”。【教师】前人栽树，后人乘凉。时间来到1800年，英国科学家尼科尔森成功的在常温下对水进行了通电分解。后来，霍夫曼又对装置进行了简化改进，才有了现如今广泛使用的霍夫曼电解器。【过渡】而且他们大都还尝试对水分解进行定量测定，会测出什么结果呢？【学生】水的化学式H2O,水由水分子构成。（设计意图：通过有机整合和编排史实，抓住化学史中关键的顺承点和冲击点铺陈故事，使学生在倾听、质疑中，充分体验物质构成奥秘的发现历程，领略科学家研究微观世界的假说、实验、模型等方法，激发对物质构成奥秘的认知和情感，内化为自己的能力和方法。）二“话”水的构成【教师】在探究水的构成历史上，呈现了百家争鸣的盛况，其中被认可的理论发展史上出现了这几位重量级人物：道尔顿、盖·吕萨克，阿伏伽德罗等。【教师】道尔顿，我们应该最熟悉，他提出了什么理论？【学生】原子论【教师】你知道原子论的主要内容吗?【学生】原子是实心的，原子很小等【教师】我节选了原子论的部分观点，请阅读。【学生】物质由原子组成，原子非常微小，原子在化学变化中不可分，化合物的“原子”叫“复杂原子”。【教师】道尔顿在当时的物理、化学界有着超然的地位，他的原子论更是几乎无人能撼动，所以在1805年发生了一件妙事，一起来看看。【盖·吕萨克】我用电火花点燃氢气和氧气的混合物，发现氢气、氧气、水蒸气的体积比永远是2：1：2。基于大量有关气体反应的实验，又归纳了其他化学家所做的气体实验得出规律：同温同压下，相同体积的气体含有相同的原子数。按照道尔顿的思想，我推测2个氢原子和1个氧原子生成2个水原子。如果用小球表示氢氧原子，你能尝试表示出水原子吗?【学生】先独立思考，再小组讨论，汇报【引导】（若学生回答不出再引导）2个水原子各成分应该相同吧，应该会含几个氢原子？几个氧原子呢？【学生】1个氢原子、半个氧原子（设计意图:“半个原子”是本节课的一个难点，对学生来说是一个非常陌生的概念，大部分学生也许能想到，但不敢确定这一猜想。所以，教学中教师要引导学生大胆假设，敢于批判，让学生对化学知识、化学史的理解可以向更深层次递进。）【分组活动】老师给每组准备了圆形贴纸分别表示氢原子、氧原子（展示），请在导学案上表示该微观反应过程。【展示】展示作品，再讨论【教师】你觉得盖·吕萨克会得出什么结论呢？【学生】化学变化中原子发生分裂【教师】投影盖·吕萨克观点【教师】盖·吕萨克很兴奋，他想我扩充了原子论的内容！但是道尔顿却并不同意，他非常气愤的驳斥了盖·吕萨克的观点，你知道为什么吗?【学生】道尔顿认为化学变化中原子不可再分。【教师】英雄所见略同。（投影道尔顿的观点）【过渡】道尔顿和盖·吕萨克各执一词，矛盾呈现白热化时，1811年，我们等来了救星----阿伏加德罗，他提出了分子概念。即：氢气、氧气、水均由分子构成。气体是双原子分子。相同条件下，同体积气体含同数目分子。【教师】那么2个氢原子应该换成什么？请你来完善推理过程。【学生】2个氢分子+1个氧分子=2个水分子【分组活动】请在导学案上，用微观小球表示反应过程。【展示】展示作品。【教师】现在看来，矛盾解决了吗？【学生】解决了。【教师】水的构成不再是原子，而是水分子。【教师】但是，由于当时的人们对道尔顿原子论的绝对信服，导致分子学生被冷藏了50多年，直到1860年，阿伏加德罗的徒弟----康尼查罗，重新论证并确认了分子学说的正确性。经过几位科学家的思想碰撞，最终形成了完善的原子-分子论，即有的物质由原子构成，比如？（学生举例），有的物质分子构成，比如？（学生举例），当然，我们现在还应该知道有的物质由离子构成，比如?(学生举例)。三“话”水的化学式【过渡】从阿伏加德罗的推理中，你可以推出水分子的化学式吗？【学生】H2O【教师】那么一个水分子由什么构成?【学生】1个水分子由2个氢原子1个氧原子构成。【教师】2014年北大团队的发现也给这一逻辑推理提供了强有力的佐证。请阅读北大团队是怎么做到的。【北大团队】2014年，我们选取氯化钠作拍摄衬底，用扫描隧道显微镜拍摄到了单个水分子。四“话”水分子的变化【教师】根据阿伏加德罗观点，你能判断出水电解过程中水分子会发生怎样的变化吗？【学生】水分子分解成氢原子、氧原子，氢原子重新组成成氢分子，氧原子重新组合成氧分子。【教师】化学变化中的最小微粒是？【学生】原子【教师】恰好符合道尔顿的“化学变化中原子不可分观点”。【教师】那么物理变化中原子、分子会怎么变化呢？以水煮沸为例。【学生】水分子间隙变大，水分子种类和个数不变。（设计意图：化学史融入教学提问环节，丰富教学背景，明确学习背景和研究方向。）五“话”水分子的性质【教师】水分子有哪些性质？你是如何获知这一性质的？【学生】小、动、隙【学生】湿衣服晒干，水消失不见，既说明水分子“小”，又说明水分子是不断运动的。【学生】等体积酒精和红墨水混合，总体积变小，说明水分子间有空隙。【学生】水中可以溶解其他物质，说明水分子间有空隙。（设计意图:考虑到学生前期对微粒性质的认识，教师指导学生从水这一实例来思考水分子的性质，通过独立思考、小组讨论，从化学前期学习和生活经验进行分析总结，培养知识迁移能力和应用能力。）六“话”水分子的结构【教师】请你来延续历史：当人们确定水分子的构成、化学式、变化与性质后，你认为接下来人们会研究水分子的哪些方面问题？（设计意图：课堂教学进行到这儿，“对水分子的研究还有哪些？”这一问题仍在探索延伸中，一是科学无止境，二是留给学生谜团，激起无穷的好奇心和探究欲。）【学生】氢氧原子是如何结合形成水分子的【学生】水分子的结构【学生】水能不能发生电离【总结】每一个化学知识就像积木拼图游戏一样，先是在黑暗中摸索，继而渐渐浮现出来。需要的是科研人员优秀的科研品质和推产出新的魄力。【结束语】最后，老师送同学们一段话。化学给人以知识，化学史给人以智慧，希望我们大四班的每一位同学能，以史为镜，知科学兴替，百炼成钢！以人为镜，明品行得失，上善若水！好的，谢谢，下课，同学们再见！七、【板书设计】物质构成的奥秘水组成构成化学式水分子变化水分子性质点燃点燃1050℃卡文迪许1050℃通电拉瓦锡水→氢气+氧气通电尼克尔森水→氢气+氧气道尔顿原子论盖·吕萨克化学变化中，原子可分裂阿伏加德罗分子学说H2O化学变化中，小北大团队分子可分，动原子不可分。隙八、【教学反思】化学史是重要的化学教学资源，是一种动态的、发展的知识体系。化学史融入课堂