沪教版九年级化学第1节 认识化学科学（教学设计教案）

第1节认识化学科学一、知识目标1.能通过简单的实例认识化学学科的神奇魅力；2.能以化学史为载体初步认识化学学科的形成和发展，以及我国古代杰出的化学成就；3.能感悟化学作为中心科学的意义，体会化学对促进社会可持续发展的重要价值。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：能通过观察和分析具体的化学现象（如神奇的化学反应实例），初步辨识物质变化的宏观表现（如颜色、状态、能量的变化），并尝试从微观角度（原子、分子水平）理解其本质，感受化学连接宏观世界与微观世界的独特魅力。2.证据推理与模型认知：能基于化学史实（如陶瓷、火药等成就，特别是我国古代贡献）所提供的证据，进行初步的逻辑推理，认识化学学科从经验积累到科学理论形成的发展脉络，初步构建“化学是在实验基础上不断发展的科学”这一认知模型，增强文化自信。3.科学探究与创新意识：能通过感悟化学作为“中心科学”的地位及其对社会可持续发展的关键作用（如粮食危机、能源危机、环境保护等），激发对化学科学探究的兴趣；初步体会化学家在解决重大社会问题中的创新思维和责任担当，萌生运用化学知识服务于社会发展的意识。一、教学重点1.能通过简单的实例认识化学学科的神奇魅力。二、教学难点1.能以化学史为载体初步认识化学学科的形成和发展，以及我国古代杰出的化学成就。本节教学内容源于沪教版九年级化学上册第一章第1节《认识化学科学》，是初中化学启蒙教学的重要开篇。教材从会跳舞的“红豆”、棉花燃烧实验、烧不坏的手帕等趣味实验切入，引导学生建立“化学常通过实验来探究和揭示自然界的规律”的认知，通过浓氨水挥发使酚酞溶液变红的实验，为后续学习物质构成奠定微观思维基础。教材纵向梳理从古代制陶、青铜器冶炼到近代波义耳实验方法论等科学理论突破，横向结合中国古代火药配方与现代全碳气凝胶等科技成果，凸显化学的历史性与时代性。同时通过合成氨解决粮食危机等案例，展现化学在社会可持续发展中的作用，渗透“性质决定用途”的逻辑，以实验探究等活动设计引导学生逐步深入，为后续学习构建方法论基础，体现核心素养要求。九年级学生正处于化学学习的启蒙阶段，此前通过物理、生物等学科已积累了对自然现象的初步认知，但对化学学科的系统性认识尚未形成。从认知特点来看，学生对“会跳舞的‘红豆’”“烧不坏的手帕”等趣味实验具有强烈的好奇心，易于被直观、动态的实验现象吸引，但对“浓氨水挥发使酚酞变红”等实验背后的微观粒子运动原理缺乏具象认知，抽象思维与微观想象能力仍需通过实验观察逐步培养。在知识储备方面，学生已具备生活中常见物质变化（如铁生锈、蜡烛燃烧）的感性认识，但尚未建立“化学研究物质组成、结构、性质及变化规律”的学科框架。对于化学史内容（如古代制陶、近代科学理论突破），学生可能对故事性内容兴趣浓厚，但对学科发展的逻辑脉络缺乏梳理能力；而对“全碳气凝胶”“合成氨”等现代科技案例，虽能理解其社会价值，但难以自主构建“性质决定用途”的逻辑链条。此外，九年级学生已初步具备实验操作与现象记录的能力，但在科学探究的系统性（如提出假设、控制变量）和思维严谨性（如区分宏观现象与微观本质）上仍需引导。教学中需依托教材中的趣味实验与生活实例，从学生熟悉的宏观现象切入，逐步搭建微观认知桥梁，同时通过化学史与社会应用案例激发学习兴趣，培养其将化学知识与实际问题关联的意识，为后续学习奠定方法论基础。教学环节一新课导入【引入】播放“5分钟100个高能化学反应的视觉盛宴”动画，展示100个酷炫的化学实验的现象。【提问】同学们，视频中哪些现象最让你震撼？看完这个视频，你们对化学有怎样的初步印象？生活中有没有见过类似的神奇现象呢？【学生回答】最震撼的是发光、爆炸、颜色变化等，觉得化学很酷炫，生活中类似的现象有烟花绽放、电池放电、食物变质等。【讲解】大家观察得很仔细。视频中氢气的爆炸、铝制品的奇特性质，以及那些绚丽的化学反应，都展现了化学世界的奇妙。化学不仅存在于实验室，更贯穿于我们的生活点滴。从古代的炼丹术到现代的纳米科技，化学始终在推动人类文明的进步。今天，就让我们一起推开化学科学的大门，探索这门充满魅力的学科。设计意图1.激发学习兴趣：通过高能化学反应视频与趣味化学故事，迅速抓住学生注意力，激活课堂氛围，使学生对化学学科产生强烈的探究欲望。2.建立学科认知：借助生活中常见的化学现象，搭建起学生原有认知与新课内容的桥梁，让学生意识到化学与生活的紧密联系。3.明确学习方向：以“化学推动文明进步”的宏观视角导入，为后续讲解化学史与社会应用埋下伏笔，引导学生从更广阔的维度认识化学学科。教学环节二有趣而神奇的化学活动一：会跳舞的“红豆”【演示实验】在烧杯中加入3小勺小苏打，再加入少量白醋，观察现象；向上述烧杯中加入一小把红豆，继续加入适量白醋，观察现象。【提问】同学们看到了什么现象？为什么红豆会“跳舞”呢？【学生回答】产生大量气泡，红豆在气泡作用下上下浮动。【讲解】小苏打与白醋反应会生成二氧化碳气体，气泡附着在红豆表面使其上浮，气泡破裂后红豆下沉，从而出现“跳舞”现象。这个实验说明化学变化常常伴随气体生成等明显现象，我们可以通过实验来探索物质变化的规律。设计意图1.培养观察能力：通过直观的实验现象，引导学生学会细致观察、准确描述，初步形成“实验-现象-原理”的探究思维模式。2.激发探究欲望：趣味实验现象打破学生对日常物质的认知，引发认知冲突，促使学生主动思考现象背后的化学原理。3.渗透学科方法：以简单生活实验为切入点，让学生体会化学研究从现象入手、通过实验分析本质的基本方法。活动二：与众不同的燃烧【演示实验1】在玻璃筒里放一小团蘸有少量乙醚的棉花，迅速向下压活塞，观察棉花是否燃烧。【提问】为什么快速压活塞能使棉花燃烧？【学生回答】压活塞可能使温度升高。【讲解】（播放视频）快速压活塞时，活塞对空气做功，使筒内温度升高达到乙醚的着火点，从而引燃棉花。【演示实验2】用坩埚钳夹持手帕，在酒精灯上点燃并轻轻抖动手帕，观察手帕是否烧坏。【提问】手帕被点燃后为什么没有烧坏呢？【学生回答】手帕可能含有特殊物质。【讲解】手帕没有被烧坏是因为手帕浸泡过的溶液中，酒精燃烧时水分蒸发吸收热量，使手帕温度达不到其着火点。这两个实验说明化学反应的发生与温度、能量等条件密切相关，也体现了化学在生活中的巧妙应用。设计意图1.培养科学思维：引导学生建构“基于实验观察展开思考”的观念，培养观察现象及分析现象的能力。3.联系生活实际：以“烧不坏的手帕”等生活魔术为载体，揭示其中的化学原理，让学生感受到化学知识对生活现象的解释力。活动三：浓氨水的分子运动实验【演示实验1】向烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2~3滴酚酞溶液得到甲溶液，向甲溶液中滴加1~2滴浓氨水，观察现象。【演示实验2】在烧杯B中配制5mL甲溶液，烧杯C中加入3~5mL浓氨水，用大烧杯罩住两个烧杯，观察现象。【提问】为什么酚酞溶液会变红？不直接接触浓氨水，酚酞溶液为什么也能变红呢？【学生回答】浓氨水使酚酞变红，可能有某种物质从C烧杯跑到B烧杯。【讲解】浓氨水中挥发出来的氨分子不断运动，进入滴有酚酞的蒸馏水中，使溶液变红。这说明构成物质的微观粒子是在不停地运动的，我们可以通过宏观现象推断微观粒子的行为，这是化学研究的重要思维方法。设计意图1.构建微观认知：通过“宏观现象-微观解释”的探究过程，帮助学生建立“分子不断运动”的微观模型，突破从宏观到微观的认知跨越。2.培养推理能力：引导学生基于实验现象进行科学猜想与推理，体验“提出假设-实验验证-得出结论”的科学探究基本流程。3.渗透学科观念：借助分子运动实验，初步渗透“物质由微观粒子构成”“微观粒子决定宏观性质”的化学基本观念，为后续学习物质构成奠定基础。活动四：新材料的化学创造【展示】“碳海绵”全碳气凝胶图片（100cm³放在花蕊上花蕊几乎不压弯）、港珠澳大桥防腐涂层钢筋与聚乙烯纤维绳索资料。【提问】这些材料如何改变生活？它们的应用体现了化学的什么价值？【学生回答】“碳海绵”很轻，可以减轻重量；防腐钢筋能抗腐蚀，增强耐久性、提高安全性，体现化学创造新物质的能力。【讲解】“碳海绵”是世界上最轻的材料之一，具有优异的隔热性能；港珠澳大桥的防腐材料与高性能绳索，都是通过化学方法研制的新型材料。这表明化学不仅能解释自然现象，更能通过创造新物质来满足人类社会的需求，这正是化学科学的神奇之处。设计意图1.感受学科价值：通过前沿科技案例，让学生直观体会化学在材料科学中的核心作用，认识到化学对科技进步的推动力量。2.激发创新意识：展示我国科研人员在新材料领域的成就，激发学生的民族自豪感与创新热情，培养“化学服务社会”的学科责任感。3.拓展知识视野：将教材知识与科技前沿接轨，拓宽学生的学科视野，帮助学生建立“化学-技术-社会”的联系认知。教学环节三历史悠久的化学活动一：古代化学【展示】新石器时期陶器、殷商青铜器、春秋战国铁器图片。【提问】我国古代有哪些著名的化学工艺成就？【学生回答】制陶、炼铜、冶铁。【讲解】我国古代劳动人民在新石器时期就能烧制陶器，殷商时期掌握青铜器冶炼技术，春秋战国时期熟练掌握冶铁技术，化学就是这样在人们对物质性质及其变化的认识、探索和应用中建立和发展起来的。中国古代化学工艺为世界化学工艺的发展作出了重要贡献，创造了辉煌的成就。【展示】投影古代劳动人民制作火药图、宋代《武经总要》火药配方原文图片。【提问】火药配方的记载体现了古人怎样的化学探索？【学生回答】火药配方说明古人对物质反应的研究。【讲解】宋代《武经总要》明确记载了三种火药配方，这是世界上最早的成熟火药配方。火药的发明极大地推动了人类历史发展的进程。这表明我国古代在实用化学领域曾长期领先世界，为人类文明作出了重要贡献。设计意图1.增强文化自信：通过系统梳理中国古代化学工艺成就，尤其是火药等四大发明的化学内涵，培养学生的民族自豪感与文化认同感。2.了解学科起源：从古代实用化学切入，让学生认识到化学学科源于生产生活实践，理解“化学服务于人类需求”的学科本质。3.渗透历史思维：通过对比古代化学工艺与现代化学研究，帮助学生建立化学学科发展的时间维度认知，体会科学技术的传承与创新。活动二：近代化学【讲解】1661年，英国化学家波义耳在《怀疑的化学家》中提出化学需通过实验收集现象认识物质本性；1775年前后，法国化学家拉瓦锡建立燃烧的氧化学说，运用定量实验方法研究物质及其变化；1803年，英国化学家道尔顿提出原子学说；1811年，意大利科学家阿伏伽德罗提出分子假说，奠定近代原子分子学说基础；1869年，俄国化学家门捷列夫根据化学元素性质递变规律，提出元素周期律。【提问】这些科学家的贡献对化学学科发展有什么重要意义？【学生回答】使化学从经验科学走向理论科学，建立了系统的化学理论体系。【讲解】这些科学家的研究使化学摆脱了古代炼金术的束缚，逐步形成了以实验为基础、以理论为指导的现代化学学科体系。他们的研究方法（如定量实验、理论建模）至今仍是化学研究的核心范式。【展示】徐寿画像与《化学鉴原》书籍图片。【讲解】清代著名学者徐寿参与翻译《化学鉴原》并编写多部化学著作，将西方近代化学知识系统引入中国，对化学知识在我国的传播起到了重要作用。他首创的化学元素中文命名法（如钠、钾、钙等）至今仍在使用，为中国化学学科的建立奠定了基础。【提问】徐寿的贡献对中国近代化学发展有什么影响？【学生回答】推动了化学知识的传播，促进了中国化学与国际接轨。设计意图1.理解科学本质：通过介绍近代化学理论的建立过程，让学生认识到科学发展是“实验-理论-验证”的螺旋上升过程，培养科学思维与科学方法。2.培养科学精神：讲述科学家探索真理的故事（如拉瓦锡的定量实验精神、道尔顿的原子假说创新），渗透质疑、实证、创新的科学精神。3.构建知识体系：梳理近代化学理论发展脉络，帮助学生建立“古代实用化学-近代理论化学-现代科学化学”的学科发展框架，形成系统认知。活动三：现代化学【展示】扫描隧道显微镜拍摄的水分子内部结构图片，我国科学家首次拍到水分子内部结构的新闻报道。【讲解】现代化学已从宏观物质研究深入到原子和分子水平，扫描隧道显微镜等技术让我们能直接“看到”原子的排列。2014年，我国科学家在世界上首次拍到水分子内部结构，这是化学研究在微观领域的重大突破，标志着我国在纳米科技领域已跻身世界前列。【展示】“化学是中心科学”关系图【提问】为什么化学是“中心科学”？【学生回答】化学连接材料、能源、生命等学科。【展示题目】典例：发现元素周期律并编制出现在使用的元素周期表的科学家是（）A．道尔顿B．门捷列夫C．阿伏加德罗D．拉瓦锡【学生回答】B【讲解】道尔顿提出了原子学说，A选项错误；门捷列夫于1869年根据化学元素性质递变规律提出了元素周期律，编制出元素周期表，B选项正确；阿伏加德罗提出了分子假说，C选项错误；拉瓦锡建立了燃烧的氧化学说，D选项错误。故本题答案为B。设计意图1.展现科技成就：通过展示现代化学在微观领域的研究成果，尤其是我国科学家的贡献，激发学生的民族自信心与科技强国意识。2.拓展学科视野：让学生了解化学学科的前沿发展方向（如纳米化学、表面化学），认识到化学仍是一门充满活力的前沿科学。3.深化学科认知：从“古代工艺-近代理论-现代微观”的化学史脉络梳理，帮助学生建立化学学科不断发展、与时俱进的动态认知。教学环节四促进社会发展的化学活动一：化学解决人类面临的各种危机【展示】2018-2022年我国粮食总产量图表，合成氨工厂图片。【讲解】化学家通过模拟自然固氮，在一定条件下用氮气和氢气为原料制得氨气，实现氨的工业化生产。氨气可用于生产氮肥，对植物生长具有重要作用，为解决人类粮食危机作出巨大贡献。我国粮食总产量自2015年起一直保持在6.5亿吨以上，这离不开化学合成氨技术的支撑。【提问】合成氨技术对解决粮食危机有什么重要意义？【学生回答】提高了农作物产量，保障了粮食供应。【讲解】人类生产生活消耗大量化石能源，导致温室效应加剧。化学家利用太阳能，通过人工模拟光合作用，捕获大气中的二氧化碳，转化为可作为燃料或粮食的有机化合物。2021年，我国科学家在国际上首次实现利用二氧化碳合成淀粉，在能量供给充足条件下，理论上1立方米大小的生物反应器的淀粉年产量相当于5亩玉米的淀粉年产量，这为解决全球气候变暖与能源短缺问题开辟了新路径。【提问】二氧化碳合成淀粉技术可能带来哪些社会影响？【学生回答】缓解粮食危机、减少温室气体排放、开发新能源。设计意图1.联系社会实际：以粮食安全、全球变暖和能源短缺这些全球性问题为切入点，让学生体会化学在解决人类生存基本需求中的关键作用，培养社会责任感。2.渗透STSE理念：强化“科学—技术—社会—环境”的联系认知，让学生认识到化学是推动社会可持续发展的核心力量。3.展现中国智慧：突出我国科学家在二氧化碳利用领域的突破性成就，增强学生的民族自豪感与科技创新自信。活动二：化学支撑新材料研发【展示】我国自主研发的歼-20战斗机图片、国产航空发动机耐高温合金材料资料、半导体硅片、工业光导纤维内窥镜、40纳米级北斗双模芯片、合金人工骨骼等图片。【讲解】新型武器的研制与性能提升离不开化学科学，航天航空领域所需的新型高效推进剂、高强度耐高温抗老化的新型材料都需要化学支撑。现代科学技术领域中，半导体硅片、光导纤维、纳米芯片、合金人工骨骼等卓越性能的材料，都依赖化学方法研发制造。【提问】这些科技产品的研发体现了化学的什么价值？【学生回答】化学为高端科技提供材料支撑，推动科技进步。设计意图1.感受科技力量：通过国防科技与前沿材料案例，让学生直观体会化学在国家实力提升、科技自立自强中的战略地位。2.培养学科自信：展示化学在芯片制造、航空航天等“卡脖子”技术领域的关键作用，让学生认识到化学学科的重要性与应用广度。3.拓展职业认知：通过介绍化学在不同科技领域的应用，为学生打开职业规划的视野，了解化学相关的前沿职业方向（如材料工程师、航天化学家）。活动三：科技报国的榜样力量【讲解】中华人民共和国成立后，我国化学和化工研究发展迅猛，涌现出大批优秀化学家。“中国稀土之父”徐光宪在国际上首次提出关于稀土分离的全新理论与工艺流程，使我国稀土分离技术达到国际先进水平；“中国催化剂之父”闵恩泽是我国炼油催化应用科学的奠基人，为我国炼油工业现代化作出重大贡献。他们的研究不仅推动了科学进步，更服务于国家战略需求。【提问】这些化学家的事迹给我们什么启示？【学生回答】要热爱科学、报效祖国、勇于创新。设计意图1.树立科学榜样：通过讲述徐光宪、闵恩泽等科学家的事迹，传递“科技报国”的崇高理想，培养学生的家国情怀与社会责任感。2.渗透德育教育：挖掘化学家事迹中的德育元素（如创新精神、爱国情怀、坚持不懈），实现化学学科与德育教育的有机融合。3.增强使命意识