初中九年级科学《金属》核心素养教学设计

初中九年级科学《金属》核心素养教学设计

一、教学目标与核心素养锚定

基于《义务教育科学课程标准（2022年版）》及华东师大版九年级教材特点，围绕“物质的结构与性质”、“物质的变化与化学反应”等学科核心概念，本课时的教学目标旨在全面培养学生的科学核心素养，具体分解如下：

（一）科学观念

1【重要】引导学生通过观察、实验与生活经验归纳，建立起“金属具有共同的物理性质（如导电性、导热性、延展性、金属光泽等），但不同金属在颜色、硬度、密度等方面又存在个性差异”的辩证观念。

2【非常重要】【核心】深刻理解“物质的性质决定其用途，用途体现物质的性质”这一化学学科核心思想。能结合具体生活实例和生产实际（如浙江发达的制造业、五金产业），解释为何某种金属或合金被选用于特定场景。

3【基础】初步建立“合金”的概念，认识到通过熔合不同金属（或非金属）可以改变材料性能，突破纯金属在性能上的局限，感受材料科学对人类文明进步的推动作用。

（二）科学思维

1【重要】培养运用观察、比较、分类等方法处理信息的能力。能够从图片、图表、实验现象中提取有效信息，分析归纳出金属的共性与特性。

2【非常重要】【难点】发展“证据推理与模型认知”思维。在探究金属物理性质的实验中，能够运用控制变量法设计实验方案，并能基于实验现象推理论证金属的某项性质。例如，通过导热性实验的设计，强化变量控制的意识。

3【高频考点】通过对比纯金属与合金的性能差异（如硬度、抗腐蚀性），培养学生的比较思维，并能用辩证的眼光看待材料的优劣。

（三）探究实践

1【基础】通过观察金属样品，初步学会运用多感官（视觉、触觉，在安全范围内）获取信息的方法。

2【非常重要】通过小组合作设计并完成“验证金属导热性”等探究实验，经历“提出问题—设计方案—进行实验—收集证据—解释论证—交流评价”的科学探究过程，提升实验操作技能与合作沟通能力。

3能够独立阅读教材及资料，提取关于铁、铜、铝、钛等金属的性质及合金用途的关键信息，培养自主学习能力。

（四）态度责任

1【热点】通过对金属资源（特别是浙江地区常见的有色金属）及其回收利用价值的探讨，树立节约资源、保护环境的可持续发展意识与社会责任感。

2通过介绍我国及浙江省在金属材料（如不锈钢、特种合金）领域的成就，增强民族自豪感和科技报国的使命感。

3培养严谨求实、持之以恒的科学态度，以及在实验设计中乐于思考、敢于创新的精神。

二、教学重点与难点

（一）【重要】教学重点

1金属的物理共性（导电性、导热性、延展性、金属光泽）及常见金属（铁、铜、铝）的特性。

2合金的概念及其与纯金属的性能差异（硬度增大、熔点降低）。

（二）【难点】教学难点

1运用“物质性质决定用途”的观念解释生活中的相关现象。

2在实验探究中，理解并应用控制变量法设计实验方案。

三、教学准备

（一）教师准备

1多媒体课件（PPT）：包含精美的金属制品图片（如杭州亚运会场馆、龙泉宝剑、永康五金制品）、金属微观结构动画、实验步骤图示、合金用途视频等。

2实验器材（分组实验，每组一套）：铁片、铜片、铝片、塑料片、木片、酒精灯、火柴、坩埚钳、导线、小灯泡、电池、砂纸、热水、烧杯、蜡烛、凡士林、铁钉、铜丝、铝丝、不锈钢片（合金）、纯铁片、纯铝片。

3导学案：包含预习任务、实验记录表格、课堂思考题、当堂评价习题。

（二）学生准备

1预习教材第3章第1节内容，观察生活中的金属制品，思考其材质与用途的关系。

2分组，选定组长、记录员、发言人。

四、教学实施过程（核心环节）

（一）【情境导入】“浙”里金属，点亮生活——约5分钟

【教师活动】展示一组极具浙江地方特色的金属制品高清图片或短视频：杭州国家版本馆的青瓷屏扇（金属结构）、绍兴柯桥的中国轻纺城中的金属机械、永康中国科技五金城的琳琅满目的五金产品（如锅具、工具）、义乌小商品市场中的金属饰品、传统工艺龙泉宝剑等。提出问题：“同学们，这些精美的物件都离不开一种重要的材料——金属。为什么金属在我们的生活中无处不在？它们究竟有哪些独特的本领？今天，就让我们一起走进金属的世界，揭开它们神秘的面纱。”

【学生活动】观看图片/视频，被精美、熟悉的物品所吸引，产生好奇心和探究欲。思考并尝试回答教师提出的问题，进入学习状态。

【设计意图】从学生熟悉的浙江地方特色产业和景观入手，创设真实、亲切的情境，迅速拉近学生与学习内容的距离，激发学习兴趣，点明本节课的主题——金属。

（二）【任务驱动】初识金属，探寻共性——约15分钟

1【基础】活动一：观察与归纳——金属的物理共性

【教师活动】为每组学生提供铁片、铜片、铝丝、电线（内部是铜或铝）、不锈钢勺等实物。布置任务：“请大家通过观察（颜色、光泽）、触摸（轻重、光滑度）、尝试简易操作（如弯曲铜丝）等方式，结合生活经验，小组内讨论并归纳出金属有哪些共同的物理性质？”引导学生从颜色、状态、导电性、导热性、延展性等方面进行总结。【非常重要】在此基础上提出问题：“金属有这么多共性，那么我们如何用实验来证明它们具有导电性和导热性呢？特别是导热性，你们能设计一个实验方案来比较铁和塑料的导热能力吗？”

2【难点】活动二：设计与论证——实验方案比拼

【教师活动】引导学生以小组为单位，利用提供的器材（铁棒、塑料棒、热水、烧杯、蜡、凡士林等），设计一个验证金属导热性的实验方案。强调实验设计的【重要】原则：“当我们想探究‘金属的导热性’这个变量时，我们需要控制哪些条件不变？我们怎么比较导热性的强弱？”引导学生关注“控制变量法”和“转换法”（将难以直接观察的导热能力，转换为蜡熔化的快慢或掉落的时间）。

【学生活动】小组热烈讨论，设计实验方案。可能的设计：将等长的铁棒和塑料棒一端用凡士林粘上火柴或蜡块，同时放入热水中，观察火柴或蜡块哪个先掉落；或者将铁棒和铜棒同时加热，比较另一端蜡熔化的速度。

【教师活动】邀请1-2个小组分享他们的设计方案，组织全班同学进行评价和优化，指出方案的优点和可能的改进之处。最后播放规范的实验视频或进行演示实验，验证金属导热性远强于非金属，并引导学生得出结论：金属具有良好的导热性。

【学生活动】观看视频/演示实验，观察现象（铁棒上的蜡很快熔化，而塑料棒上的蜡几乎没变化），得出结论。完善自己的实验记录。

【设计意图】本环节由浅入深，从直观观察到抽象思维，从被动接受到主动设计。通过“活动一”调动学生已有经验，归纳共性；通过“活动二”将学习推向深处，让学生在真实的问题解决中（如何设计实验）体验科学探究的严谨与乐趣，攻克“控制变量法”这一难点，培养科学思维和探究实践能力。在此过程中，【基础】的观察归纳与【非常重要】的实验设计能力均得到落实。

（三）【资料研读】聚焦个性，辨识用途——约12分钟

1【重要】活动三：阅读与提取——常见金属的特性

【教师活动】过渡：“刚才我们认识了金属的‘大同’，但世界上没有两片完全相同的树叶，金属之间也各有‘小异’。正是这些‘小异’，决定了它们千差万别的用途。请同学们自主阅读教材P40-43，并结合PPT上的资料卡，以小组为单位，完成导学案上的表格，归纳铁、铜、铝、钛的个性（颜色、硬度、密度、耐腐蚀性等）。”

【PPT展示】简明扼要地列出铁（纯铁质软、银白色、易锈）、铜（紫红色、良好的导电性和延展性、在潮湿空气中生铜绿）、铝（银白色、质轻、有良好的导电性和延展性、表面有致密氧化膜耐腐蚀）、钛（银灰色、质轻、强度高、耐腐蚀，“生物金属”）的核心特性。

【学生活动】阅读教材和资料，提取关键信息，小组内交流补充，完成表格填写。

2【核心】活动四：辩论与应用——谁是最佳“材料”

【教师活动】再次展示“亚运大莲花”（杭州奥体中心体育场）的图片，抛出核心驱动问题：“设计师在建造这座宏伟的体育场时，遇到了材料选择的难题。屋顶要轻质高强、耐腐蚀；主体结构要坚固耐用、成本可控。如果让你担任材料顾问，结合刚才我们学到的金属个性，你会为‘大莲花’的屋顶和主体结构分别推荐哪种金属？并说明你的理由（依据）。”组织学生进行小组讨论和观点阐述。

【学生活动】小组内热烈讨论，运用“性质决定用途”的思想进行分析。可能产生争论：有的推荐铝（轻），有的担心铝的强度不够；有的推荐钢（铁合金，坚硬），有的指出纯铁易锈且重。在争论中，学生对单一金属的性能局限性有了深刻认识。

【教师活动】对学生的观点进行点评和引导，适时引出“合金”的概念：“大家说得都很有道理！单一金属往往难以满足所有苛刻的要求。比如纯铝虽轻但不够硬，纯铁虽硬但太重且易锈。那么，有没有一种材料，能集合它们各自的优点呢？这就引出了我们今天要认识的另一类重要材料——合金。”

【设计意图】通过资料研读，锻炼学生信息提取能力，落实【重要】的金属特性知识点。紧接着设置真实的、有挑战性的工程决策问题，将知识学习置于应用情境中，极大地激发了学生的高阶思维，让他们深刻体会到“性质决定用途”这一【核心】观念的实际应用价值，并为下一环节“合金”的学习做好了完美铺垫。

（四）【拓展深化】认识合金，感受智慧——约8分钟

1【基础】活动五：概念构建——什么是合金

【教师活动】结合学生刚才的争论，讲解合金的定义：“将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起，形成的具有金属特性的物质，就是合金。”举例说明：钢是铁和碳等元素的合金；黄铜是铜和锌的合金；青铜是铜和锡的合金。播放合金微观结构示意动画，帮助学生理解为什么合金的性能通常优于纯金属。

【学生活动】聆听讲解，观看动画，理解合金的概念。

2【非常重要】【高频考点】活动六：对比与归纳——合金优于纯金属

【教师活动】分发准备好的材料：纯铝片、铝合金片（或纯铁片、不锈钢片）。布置任务：“请同学们用手掰一掰、用砂纸磨一磨，感受它们的硬度和韧性有何不同？同时，结合教材P44的资料，比较纯金属和合金的熔点。”组织学生进行体验和讨论。

【学生活动】动手操作，真实感受铝合金（或钢）的硬度明显大于纯金属。阅读资料，发现合金的熔点一般低于其组成纯金属。

【教师活动】引导学生归纳出合金与组成它的纯金属相比，性能的主要改变：【非常重要】硬度增大、熔点降低、抗腐蚀性能更好。强调“这是材料科学对人类文明的一大贡献，是古人智慧的结晶，也是现代科技发展的基石。”最后，回到“亚运大莲花”的例子，揭秘：“正如同学们推测和发现的，大莲花的主体结构用的是性能优良的钢（铁碳合金），而它的屋面膜结构，则选用了质轻、耐腐的铝镁锰合金！这正是利用了合金的优越性能。”

【设计意图】通过实物对比实验和数据分析，将抽象的“合金性能优越”这一【高频考点】转化为学生可感知、可验证的亲身体验，加深理解与记忆。再次呼应开头的真实情境，形成闭环，让学生对本节课的知识网络和应用价值有了完整的认识。

（五）【总结提升】回望“金属”，放眼未来——约3分钟

【教师活动】引导学生回顾本节课的学习历程：从探究金属的共性，到了解金属的个性，再到了解性能更优的合金。提问：“通过今天的学习，你最大的收获是什么？除了知识本身，你在科学方法或思想观念上有哪些提升？”

【学生活动】在教师的引导下，总结本节课的知识要点（金属的物理性质、合金）、科学方法（观察、归纳、控制变量法、比较法）以及核心观念（性质决定用途）。分享学习感悟。

【教师活动】对学生的总结进行补充和升华，并留下悬念：“同学们，今天我们研究的是金属的物理性质。那么，金属在化学性质上又有哪些奥秘？为什么有的金属会生锈？有的金属却能‘真金不怕火炼’？它们在化学反应中表现出怎样的‘性格’差异？这将是我们下一节课《金属的化学性质》要探究的内容。同时，金属资源的有限性也要求我们必须思考如何有效地回收和利用它们，这也是我们未来要关注的课题。”布置课后作业。

（六）【当堂评价】链接中考，学以致用——约2分钟

【教师活动】呈现1-2道与本节内容相关的典型题目，特别是体现“性质与用途关系”及“合金性能”的题目，进行即时评价。

【例题1】【基础】下列用途中，主要利用了金属的导热性的是（）A.用铁制成锤子B.用铜制成导线C.用铝制成烧水的水壶D.用金制成首饰

【例题2】【重要】下列关于合金的说法正确的是（）A.合金不属于金属材料B.合金的硬度一般比其组成金属小C.合金的熔点一般比其组成金属低D.合金中只含金属元素

【学生活动】独立思考，回答问题，检验自己的学习效果。

【设计意图】通过即时评价，及时反馈学生对核心知识的掌握情况，强化对【高频考点】的认识，实现“教-学-评”一体化。

五、板书设计

采用结构式板书，条理清晰，重点突出。

初中九年级科学《金属》核心素养教学设计

一、金属的物理性质

（一）共性（所有金属）

1状态：常温下一般为固体（除汞外）

2光泽：有金属光泽

3导电性：良好（导线）

4导热性：良好（锅、壶）

5延展性：良好（拉丝、压成箔）

（二）特性（常见金属）

1铁（Fe）：银白色（纯铁），质软，易锈

2铜（Cu）：紫红色，良好的导电性，耐腐蚀

3铝（Al）：银白色，质轻，表面有致密氧化膜