初中九年级化学：第三章第三节“元素”第一课时教学设计

初中九年级化学：第三章第三节“元素”第一课时教学设计

  一、教学理念与设计依据

  本教学设计以发展学生化学学科核心素养为根本宗旨，遵循《义务教育化学课程标准（2022年版）》的基本理念，深度融合建构主义学习理论与“从生活走向化学，从化学走向社会”的课程思路。设计以“大概念”统摄，将“元素”这一核心概念置于“物质组成与结构”这一学科大概念之下进行构建，旨在引导学生经历从宏观现象到微观本质、从具体物质到抽象概念的思维跃迁。教学过程注重科学探究与实践，通过精心设计的实验、模型、讨论与数字化工具，促进学生对元素概念的深度理解，建立元素观、分类观和守恒观，并体会化学符号系统（元素符号）作为国际通用化学语言的重要价值，为后续学习物质分类、化学式与化合价奠定坚实的认知基础。

  二、教学背景与学情分析

  本节课是学生在学习了分子、原子、离子等微观粒子概念，初步了解物质构成的基础上，首次系统、正式地建立“元素”这一宏观概念。学生已具备的认知包括：知道物质由微观粒子构成；原子是化学变化中的最小粒子；原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。然而，学生尚处于从宏观感性认识到微观理性认识的过渡阶段，常常混淆“原子”与“元素”两个概念，难以理解“一类原子”的抽象含义，对元素符号的学习易停留在机械记忆层面。九年级学生思维活跃，好奇心强，具备一定的抽象思维和逻辑推理能力，乐于参与实验和讨论。因此，教学设计需通过创设真实、富有启发性的情境，搭建恰当的认知阶梯，帮助学生实现概念的跨越。

  三、教学目标

  基于课程标准、教材内容与学情分析，确定本课时教学目标如下：

  （一）知识与技能

  1.理解元素的概念，知道元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。

  2.能区分元素与原子的概念，明确二者的联系与区别。

  3.了解地壳中、生物细胞中含量较多的几种元素。

  4.认识元素符号，记住常见元素的名称和符号，了解元素符号的含义。

  （二）过程与方法

  1.通过对“不同物质中是否含有相同原子”的探究活动，学习比较、归纳、概括的科学思维方法，自主建构元素概念。

  2.通过绘制概念关系图、对比表格，学习运用比较和辨析的方法厘清相近概念。

  3.通过阅读资料、观看影像，学习从多种渠道获取和加工信息的方法。

  （三）情感·态度·价值观

  1.通过了解元素与人体健康、社会发展（如半导体材料中的硅）的关系，感受化学与生活的密切联系，体会化学的价值。

  2.通过元素概念的建立过程，体验科学概念的抽象性与概括性，培养严谨求实的科学态度。

  3.通过对元素周期表（初步接触）的观察，感受宇宙物质组成的统一性与规律性之美，激发探索物质世界的兴趣。

  四、教学重点与难点

  （一）教学重点

  1.元素的概念。

  2.元素与原子的区别与联系。

  （二）教学难点

  1.从宏观和微观两个角度理解元素的概念。

  2.对“一类原子”含义的理解，即元素是一个基于原子核内质子数的分类概念。

  五、教学准备

  （一）教师准备

  1.多媒体课件：包含元素发现史微视频、地壳及人体元素分布动态图、不同物质（氧气、水、二氧化碳、高锰酸钾等）的微观结构动画、元素周期表（简版）高清图。

  2.实验器材与药品：电解水装置（霍夫曼电解器或自制简易装置）、木炭、氧气瓶、澄清石灰水、氧化汞受热分解实验装置（动画或视频演示，因安全性考虑）、分子结构模型（球棍模型，用于搭建O2、H2O、CO2等）。

  3.学习任务单（包含探究活动指引、概念对比表格、分层练习等）。

  4.印制常见元素名称与符号卡片（可做成“化学扑克牌”用于游戏）。

  （二）学生准备

  1.复习原子结构的相关知识，特别是质子数与原子种类的关系。

  2.预习教材相关内容，思考“什么是元素？”并记录疑问。

  3.分组（4-6人一组），选定组长、记录员、发言人等角色。

  六、教学实施过程（详细阐述）

  （一）情境激疑，锚定主题（预计时间：8分钟）

    教师活动：播放一段精心剪辑的短片，内容从浩瀚宇宙星云（元素合成的摇篮）切换到地球上壮丽的自然景观（山川、海洋、生物），再到日常生活中琳琅满目的物品（金属制品、塑料、食品），同时配以画外音：“从遥远的星辰到我们自身，从巍峨的高山到呼吸的空气，这丰富多彩的世界是由什么基本成分构成的？古代哲学家认为万物由‘金、木、水、火、土’等元素组成，而现代化学告诉我们，组成物质的基本成分是——元素。”随后，课件定格呈现两个问题：1.什么是化学元素？2.我们身边的物质究竟由哪些元素组成？

    学生活动：观看短片，感受物质世界的统一性与多样性，被宏大的主题所吸引，产生强烈的认知冲突（古代元素观vs.现代化学元素观）和探索欲望。针对教师提出的两个核心问题，进行初步的思考和简短的小组交流，分享自己的前概念和疑问。

    设计意图：通过宏大的、跨学科的视角（天文学、地理学、生命科学）创设情境，迅速吸引学生注意力，将“元素”这一概念置于广阔的时空和认知背景中，凸显其作为物质组成基本单元的根本性地位。设疑导入，明确本课的核心学习任务。

  （二）实验探究，初建概念（预计时间：15分钟）

    教师活动：提出驱动性问题：“我们已知水由水分子构成，氧气由氧分子构成。那么，水中的‘氧’和氧气中的‘氧’，是同一回事吗？”引导学生回忆水的电解实验：通电后，两支玻璃管内分别收集到什么气体？如何检验？（学生答：氢气、氧气）。追问：“氧气中的氧来自哪里？”（学生能答：来自水）。再问：“水分子（H2O）中有氧原子，氧气分子（O2）中也有氧原子。电解过程中，水分子破裂，氧原子重新组合成氧分子。那么，反应前后，氧原子的种类改变了吗？”引导学生聚焦于“氧原子”本身。

    学生活动：回顾电解水实验的现象与结论，在教师问题链的引导下，进行推理：反应前，氧原子存在于水分子中；反应后，氧原子存在于氧气分子中。原子是化学变化中的最小粒子，所以反应前后，氧原子本身（其原子核，特别是质子数）没有改变。

    教师活动：利用分子结构模型，让学生分组搭建水分子和氧气分子模型，并从模型中拆解出“氧原子”部件（通常用红色小球代表氧原子）。让学生直观看到，无论是来自水还是来自氧气，代表氧原子的小球是相同的。同时，展示氧化汞受热分解生成汞和氧气的微观动画（历史意义重大，拉瓦锡实验），再次强化“不同物质中可含有相同的原子种类”这一事实。在此基础上，教师给出定义：“像这样，质子数（即核电荷数）相同的一类原子，我们就将其归为同一种元素。因此，水中的氧和氧气中的氧，都属于同一种元素——氧元素。”

    学生活动：动手组装和拆解模型，进行具身认知，直观感知“相同原子”的含义。观看动画，巩固认知。聆听并初步理解元素定义，重点抓住“质子数相同”、“一类原子”这两个关键词。

    设计意图：从学生已有的实验经验（电解水）出发，通过问题链引导思维层层深入，从宏观现象（生成氧气）追溯到微观本质（氧原子未变）。模型操作与动画演示将不可见的微观过程可视化，有效突破“一类原子”的理解难点。通过具体实例（氧元素）初步建立元素概念，符合从特殊到一般的认知规律。

  （三）深化辨析，构建网络（预计时间：12分钟）

    教师活动：概念初步建立后，立即引导学生进行辨析与深化。提出问题组：1.“元素是‘一类原子’，那么‘一个原子’能否称为元素？”（辨析个体与集合的关系）。2.“我们常说‘物质由元素组成’，又常说‘物质由分子、原子、离子等微粒构成’，这两种说法矛盾吗？”（搭建宏观组成与微观构成的桥梁）。3.“以碳元素为例，它可以存在于金刚石、石墨、木炭、二氧化碳等不同物质中，这些物质中碳原子的质子数都是多少？”（强化分类标准）。组织学生小组讨论，并尝试用自己的语言描述元素与原子的关系。

    学生活动：围绕教师提出的问题展开热烈讨论。在讨论中认识到：元素是总称、宏观概念，用于描述物质的组成，只论种类不论个数；原子是微粒、微观概念，用于描述物质的结构或化学反应，既论种类也论个数。物质由元素组成（宏观），物质由微粒构成（微观），二者是不同角度描述物质。通过查阅资料或回忆，确认碳原子质子数为6，所有质子数为6的原子都属于碳元素。

    教师活动：总结讨论，并引导学生共同完成一个概念关系图的板书或课件生成。例如：

    宏观视角：物质→由→元素组成（描述：物质是宏观的，元素是宏观的集合概念）

    微观视角：物质→由→分子/原子/离子等微粒构成（描述：微粒是微观的个体）

    关联桥梁：元素是质子数相同的一类原子的总称。原子是体现元素性质的基本微粒。

    进一步举例：铁元素与铁原子。一块铁（物质）含有铁元素（宏观组成），由铁原子构成（微观构成）。提到铁元素，指的是所有质子数为26的原子的集合；提到一个铁原子，指的是一个具体的微粒个体。

    设计意图：此环节是本节课思维训练的核心。通过精心设计的辨析性问题，引发认知冲突，促使学生深入思考，自主厘清两个易混淆的核心概念。小组讨论促进观点碰撞和语言表达。构建概念关系图（思维可视化）有助于学生将零散的知识结构化、网络化，形成稳定的认知图式，从根本上突破教学难点。

  （四）联系实际，感知存在（预计时间：5分钟）

    教师活动：过渡：“我们知道了元素是什么，那么元素在哪里？以何种形式存在？”展示“地壳中元素含量分布图（饼状图）”和“人体中元素含量分布图”。引导学生观察并回答：1.地壳中含量前四位的元素是？2.人体中含量最多的元素是？含量最多的金属元素是？介绍与健康密切相关的元素如钙、铁、锌、碘等。简要提及“微量元素”概念。

    学生活动：阅读图表，提取关键信息：地壳中氧、硅、铝、铁含量最多；人体中氧、碳、氢、氮含量最多，钙是人体含量最多的金属元素。联系生活实际，讨论缺钙、缺铁、缺碘可能导致的健康问题。

    设计意图：将抽象概念与具体事实相联系，让学生感知元素是真实、普遍存在的，就存在于我们周围乃至我们身体内。通过阅读科学图表训练信息获取能力。联系生活与健康，体现化学的学科价值，激发学习兴趣，渗透健康教育。

  （五）符号引入，解读意义（预计时间：10分钟）

    教师活动：“元素有100多种，为了方便交流和研究，需要一套国际通用的‘姓名牌’——元素符号。”介绍元素符号的历史渊源（源自拉丁文名称），强调其国际性和规范性。展示“氧”、“氢”、“碳”、“铁”、“铜”等常见元素的拉丁文名称、中文名称和符号的对照。重点讲解元素符号的书写规则：“一大二小”（第一个字母大写，第二个字母小写）。通过对比错误写法（如CO、Ca）与正确写法（Co、CA？应为Ca）进行强化。

    学生活动：模仿书写教师示范的元素符号，同桌互相检查书写是否规范。利用准备好的“元素卡片”进行“看谁找得快”游戏：教师说元素名称，学生举起相应符号卡片；或教师展示符号，学生说出名称。

    教师活动：在学生会读会写的基础上，深入解读元素符号的化学意义。以“Fe”为例，通过问题引导：1.“Fe”表示什么？（表示铁元素）。2.“Fe”能否表示一个铁原子？（可以）。3.那么“2Fe”表示什么？（表示两个独立的铁原子）。强调：元素符号既有宏观意义（表示一种元素），也有微观意义（表示这种元素的一个原子）。这是化学符号“宏观-微观”双重表征的典型体现。

    学生活动：理解并记忆元素符号的双重含义。通过练习巩固：说出“N”、“3P”、“Cl”等符号表示的意义。

    设计意图：将元素符号的学习从机械记忆转化为有意义的理解。通过历史介绍增加文化底蕴，通过书写游戏增加趣味性和参与度。重点阐明了元素符号的化学意义，这是化学语言学习的起点，为后续化学式、化学方程式的学习铺平道路，培养了学生的“符号表征”核心素养。

  （六）拓展视野，初窥规律（预计时间：5分钟）

    教师活动：向学生展示一张简化的元素周期表（可突出前20号元素）。讲述门捷列夫发现周期律的故事，强调这张表是化学的“地图”和“总纲”。引导学生观察：1.表中有多少种元素？（目前已知118种，自然界存在约90种）。2.元素符号在表中的排列是否有规律？（有，按原子序数即质子数递增排列）。3.找找看，哪些元素你已认识？它们位于表的什么位置？（如H、O、C在右上角非金属区域，Na、Mg、Al、Fe在左侧金属区域）。简单介绍“周期”和“族”的划分，但不做深入要求。

    学生活动：怀揣着好奇与敬畏之心观察元素周期表，寻找已知元素，感受其排列的秩序与美感。聆听科学史故事，体会科学发现的艰辛与伟大。

    设计意图：此环节是“点睛之笔”和“伏笔之设”。让学生对元素世界有一个整体、有序的概览，打破元素符号学习的孤立感，感受化学学科内在的系统性和规律性之美。科学史教育能培养学生勇于探索的科学精神。初步接触周期表，为整个中学阶段的化学学习埋下伏笔，激发持续探索的欲望。

  （七）归纳总结，升华认知（预计时间：3分钟）

    教师活动：引导学生回顾本节课的学习历程，以思维导图的形式共同总结核心内容：1.元素的概念（是什么？标准？）。2.元素与原子的区别联系（个体与集合，微观与宏观）。3.元素的分布（地壳、人体）。4.元素符号（书写、意义）。并提问：“学完本节课，你对‘世界是由元素组成的’这句话是否有更深的理解？”

    学生活动：跟随教师梳理，复述或补充关键点，构建自己的知识体系。思考并尝试回答总结性问题，从更高的视角回看本节课所学。

    设计意图：通过系统总结，将零散知识点整合，强化记忆，提升认知结构。最后的反思性问题促使学生将具体知识升华为化学基本观念（元素观），实现从知识到观念的跨越。

  （八）分层练习，评价反馈（预计时间：7分钟，可部分作为课后作业）

    教师活动：发放分层练习任务单。

    A层（基础巩固）：①判断下列说法是否正确并改正：“水是由氢元素和氧元素组成的。”“水是由两个氢元素和一个氧元素构成的。”②写出下列元素的符号：碳、钠、镁、铝、硫、氯、钾、钙。③说明“O”和“2O”表示的意义。

    B层（能力提升）：④已知某原子核内有8个质子，它属于______元素。地壳中含量最多的该元素形成的单质是______。⑤从宏观和微观两个角度解释“二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的”。

    C层（拓展应用）：⑥查阅资料，了解“同素异形体”（如金刚石、石墨、C60）的概念，并用本节课学到的元素观点解释它们为什么都属于碳元素。⑦写一篇小短文（100-150字），想象如果地球上没有“硅”元素，我们的世界（从电子设备到建筑材料）会有什么不同？

    学生活动：根据自身情况完成练习。教师巡视，进行个别指导。小组内可互评A、B层练习。

    设计意图：设计分层、开放的作业，尊重学生个体差异，满足不同发展需求。基础题巩固概念和符号；能力题训练概念应用和多重表征；拓展题引导学生进行项目式学习和跨学科思考，培养创新精神和解决实际问题的能力。练习过程也是重要的形成性评价手段。

  七、板书设计（纲要式）

    第三节元素

    一、元素：质子数（核电荷数）相同的一类原子的总称。

      ——宏观概念，只论种类，不论个数。

    二、元素vs.原子

        元素     原子

      区别：宏观、集合概念 微观、个体概念

        论种类     论种类和个数

      联系：元素是原子的统