初中九年级化学上册 第一单元 走进化学世界 课题二 化学是一门以实验为基础的科学 第2课时：基础实验操作-物质的加热、仪器的连接与洗涤 教学设计

初中九年级化学上册第一单元走进化学世界课题二化学是一门以实验为基础的科学第2课时：基础实验操作——物质的加热、仪器的连接与洗涤教学设计

  一、设计理念与理论依据

  本教学设计以《义务教育化学课程标准（2022年版）》为根本遵循，秉持“素养为本”的教学理念，深度融合科学探究与实践。设计核心在于将化学学科核心素养（科学探究与创新意识、科学态度与社会责任、宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知）的培养贯穿于基础实验操作的学习全过程。我们摒弃单纯的技能训练模式，将“物质的加热”、“仪器的连接”与“仪器的洗涤”三项关键基础操作，置于“科学探究一般过程”的认知框架下进行重构与整合。通过创设真实的实验任务情境，引导学生在“做科学”中理解操作规范背后的科学原理（如热传递、气压变化、物质溶解性等），体会严谨、规范、安全、环保的科学态度对于探究活动成功的基础性保障作用，初步建立“程序意识”和“系统思维”。本设计强调学生的主体性参与和深度思维，通过“问题链”驱动、“预测-观察-解释”认知冲突设置、同伴协作与反思评价等多种策略，促进学生对基础操作从“机械记忆”到“理解应用”再到“内化素养”的层次性进阶。

  二、教学内容与学情分析

  （一）教学内容深度解析

  本课时内容隶属于化学学习的起始阶段，是学生系统接触化学实验操作的“奠基课”。从知识结构看，它上承“化学实验的基本操作（药品取用）”，下启后续所有涉及加热、装置搭建的实验探究活动，是化学实验能力链条中不可或缺的核心环节。教学内容并非孤立操作点的堆砌，而是一个有机整体：

  1.物质的加热：重点学习酒精灯的使用和固体、液体的加热方法。其深层知识是能量传递（外焰温度最高）、材料科学（仪器材质如玻璃的受热性能）与安全规范（防止炸裂、着火）的交叉。学生需理解“为何如此操作”，例如，为什么试管加热要预热？为什么液体体积不能超过1/3？这涉及到热膨胀系数、暴沸等物理和化学原理。

  2.仪器的连接：重点学习玻璃导管的连接、橡皮塞的塞入、整套简单装置的组装与气密性检查。其本质是训练学生的空间想象能力、逻辑顺序思维和系统可靠性验证能力。气密性检查是一个经典的“利用气压差形成现象（水柱或气泡）”的科学方法应用实例。

  3.仪器的洗涤：重点学习洗涤方法、洁净标准及废液处理。它蕴含了物质溶解（水洗）、化学反应除迹（酸、碱、溶剂洗）、以及绿色化学（少量、循环、分类处理）的初步思想，是培养学生实验后素养和环保责任感的关键环节。

  三项内容共同构成了一个完整的“实验准备-实施-整理”闭环，是本单元“认识化学实验”主题下的核心技能载体。

  （二）学情现状精准研判

  授课对象为九年级上学期学生，其认知与技能基础具有以下特点：

  优势与机遇：学生在小学科学及八年级物理课程中，对热现象、力与运动（气压）已有初步感性认识；在生活中对“加热”、“连接”、“清洗”有丰富经验；处于九年级初始阶段，对化学实验怀有强烈的好奇心和操作欲望；初步具备了小组合作学习的习惯。

  挑战与障碍：1.前概念与科学概念冲突：学生对“热”的认知可能停留在生活经验（如锅底中心最热），与酒精灯“外焰温度最高”需要建构；对“干净”的标准模糊（肉眼看不见即可），与化学仪器“水不成股流下”的洁净标准存在认知差距。2.技能零基础与规范高要求之间的矛盾：学生首次接触成套化学玻璃仪器，手部精细动作与操作规范性几乎为零，极易出现用力不当导致仪器破损、操作顺序错误导致效率低下或安全问题。3.意识缺失：安全意识、环保意识、程序意识普遍薄弱，容易忽视操作的细节和后续整理工作。4.心理因素：部分学生可能因害怕失败或担心危险而产生畏难情绪，而另一部分学生可能因过度兴奋而忽视安全规程。

  因此，教学设计需充分激活学生已有经验，通过直观演示、慢动作分解、正误对比、模拟演练等方式化解技能学习难点，通过设置富有挑战性又具安全性的任务激发探究兴趣，并通过持续的反思与评价促进严谨态度的养成。

  三、素养导向的教学目标

  基于以上分析，设定如下三维融合的核心素养发展目标：

  1.知识与技能：能准确复述酒精灯的使用方法和注意事项；能独立、规范地完成试管（盛放固体或液体）的加热操作；能正确连接玻璃导管与橡胶管、橡胶塞，并组装一套简单装置（如制取氧气简易装置），掌握检查装置气密性的基本原理与操作；能根据污物性质选择合适方法洗涤常见玻璃仪器，并判断其洁净程度。

  2.过程与方法：经历“观察教师演示→模拟练习→任务驱动实践→反思改进”的完整技能习得过程；在完成“搭建并检验一个加热反应装置”的综合性任务中，体验实验方案设计与实施的程序性思维；通过小组讨论“异常现象”（如加热试管破裂、气密性检查失败）的原因，发展分析问题、基于证据推理的能力。

  3.情感·态度·价值观：深刻认识规范、安全操作是进行一切化学实验探究的底线和前提，树立强烈的实验安全意识和自我保护意识；通过洗涤环节体会实验台面整洁、仪器归位、废物妥善处理的重要性，初步养成严谨求实、清洁有序的科学实验习惯和绿色环保的责任感；在协作完成任务的过程中，增强团队沟通与合作意识。

  四、教学重难点剖析

  教学重点：酒精灯的安全使用与火焰层次的辨识；固体、液体加热的正确操作方法及原理；装置气密性检查的原理与操作。

  （确立依据：这些操作是后续绝大多数化学实验的通用基础，其规范性直接决定实验成败与人身安全，必须作为技能核心予以强化。）

  教学难点：加热试管时手持位置的稳定性与均匀预热动作的协调；装置气密性检查中“形成密闭体系”与“创设温度/气压差”两个关键步骤的逻辑理解与连贯操作；将零散的操作要点整合为有序、高效的实验程序。

  （突破策略：对于操作难点，采用“视频慢放-分步模仿-手持器械负重练习”的阶梯训练法；对于原理难点，设计“对比实验”（如预热与不预热对试管的影响）和“可视化比喻”（如将装置比喻为可伸缩的气球）帮助理解；对于程序整合难点，通过“任务清单”和“流程框图”提供思维支架。）

  五、教学资源与仪器试剂准备

  （一）教师演示台：多功能实物投影仪（连接高清摄像头）、交互式电子白板、标准化学实验台。演示用：酒精灯、火柴、坩埚钳、石棉网、试管（多支）、试管夹、铁架台（带铁夹）、烧杯、量筒、玻璃导管、橡胶管、带孔橡胶塞、塑料洗瓶、试管刷、废物缸。试剂：蒸馏水、硫酸铜晶体（蓝色）、无水氯化钙（白色，模拟固体加热）、少量植物油（模拟油污）。

  （二）学生分组（4人一组）：每组配备实验篮，内含：酒精灯1盏、火柴1盒、试管（18×180mm）3支、试管夹1个、铁架台（带铁夹）1套、烧杯（100mL）1个、玻璃导管（直角、直形各1）2根、橡胶管（短）1段、带单孔橡胶塞1个、塑料洗瓶1个、试管刷（大小合适）1个、表面皿1个、抹布1块。公用：蒸馏水瓶、回收废液的大烧杯、固体废弃物回收盒。

  （三）数字化资源：自制微视频（《酒精灯的奥秘：三层火焰的温度之谜》、《一步之错：试管加热常见错误集锦》、《神秘的“气泡”与“水柱”：气密性检查原理揭秘》）、交互式仿真软件（虚拟实验：组装加热装置并检查气密性）、课堂即时评价反馈系统（如平板电脑或答题器）。

  六、教学过程实施详案

  （一）情境凝练，任务驱动——叩响探究之门（预计时间：8分钟）

    师：（利用实物投影展示一张精美的化学实验装置图，例如实验室制取氧气的简易装置）同学们，请看这幅图。这套精密的“仪器装置”像不像工程师搭建的一座微型化学反应“工厂”？要让它安全、高效地运转起来，为我们生产出需要的“产品”（新物质）或传递出重要的“信息”（现象、数据），我们必须成为合格的“建造师”和“操作工”。上节课我们学习了如何“取材”（药品取用），今天，我们将学习三项更核心的建造与操作技艺：如何安全地提供能量（加热），如何牢固地拼接管道（连接），以及如何在任务完成后让我们的“工厂”焕然一新（洗涤）。现在，我发布本课的核心挑战任务：每个小组需要利用提供的器材，成功搭建一套可用于“加热固体并可能产生气体”的简易装置，并通过权威检测——气密性检查。你们有信心接受挑战吗？

    生：（齐声）有！

    师：很好！但工欲善其事，必先利其器。挑战之前，我们必须先精通我们的“工具”。让我们首先从化学实验室中最常见的能量源——酒精灯开始。

  （二）探微知著，夯实基础——解密加热之道（预计时间：22分钟）

  环节1：酒精灯——驯服火焰

    1.结构初识与安全警示：教师手持酒精灯，请学生观察并说出各部位名称（灯壶、灯帽、灯芯）。随即，表情严肃地强调安全“红线”：绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精；绝对禁止用一盏酒精灯去点燃另一盏；熄灭时必须用灯帽盖灭两次（盖灭后提起再盖一次，防止负压导致下次难开），严禁用嘴吹灭。通过讲述真实安全事故案例，强化安全意识植入。

    2.火焰层次探究（科学探究微型化）：提出问题：“酒精灯的火焰各处温度都一样吗？我们如何用实验证明？”引导学生回忆或猜想。教师演示“火柴梗平放快速穿越火焰中部”的实验，请学生观察火柴梗碳化最严重的部位。学生通过观察（实物投影特写）清晰看到两端碳化，中间部分几乎无变化。引导得出结论：外焰温度最高，加热时应用外焰。播放微视频《酒精灯的奥秘》，从燃烧化学（充分接触氧气）角度解释三层火焰温度差异的原因，实现“宏观现象-微观解释”的链接。

    3.学生模拟练习：学生进行“空载”练习：取放灯帽、用火柴点燃、尝试用灯帽盖灭。教师巡视，纠正“手抖”、“盖灭动作犹豫”等细节。

  环节2：加热操作——与仪器共舞

    1.加热固体（以烘干少量硫酸铜晶体为例）：教师演示。关键点分解讲授：①试管夹夹持位置（距试管口约1/3处，自下而上套入，夹在试管中上部）；②试管口方向（略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管）；③预热方法（先使试管底部在火焰上方来回移动，俗称“晃管预热”）；④集中加热部位（固体药品处，固定在外焰处加热）。演示后，播放《一步之错》微视频片段，展示“试管口朝天”、“不预热直接集中加热”、“试管夹夹在底部”等错误操作及可能后果（试管炸裂、药品喷出）。强烈的视觉对比加深正确操作印象。

    2.加热液体（以加热约2mL水为例）：教师演示。与固体加热对比讲解不同点：①液体体积不超过试管容积1/3（防暴沸溅出）；②试管夹夹持位置可稍高；③加热时，试管与桌面约成45°角，管口切勿对着自己或他人；④加热过程中保持试管平稳，并不断上下移动（防止局部过热暴沸）。同样结合视频错误案例强化。

    3.学生分组实践：任务一：用试管夹夹持空试管，模拟固体加热的预热和加热动作（不点火）。任务二：在试管中加入约2mL水，在教师监督下，实际点燃酒精灯，完成对水的加热至微沸（强调观察现象：气泡产生）。教师巡回指导，重点关注：试管夹使用是否规范、预热动作是否到位、加热液体时试管角度和移动是否协调、安全意识（管口方向）是否牢记。每组指定一名“安全监督员”。

  （三）逻辑建构，系统整合——巧接密闭之器（预计时间：25分钟）

  环节1：从零件到组件——连接技术

    师：能量问题解决了，现在来搭建我们的“工厂管道”。连接，讲究的是“稳、准、柔”。

    1.玻璃管与橡胶管/塞的连接：教师演示“润湿、旋转、插入”六字诀。强调玻璃管口必须烧圆（课前检查），用水或甘油润湿起润滑作用，手持玻璃管近端，用布包裹，边旋转边缓慢插入，防止折断刺伤。让学生练习连接一段橡胶管和两小段玻璃管。

    2.橡胶塞塞入试管：演示手持试管位置（靠近管口）、塞子旋转压入的巧劲。解释为何不能直直硬压（易压碎试管底）。

  环节2：气密性检查——验证系统的可靠性

    这是本课思维含金量最高的环节。

    1.原理探究：教师提出问题：“我们如何知道这套连接好的装置是‘不漏气’的，是一个合格的密闭系统呢？”引导学生思考生活中的类似场景：检查自行车轮胎是否漏气（按一按、听一听）、吸盘挂钩是否能吸住（排出空气）。引出核心思想：创造一个内部的压力变化，观察外部是否有补偿现象（进气或出气）。

    2.方法建模：教师组装一套“试管-带导管单孔塞-橡胶管-导管末端浸入烧杯水中”的装置。演示“热胀冷缩法”检查气密性：首先，将导管末端浸入水面下（形成液封，关闭出口）；然后，用手掌紧握试管外壁（对体系加热，内部空气受热膨胀）。请学生观察现象（导管口有气泡冒出）。松手后（体系冷却，内部空气收缩），观察现象（烧杯中的水倒吸入导管形成一段水柱）。引导学生用语言描述每一步操作与对应的现象及原理。播放微视频《神秘的“气泡”与“水柱”》，用动画形式动态展示内部空气分子运动（受热运动加剧、体积膨胀；冷却运动减弱、体积收缩），导致气压变化，从而驱动气泡或水柱产生。

    3.认知冲突与深化：教师提问：“如果一开始导管末端没有浸入水中，或者手没有握紧试管，会看到现象吗？为什么？”“如果松开手后，水柱不能保持，说明什么问题？”通过这些问题，引导学生理解操作的完整性和现象的可逆性是判断气密性良好的双重标准。

    4.学生挑战任务：各小组开始尝试搭建本课核心任务要求的装置（试管+带导管橡胶塞），并对其进行气密性检查。教师巡视，重点辅导连接不紧密的小组，并引导成功的小组总结“成功关键点”。此阶段允许失败，鼓励组内分析失败原因（如塞子没塞紧、手握位置不对导致温升不够、导管口未液封等）并重试。

  （四）善始善终，素养内化——践行绿色之洗（预计时间：15分钟）

  环节1：洗涤的意义与标准

    师：一个优秀的“建造师”和“操作工”，不仅能把装置建好、用好，还应在任务结束后让一切恢复如初，为下一次实验做好准备。这就是洗涤。化学仪器的“干净”有特殊标准：洗过的玻璃仪器内壁，水应均匀附着，形成一层薄而均匀的水膜，既不聚成水滴，也不成股流下。教师用一支洗净的试管和一支沾有植物油的试管演示对比，让学生直观理解该标准。

  环节2：洗涤的方法与智慧

    1.常规水洗：演示使用试管刷在盛有水的试管内“旋转或上下移动”刷洗，强调不要用力过猛戳破管底。学生立即清洗刚才加热过水的试管。

    2.对症下药：提出实际问题：“如果内壁附着了不溶于水的油污，该怎么办？”引导学生从“溶解”和“化学反应”角度思考。教师演示“油脂的清洗”：先用药匙取少量碳酸钠粉末加入油污试管，再加入热水，振荡后刷洗，观察效果。简介原理（碳酸钠溶液呈碱性，可乳化、皂化油脂）。再简介其他常见污迹处理（如碘用酒精洗，碱性物质用稀盐酸洗等），渗透“性质决定方法”的化学思想。

    3.废物处理与整理：这是培养社会责任感的落脚点。强调：①清洗废液必须倒入指定的废液回收桶，不能直接倒入水槽；②清洗后的仪器应倒置在指定的试管架或晾干架上；③整理实验台，将试剂、仪器放回原位，擦净台面。组织学生进行全面的“终结整理比赛”，评选“最佳整洁小组”。

  （五）总结提升，评价反馈——构筑认知之网（预计时间：10分钟）

    1.结构化总结：教师引导学生以思维导图形式共同回顾本课三大核心操作。中心主题为“基础实验操作”，一级分支为“加热”、“连接”、“洗涤”。每个分支下细化关键要点、原理及注意事项。例如“加热”分支下可延伸：工具（酒精灯-外焰）、对象（固体-口略下倾、液体-45°角防暴沸）、关键（预热）等。

    2.综合性应用反思：提问：“回顾我们开头的挑战任务，要成功搭建并通过检验一个加热固体的装置，需要综合运用今天哪些知识和技能？操作顺序应该如何优化？”引导学生在脑海中“复盘”整个流程，强化程序性思维。

    3.多维评价：

      过程性评价：教师根据巡视记录，点评各组在实践中的亮点（如操作特别规范的小组、善于合作分析失败原因的小组、整理最彻底的小组）。

      成果性评价：通过课堂反馈系统发布几道选择题，如：“下列加热试管内液体的操作图示中，正确的是（）”；“检查装置气密性时，手刚握住试管，导管口就有气泡冒出，这能说明（）A.装置一定不漏气B.装置一定漏气C.无法判断”。即时统计正确率，针对性解惑。

      表达性评价：请1-2个小组代表分享他们在气密性检查中从失败到成功的经验教训。

  （六）分层拓展，引向纵深——铺设探究之路

    基础作业：绘制本课知识技能要点图谱；完成同步练习册上相关基础题目。

    实践作业：在家安全环境下（如厨房，在家长监督下），尝试用玻璃杯、吸管、水盆等物品，模拟“气密性检查”的原理，并向家人解释。

    探究作业（选做）：查阅资料，了解除了“热敷法”，还有哪些检查装置气密性的方法（如液差法、注射器推拉法等），并简述其原理。思考：如果被加热的试管需要固定在铁架台上，操作步骤应如何调整？

  七、教学反思与特色创新（预设）

  （一）预期成效与反思点

    本设计通过“大任务驱动、小步骤夯实、原理贯穿始终”的策略，预期能有效激发学生学习兴趣，显著提升基础操作的规范性与理解深度。特别是将气密性检查从“步骤记忆”升格为“原理探究”，有望攻克传统教学的难点。反思点可能在于：课堂时间极其紧凑，教师对各小组的个性化指导可能受限；部分动手能力较弱的学生在有限时间内可能无法完全熟练所有操作，需在后续实验课中持续关注与强化。

  （二）特色创