基于核心素养的初中化学单元整体教学设计：以“物质的分离与提纯”为例

基于核心素养的初中化学单元整体教学设计：以“物质的分离与提纯”为例一、教学内容分析  本节课内容隶属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》“科学探究与化学实验”主题下的重要组成部分，是学生从认识物质性质走向实际应用、从单一物质研究转向混合物处理的关键转折点。从知识技能图谱看，它上承“水的净化”、“空气的成分”中对混合物的初步感知，下启“溶液的组成”、“粗盐的提纯”等具体应用，是构建“混合物分离”这一核心概念认知模型的基础节点。涉及的物理分离方法（如过滤、蒸馏、结晶等）不仅是基础实验技能，更蕴含着“依据物质性质差异选择分离方法”的学科核心思想。从过程方法路径而言，本课是实践科学探究的绝佳载体，学生将通过“问题假设设计实践结论”的完整流程，体验如何将定性的生活经验转化为定量的、可控的实验室操作，系统训练观察、对比、变量控制与归纳推理能力。在素养价值渗透上，本节课通过解决“海水淡化”、“废水处理”等真实情境问题，将科学探究精神（严谨、求实）与社会责任担当（资源利用、环境保护）有机融合，使知识学习超越实验室围墙，指向真实的、复杂的现实世界问题解决，实现学科育人价值的“润物无声”。  学情方面，九年级学生已初步掌握物质变化的基本类型，并能从宏观上识别一些常见的混合物，具备一定的动手操作欲望和生活经验（如用漏勺捞饺子）。然而，学生的认知障碍主要体现在：首先，从生活经验的“知其然”到科学原理的“知其所以然”存在跨度，例如知道沙子不溶于水，但难以系统化表述“过滤”所依据的溶解性与颗粒大小差异；其次，对实验操作的规范性要求缺乏理解，易将实验视为“手工活动”而非精确的科学研究过程；最后，在面对复杂混合物时，缺乏策略性思维，难以自主设计和选择分离方案。为此，教学将通过精心设计的前置诊断（如“你会如何分离铁屑和沙子？”），动态评估学生的前概念水平和思维偏好。教学调适应遵循“搭建脚手架、分步赋能”的原则：对于基础较弱的学生，提供操作步骤视频演示和关键步骤提示卡；对于思维活跃的学生，则挑战其设计多组分混合物的分离流程，并鼓励其对方案进行可行性论证与优化。二、教学目标  知识目标：学生能系统建构“物质的分离与提纯”知识网络，不仅记忆过滤、蒸馏、结晶等核心操作的定义与适用条件，更能在辨析中理解其底层逻辑——依据物质在状态、溶解性、沸点等物理性质上的差异。最终达到能解释厨房中“捞”与“蒸”背后的化学原理，并能辨析相似分离方法（如蒸发结晶与降温结晶）的应用场景差异。  能力目标：聚焦实验探究与方案设计能力。学生能够小组协作，完成“粗盐提纯”中过滤操作的全流程，做到“一贴、二低、三靠”操作规范；并能根据教师提供的混合物样品（如氯化钠与硝酸钾混合物），基于物质溶解度曲线，通过讨论设计出合理的分离提纯方案，初步形成“分析性质选择方法设计步骤评估优化”的系统性解决问题的能力。  情感态度与价值观目标：通过观看海水淡化工程视频与讨论本地水资源状况，激发学生珍惜水资源的社会责任感；在小组实验合作中，培养学生倾听同伴意见、有序分工、共同面对实验失败（如滤液浑浊）并寻求解决之道的团队协作精神与科学求真态度。  科学思维目标：重点发展“模型认知”与“系统化思维”。引导学生从具体分离实例中抽提出“分离提纯”的通用思维模型：明确目标物质→分析混合物各组分性质差异→选择或组合分离方法→验证分离效果。课堂上将通过“如果给你一个未知的混合物，你的探究思路是什么？”这样的问题链，驱动学生将具体知识转化为可迁移的思维工具。  评价与元认知目标：引导学生依据实验操作评价量规进行小组间互评，反思本组在“玻璃棒引流”或“滤纸折叠”等细节上的操作优劣。在课堂尾声，通过“本节课我学到的最重要的思想方法是什么？”的自我提问，促进学生回顾学习策略，审视自己是从记忆操作步骤还是理解原理的角度掌握了知识。三、教学重点与难点  教学重点：过滤与蒸馏的原理及规范操作。确立依据在于，过滤是初中化学实验中最基础、最常用的固液分离手段，是后续“粗盐提纯”、“配制溶液”等众多实验的基石，其规范性直接关系到实验安全与成败。蒸馏则是物质分离中体现“状态变化与能量利用”思想的典型方法，是理解物质沸点差异与应用的重要载体。从学业评价看，两者均是中考实验操作考查与笔试中的高频考点，且常以情境化试题出现，考查学生能否在新情境中迁移应用这些核心知识与技能。  教学难点：混合物分离方法的选择依据与综合方案的设计。难点成因在于，这要求学生克服对单一知识点的孤立记忆，能灵活调用和整合溶解性、沸点、磁性、密度等多维性质知识，进行综合分析与判断，对学生的系统思维和逻辑推理能力要求较高。预设的突破方向是：采用“任务链”和“思维可视化”策略，从单一组分分离（如沙和盐）到两组分分离，再到多组分分离，层层递进，并鼓励学生用流程图展示设计方案，将内在思维外显化，便于同伴讨论和教师点拨。“大家想想，如果沙子和白糖混在一起，我们怎么分开呢？先用水溶解？那然后呢？”此类问题能有效驱动思考。四、教学准备清单1.教师准备  1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（含海水淡化厂、自来水厂净水流程视频）；过滤、蒸馏实验的微课视频及操作误区对比图。  1.2实验器材：分组实验器材（铁架台、烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒、蒸发皿、酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶等）；演示用样品（粗盐、沙土、铁屑、硝酸钾与氯化钠混合物、红墨水与水的混合物）。2.学生准备  完成前置学习任务单（回忆生活中分离混合物的实例）；预习课本相关章节；以小组为单位就座。3.环境布置  实验室座位呈“岛屿式”分组排列，便于合作与交流；黑板预留区域用于绘制核心概念图与展示学生设计方案。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与冲突激发：同学们，请看屏幕（播放一段简短的视频：浩瀚海洋与一瓶浑浊的河水对比）。我们地球表面超过70%被水覆盖，但为什么许多地区依然饱受缺水之苦？从汪洋大海到我们实验杯中清澈的蒸馏水，这神奇的转变是如何发生的？再看这杯浑浊的河水，你能让它变清澈吗？——这些，都离不开我们今天要探索的“武器的批判”，哦不，是“分离混合物的科学武器”。  1.1核心问题提出：面对成分复杂的混合物，我们有哪些科学的“武器”可以将其一一“拆解”，得到我们想要的纯净物质呢？这些“武器”各自依据的原理是什么，又该如何正确使用？  1.2学习路径预览：今天，我们将化身“物质分离工程师”，先从回顾生活中的智慧开始，再到实验室里锤炼我们的技术——重点掌握过滤和蒸馏两大“法宝”，最后接受挑战，为更复杂的混合物制定分离方案。大家准备好了吗？让我们一起开启这趟“去伪存真”的探索之旅！第二、新授环节  本环节以“支架式教学”理念推进，通过五个环环相扣的任务，引导学生从经验走向科学，从模仿走向设计。任务一：唤醒经验——从生活走向化学  教师活动：首先，通过快问快答形式引导学生列举生活中分离混合物的例子（如用筛子筛面粉、用磁铁吸铁屑、煮汤撒油）。接着，抛出导向性问题：“这些巧妙的方法，背后是不是利用了混合物中各组分的某种‘不同’？请大家以‘筛沙子’为例，小组讨论两分钟，它利用了沙子和筛子眼之间什么的差异？”在学生讨论后，教师进行提炼总结：“没错，颗粒大小！这是我们选择分离方法的第一把钥匙——寻找性质差异。”  学生活动：积极回忆并举例，参与课堂互动。在小组内围绕教师问题展开讨论，尝试用“利用……差异”的句式描述生活实例背后的原理，并派代表分享讨论结果。  即时评价标准：1.举例是否贴切、多样。2.讨论时能否抓住“差异”这一核心进行表述。3.小组分享时语言是否清晰、有条理。  形成知识、思维、方法清单：  ★分离提纯的本质：利用混合物中各组分在物理性质（或化学性质）上的差异，选择合适方法将其分开。（教学提示：这是贯穿全课的灵魂思想，必须反复强化。）  ★常见性质差异：包括颗粒大小、溶解性、密度、沸点、磁性等。（认知说明：为学生后续选择方法提供“工具箱”。）  ▲从生活到实验室：生活经验是科学发明的源泉，但实验室方法更精确、更可控。（教学提示：肯定学生的生活智慧，激发其将经验上升为科学的兴趣。）任务二：初试锋芒——过滤法分离固液混合物  教师活动：呈现一杯泥沙水，“如何获得澄清的水？”引导学生想到“过滤”。不直接演示，而是先播放一段包含常见错误操作（如滤纸未紧贴漏斗、液面高于滤纸边缘、玻璃棒乱捅）的滑稽微视频。“大家来找茬，视频中的操作有哪些不妥？可能会造成什么后果？”在学生指出问题后，教师再规范演示正确操作，并重点阐释“一贴、二低、三靠”每一个要点的原因。强调：“玻璃棒不是搅拌棒，在这里它扮演‘引流’的角色，目的是什么？——对，防止液体飞溅冲破滤纸！”  学生活动：观看找茬视频，兴奋地指出错误并分析后果。观察教师规范演示，重点关注之前找出的错误点是如何被纠正的。跟随教师讲解，理解操作要点的原理。  即时评价标准：1.能否准确找出微视频中的操作错误。2.观察演示时是否专注，能否复述关键操作要点。3.能否理解“引流”等操作的目的而非机械记忆。  形成知识、思维、方法清单：  ★过滤原理：分离不溶性固体与液体，依据的是颗粒大小的差异。（易错点：可溶性固体无法用过滤法分离，如盐水中的盐。）  ★过滤操作要点（“一贴、二低、三靠”）：滤纸紧贴漏斗壁（加快流速）；滤纸边缘低于漏斗口、液面低于滤纸边缘（防溢出）；烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒下端紧靠三层滤纸处、漏斗下端紧靠烧杯内壁（防飞溅与加速）。（教学提示：编成口诀便于记忆，但务必解释原理。）  ▲问题分析思维：面对“滤液浑浊”等失败现象，能逆向分析可能原因（滤纸破损、液面过高、仪器不洁等），培养实验诊断能力。任务三：实战演练——小组协作完成粗盐水的过滤  教师活动：分发含有少量泥沙的粗盐水，发布小组实验任务。教师巡视指导，重点关注：滤纸的折叠与湿润是否规范、玻璃棒引流动作是否正确、小组分工是否合理。对操作规范的小组及时表扬：“这个小组的‘引流’动作非常标准，像一位沉稳的交通指挥！”对遇到困难的小组，通过提问引导其自我检查：“滤液流得很慢？想想看，是不是‘一贴’没做好，还是滤纸被泥沙堵住了？”  学生活动：以小组为单位，分工合作完成过滤实验。一人负责折叠滤纸安装，一人负责倾倒液体引流，一人负责观察记录。实验后观察并对比过滤前后液体的清澈度，交流操作心得与遇到的问题。  即时评价标准：1.操作流程是否符合规范，特别是“引流”动作。2.小组内分工是否明确，协作是否有序、安静。3.实验后能否保持桌面整洁，正确处理废弃物。  形成知识、思维、方法清单：  ★过滤的实验流程：仪器组装→滤纸折叠与放置→湿润滤纸→引流过滤→整理。（强调步骤有序性。）  ▲团队协作与实验素养：化学实验是精细的集体工作，需要明确的角色分工、无声的默契配合和严谨的整理习惯。（价值观渗透点。）  ★观察与记录：科学实验要求客观、准确地描述现象（如“得到无色澄清滤液”），而非主观感受（“变干净了”）。任务四：思维进阶——蒸馏法分离液体混合物  教师活动：展示红墨水与水的混合物。“过滤能分开它们吗？为什么？”引出利用沸点差异的蒸馏法。通过动画模拟加热时，沸点低的水先汽化，经冷凝又液化的过程。重点讲解蒸馏装置中各部分的作用：“蒸馏烧瓶是‘加热车间’，温度计是‘监控员’（测量蒸气温度），冷凝管是‘冷却间’，牛角管和锥形瓶是‘产品接收站’。注意，温度计水银球的位置要对准支管口处，为什么？——因为它要测量的是蒸气的温度，而不是液体的温度。”  学生活动：思考并回答过滤法不适用原因。观看动画，理解蒸馏过程中物质状态的变化（液态→气态→液态）与能量变化。观察实物装置，在教师引导下指认各部件并理解其功能。  即时评价标准：1.能否清晰解释过滤法不适用于分离红墨水与水。2.能否描述蒸馏过程中物质状态的变化顺序。3.能否指认蒸馏装置主要部件并说出其作用。  形成知识、思维、方法清单：  ★蒸馏原理：分离沸点不同的液体混合物，依据沸点差异。加热使沸点低的组分先汽化，再冷凝收集。（核心概念）  ★蒸馏装置与要点：认识蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计等核心仪器。关键：温度计水银球位于支管口处；加沸石防暴沸；冷却水“下进上出”。（教学提示：装置复杂，需结合实物与图示反复辨认。）  ▲能量转化观念：蒸馏过程涉及热能的吸收与释放，是物理变化中能量转化的典型实例。（学科思想渗透。）任务五：策略整合——分离方法的选择与方案设计  教师活动：提出挑战性任务：“现有一包含有铁屑、沙子、氯化钠的混合物，如何逐一分离得到纯净的铁、沙子和食盐？”引导学生分组讨论设计分离流程图。提供“性质工具箱”提示（磁性、溶解性、颗粒大小、沸点）。巡视中，鼓励学生思考步骤顺序的优化：“先磁吸铁屑，还是先加水溶解食盐？哪种顺序更简便高效？”邀请小组展示方案，并引导全班评议其合理性与可行性。  学生活动：小组展开头脑风暴，利用“性质工具箱”，在白板上绘制分离流程框图。讨论步骤的先后逻辑，尝试论证方案的优劣。派代表展示并讲解本组方案，倾听其他小组方案，进行质疑或补充。  即时评价标准：1.设计方案是否科学、合理，能否综合利用多种性质差异。2.方案展示时逻辑是否清晰，能否讲清每一步的依据。3.在评议环节能否提出有建设性的意见或问题。  形成知识、思维、方法清单：  ★分离方法选择策略：分析混合物各组分性质→对比找出显著差异→选择对应分离方法→考虑步骤顺序（常遵循“先物理后化学、先简单后复杂、先除杂后提纯”的原则）。（高阶思维模型）  ▲流程图的运用：用框图、箭头将分离步骤可视化，是理清思路、进行复杂问题规划的有效工具。（方法指导）  ★评价与优化意识：能对多个可行方案进行比较，从操作简便、节约成本、减少污染等角度评价其优劣，形成初步的“绿色化学”观念。第三、当堂巩固训练  基础层（全员必做）：1.判断：过滤可以将任何固体与液体分离。（）2.选择：蒸馏水中滴入红墨水，欲将其分离，应采用的方法是（）。3.填空：过滤操作中，玻璃棒的作用是____。  综合层（大部分学生完成）：情境应用题：自来水厂净水流程中，取水口加入明矾的作用是____，沉淀池后通过____池（原理类似过滤）除去不溶物，最后常用氯气消毒，这属于____变化。请用箭头将“加絮凝剂→沉淀→过滤→吸附→消毒”的流程补充完整。  挑战层（学有余力选做）：开放设计题：硝酸钾和氯化钠的溶解度随温度变化趋势不同。现有一者混合物，请查阅溶解度曲线图，设计从混合物中提纯硝酸钾的实验方案，简述步骤和原理。  反馈机制：基础题采用全班齐答或手势反馈，快速统计正确率。综合题请学生将答案写在小白板上同时举起，教师快速扫描，选取典型答案（正确、错误、有创意）进行投影讲评，重点分析思路。“看这位同学的流程图，箭头清晰，还标注了各步骤的目的，非常棒！”挑战题作为课后延伸讨论，鼓励有兴趣的学生形成书面方案，下节课分享。第四、课堂小结  知识整合：同学们，今天我们共同绘制了一幅“物质分离地图”。现在，请大家闭上眼睛回顾一分钟，然后以小组为单位，尝试在白板上用思维导图或概念图的形式，将“分离提纯”作为中心词，把今天学到的核心方法、原理、要点、应用像画一棵知识树一样呈现出来。核心是展现它们之间的联系。  方法提炼：在展示知识图后，教师引导升华：“地图画好了，但更宝贵的是我们绘制地图的方法。回想一下，我们今天探究任何分离问题的基本思路是什么？”（引导学生说出：分析性质差异→选择对应方法）。对，这就是我们今天收获的“思维工具”，它比记住十个具体方法更重要。  作业布置与延伸：必做作业：1.整理课堂知识清单。2.完成练习册相关基础题。选做作业（二选一）：A.查阅资料，了解“膜分离技术”（如反渗透）在海水淡化中的应用，写一篇200字的科普短文。B.设计一个家庭小实验：利用厨房用品分离胡椒粉和食盐，并记录步骤和效果。下节课，我们将走进“粗盐的提纯”实战，今天学的过滤等本领将大显身手。六、作业设计  基础性作业（必做）：  1.概念梳理：完成教材本节后的“练习与应用”中第13题，巩固过滤、蒸馏的基本概念和简单应用。  2.操作再现：绘制过滤装置示意图，并用文字标注“一贴、二低、三靠”分别体现在图中何处。  3.知识整理：用表格比较过滤与蒸馏的原理、适用对象、主要仪器及操作要点。  拓展性作业（建议完成）：  1.情境分析：观察家中茶壶或热水壶内壁的水垢，查阅其主要成分。思考：能用过滤或蒸馏的方法除去水壶中的水垢吗？为什么？你认为可以尝试用什么家庭方法去除？（提示：可与父母交流）  2.微型项目：以“一滴水的旅程”为题，结合自来水厂净水流程和今天所学，用连环画或PPT的形式，讲述自来水从水源地到你家的杯中所经历的“净化故事”。  探究性/创造性作业（选做）：  1.实验设计：现有白糖、面粉、铁粉的混合物，请设计实验方案将它们一一分离。要求：写出详细的步骤、每一步所利用的物质性质及预期的实验现象。  2.社会调查：采访或查阅资料，了解你所在城市（或社区）的污水处理厂采用了哪些主要的分离、净化技术。这些技术与今天我们学习的化学原理有何关联？撰写一份简短的调查报告。七、本节知识清单及拓展  ★1.混合物分离的本质：利用混合物中各组分在物理性质（有时是化学性质）上的差异，选择合适方法使其分开的过程。（核心思想）  ★2.常见物理性质差异及对应分离方法：  颗粒大小不同：过滤（固液）、筛分（固固）。  溶解性不同：溶解后过滤、结晶。  沸点不同：蒸馏、分馏。  密度不同：倾倒、分液（针对互不相溶的液体）。  磁性不同：磁吸。  ★3.过滤：  原理：分离不溶性固体与液体。  仪器：铁架台（带铁圈）、烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒。  操作要点（一贴二低三靠）：必须理解每一点的目的，这是规范操作和实验成功的保障。例如“液面低于滤纸边缘”是为了防止液体从滤纸与漏斗壁之间流下，导致过滤失败。  ★4.蒸馏：  原理：分离沸点不同的液体混合物。  仪器：蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶、酒精灯、石棉网、铁架台等。  关键点：温度计水银球置于蒸馏烧瓶支管口处（测蒸气温度）；冷凝管中冷却水“下进上出”（逆流冷却效率高）；加沸石或碎瓷片防暴沸。  ▲5.结晶：分离可溶性固体混合物或从溶液中获取固体溶质的方法。包括蒸发结晶（适用于溶解度受温度影响不大的物质，如NaCl）和降温（冷却热饱和溶液）结晶（适用于溶解度随温度升高显著增大的物质，如KNO₃）。（此为拓展，为后续课程铺垫）  ▲6.分离方案设计的一般思路：  1.明确目标（要得到什么纯净物）。  2.分析混合物所有组分的物理/化学性质。  3.比较并找出组分间最显著的性质差异。  4.选择匹配的分离方法，并规划合理、高效的步骤顺序。  5.检验分离效果。  ★7.实验安全与规范：任何分离操作都必须在明确原理、了解仪器性能、遵守安全规则的前提下进行。例如，加热时仪器外壁要干、不可直接加热烧瓶等。  ▲8.化学与社会：分离提纯技术在资源利用（如海水淡化、矿物冶炼）、环境保护（废水处理）、食品工业（酿酒、制糖）、医疗卫生（制药）等领域有广泛应用。学习化学，是为了更好地认识世界、改造世界，服务社会。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析：从课堂观察和当堂训练反馈看，“知识目标”与“能力目标”中的操作技能部分达成度较高，90%以上的学生能准确复述过滤要点并完成基本操作。“科学思维目标”与“能力目标”中的方案设计部分，呈现出明显的层次性：约70%的学生能在引导下完成双组分混合物的分离设计；对于多组分混合物（任务五），仅约30%的学生能设计出完整且逻辑严密的方案。这提示，高阶思维能力的培养需要更长的周期和更多变式训练。“情感态度目标”在观看工程视频和讨论水资源时氛围良好，但在紧张的实验操作环节，部分小组因追求速度而忽视了有序协作和轻声交流，科学态度与习惯的养成需贯穿于每一节实验课。  （二）核心环节有效性评估：“任务二”的“找茬微视频”设计效果显著，学生在欢乐中加深了对错误操作的印象，使得后续的正确演示更具针对性和说服力。“任务五”的方案设计挑战，虽然对部分学生