中学化学教学设计与实践- 课件 5.3实验课教学设计

蜡烛的科学思维[序言]如何提出科学问题？科学探索始于问题提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。爱因斯坦，英费尔德．物理学的进化[M]．上海：上海科技出版社，1962．59．提出问题的重要性科学家的科学研究学生的科学探究活动教师的教学研究能提出哪些问题？如何能使提问全面、有序？观察蜡烛燃烧的现象如何提出问题？——方法与策略观察描述质疑★提出问题“三步曲”观察：按照一定的顺序观察（时间顺序、空间顺序）。描述：用语言详尽描述观察到的现象（语言描述对视觉信息是进一步的认知加工）。质疑：对每一项描述都划个问号。看不等于看到，看到不等于关注，关注不等于印象，印象不等于复述，复述不等于好奇，好奇不等于提问。对蜡烛燃烧的提问——空间顺序【此页不做ppt】蜡由什么构成？蜡的物理属性？为何形成杯状？烛油不外流？火焰的位置？烛油为何上升？为何烛芯、烛油不燃？火焰的形状？火焰的颜色与不同部位的温度？为什么燃烧？为何形成火焰？为何发光？什么在燃烧？生成什么产物？对蜡烛燃烧的提问——时间顺序【此页不做ppt】为何点燃才能燃烧？为何点燃之后持续燃烧？为何反应能够完全进行？★提问的角度与层次直接对具体的实验现象设问追问同一事物不同要素之间的关系与类似事物进行比较并追问研究对象（1）研究对象（2）★如何由孤立问题到问题系统？单一问题A单一现象A单一现象B单一问题B单一现象C单一问题C直接设问（单要素）关联设问（多要素）对比追问（多事物）[序言]如何提出科学问题[一]蜡烛燃烧的实验现象[二]蜡烛燃烧的物质变化[三]蜡烛燃烧的能量变化[四]蜡烛燃烧的发生条件[五]失重时蜡烛能否燃烧[结语]蜡烛燃烧得到的启示蜡烛的科学思维[一]

蜡烛燃烧的实验现象[一]蜡烛燃烧的实验现象问题1-1：火焰为什么朝上？问题1-2：为什么形成烛杯？问题1-3：为什么要有烛芯？问题1-1：火焰为什么朝上？[一]蜡烛燃烧的实验现象问题1-2：为什么形成烛杯？[一]蜡烛燃烧的实验现象问题1-3：为什么要有烛芯？[一]蜡烛燃烧的实验现象[二]

蜡烛燃烧的物质变化[二]蜡烛燃烧的物质变化问题2-1：谁在燃烧？问题2-2：如何燃烧？问题2-3：生成什么？问题2-1：谁在燃烧？[二]蜡烛燃烧的物质变化问题2-2：如何燃烧？[二]蜡烛燃烧的物质变化问题2-3：生成什么？[二]蜡烛燃烧的物质变化[三]

蜡烛燃烧的能量变化[三]蜡烛燃烧的能量变化问题3-1：温度有多高？问题3-2：为何发光？问题3-3：为何形成火焰？问题3-1：温度有多高？[三]蜡烛燃烧的能量变化问题3-2：为何发光？[三]蜡烛燃烧的能量变化问题3-3：为何形成火焰？[三]蜡烛燃烧的能量变化[四]

蜡烛燃烧的发生条件[四]蜡烛燃烧的发生条件问题4-1：为何点燃才能燃烧？问题4-2：为何点燃之后持续燃烧？问题4-3：为何反应能够完全进行？问题4-1：

为何点燃才能燃烧？[四]蜡烛燃烧的发生条件问题4-2：

为何点燃之后持续燃烧？[四]蜡烛燃烧的发生条件问题4-3：

为何反应能够完全进行？[四]蜡烛燃烧的发生条件[五]

失重下蜡烛能否燃烧[结语]

蜡烛燃烧得到的启示在化学教学中如何更有效地

发挥化学实验的作用北京景山学校徐伟念化学实验的目的性教学中为什么要选用（或创设）这个（或这组）实验？化学实验的实效性怎样做才能更有效地在教学活动中发挥更大的作用？一、有效利用实验层层深入

地认识化学知识的本质教学案例

质量守恒定律教学

中的实验设计质量守恒定律教学

中的实验设计依据质量守恒定律确定认识发展过程中各层次的问题选择解决问题所需的实验组通过实验和对实验的分析一步步形成正确认识质量守恒定律教学认识发展过程中所设置的三个层次的问题1、化学反应前后物质的总质量是否相等？2、对于有气体生成的化学反应，在反应前后物质的总质量是否相等？3、化学反应中哪些物质的质量总和相等？①氢氧化钠+硫酸铜氢氧化铜+硫酸钠(NaOH)(CuSO4）[Cu(OH)2](Na2SO4)②氢氧化钠+氯化铁氢氧化铁+氯化钠

(NaOH)(FeCl3)[Fe(OH)3](NaCl)③

氢氧化钠+氯化镁氢氧化镁+氯化钠

(NaOH)(MgCl2)[Mg(OH)2](NaCl)化学反应前后物质的总质量是否相等？第一组实验反应特点：有沉淀产生；没有气体物质产生两位化学家的争论★

1673年，英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，结果发现反应后质量增加了，因此他认为化学反应前后物质总质量不相等。★

1777年，法国化学家拉瓦锡在密闭容器中研究氧化汞的分解和合成时，发现各物质总质量相等。碳酸钠＋盐酸氯化钠＋水＋二氧化碳(Na2CO3)(HCl)(NaCl)(H2O)(CO2)化学反应前后物质的总质量是否相等？第二组实验特点：有气体物质产生碳酸钠＋盐酸氯化钠＋水＋二氧化碳铁+硫酸铜铜+硫酸亚铁

(Fe)(CuSO4)(Cu)(FeSO4)化学反应中哪些物质的质量总和相等？第三组实验特点：反应物有剩余在对实验的剖析中正确认识质量守恒定律总质量反应前烧杯的质量试管的质量硫酸铜的质量铁钉的质量水的质量反应后总质量烧杯的质量试管的质量水的质量铜的质量硫酸亚铁的质量没参加反应的铁的质量反应前总质量烧杯的质量试管的质量硫酸铜的质量铁钉的质量水的质量反应后总质量烧杯的质量试管的质量水的质量铜的质量硫酸亚铁的质量没参加反应的铁的质量＝硫酸亚铁的质量硫酸铜的质量铁的质量＝反应的铁的质量没反应的铁的质量没反应的铁的质量生成的铜的质量参加反应的铁的质量参加反应的硫酸铜的质量生成的铜的质量生成的硫酸亚铁的质量++=铁+硫酸铜铜+硫酸亚铁二、通过化学实验培养

科学的探究方法教学案例

化学反应速率教学

中的实验设计化学反应速率教学

中的实验设计依据影响化学反应速率的因素选择实验组确定观察方法和实验方法结合学情确定实验的开放度通过实验和总结形成正确实验探究方法活动·

探究

在实验室制取O2、CO2和H2

的过程中，哪些因素会影响到气体制取的快慢？试剂：固体：

CaCO3、MnO2、Mg、Fe液体：H2O2溶液、HCl溶液为什么选取生成气体的实验5%H2O20.5%H2O2MnO2粉末热水冷水O23mol/LHCl热水冷水0.5mol/LHClCaCO3(块状)CaCO3(粉末)CO21mol/LHCl热水冷水0.1mol/LHCl镁条镁粉H2铁粉实验的开放性与实效性实验前的准备2、明确提供给你的试剂1、预测影响反应快慢的因素2、设计实验方案开始实验思考：（1）通过什么说明反应进行的快慢？

（2）如果影响因素不止一个，实验中应该如何处理多个影响因素的情况？实验目的：探究影响化学反应快慢的因素定性观察对比实验控制变量汇报·

交流实验目的：探究影响化学反应快慢的因素4、实验中，你们观察到了什么现象？5、得到了什么结论？2、提供给你的试剂有哪些？1、你预测影响反应快慢的因素有哪些？3、你们设计的实验方案思考：通过什么说明反应进行的快慢？

实验中应该如何处理多个影响因素的情况？5%H2O20.5%H2O2MnO2粉末热水冷水O2实验过程中，体会到的科学方法1、完整的探究过程明确实验目的2、科学实验方法预测设计方案得出结论定性观察法、对比实验法、控制变量法总结1、实验探究的过程实验活动三、善于从实验中的真实问题出发引导学生发现问题解决问题教学案例

有关气体发生装置

讨论的实验设计关注实验出现的问题挖掘问题利用的价值用过氧化氢制氧气时，收集的氧气量不足氧气的制法与性质实验问题：用过氧化氢制氧气时，收集的氧气量不足发现问题分析原因提出方案实施方案建构解决问题的思路为什么？怎么办？能行吗？“问题组”怎么了？怎么了？增大反应容器增加仪器一次性加大药品用量随时添加液体药品制取氧气的量不足？药品用量不足操作不熟练怎么了？能行吗？为什么？为什么？怎么办？怎么办？问题：用过氧化氢制氧气时，收集的氧气量不足教师提供的实验仪器（实物仪器）：设计实验装置“猜猜看”教师提供的实验仪器（纸质图片）：针筒长颈漏斗分液漏斗广口瓶锥形瓶带导管的双孔胶塞“我设计”“我展示”怎么想的？选了什么？它哪好？怎么用？“我找茬”学生大胆质疑，提出问题四、积极创设实验探究的情景教学案例

探究无明显实验现象

化学反应发生的实验设计如何证明化学反应的发生反应物的消耗生成物的生成直接观察证明反应发生的一般思路明显现象的反应间接显示无明显现象的反应实验设计如何证明化学反应的发生如何证明无明显现象的化学反应发生2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

颜色变化指示剂

碱性物质气态物质密闭容器

压强变化

碳酸盐盐酸、石灰水

气体、沉淀实验设计的思路依据生成物的性质依据反应物的性质依据气态反应物消失带来的压强变化2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

颜色变化指示剂

碱性物质气态物质密闭容器

压强变化

碳酸盐盐酸、石灰水

气体、沉淀实验设计的分析盐酸和氢氧化钠溶液混合

看不到明显的实验现象中学微型化学实验

的开发与应用北京景山学校徐伟念中学微型化学

实验开发的目的主要有以下两个方面：1、克服学校实验条件的限制，增加学生实验探究的机会2、节省药品、减少污染，增强学生的节约意识和环保意识中学微型化学

实验开发的目的主要有以下两个方面：1、满足不同条件下教学活动的需要，增加学生参与实验探究的机会2、节省药品、减少污染，增强学生的节约意识和环保意识中学微型化学

实验开发的对象微型实验开发的对象：

应具有试剂微量，反应迅速，现象明显，安全可靠，便于操作等特点微型化学实验

开发的教学案例案例1氯气的性质请按下图所示的步骤完成实验5.润湿的蓝色石蕊试纸

2.润湿的红纸片4.4滴AgNO3溶液1.干燥的红纸片

3.8滴NaOH

溶液6.一小粒高锰酸钾加3滴浓盐酸混合后迅速盖盖案例2二氧化硫的性质改进前改进后二氧化硫性质实验装置案例3分子浓氨水不与酚酞相遇，会使酚酞变红吗？实验方案：向带有标记的两个小孔中分别加入5滴酚酞，向没有标记的小孔中加入5滴浓氨水，盖上盒盖,对比观察盒内与盒外的酚酞会产生哪些不同？浓氨水酚酞让学生感受到分子的存在和某些性质改进前改进后600ml50ml50ml50ml案例4亚硝酸钠的性质

-3+50+1+2+4+3氧化性还原性氮元素的可能价态：NaNO2依据NaNO2中氮的化合价对其性质的推测目的试剂注意事项NaNO2溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液验证：亚硝酸钠的氧化性和还原性试剂加入顺序合理每种试剂只取一滴及时记录实验现象试书写离子方程式案例5葡萄糖酸亚铁

葡萄糖酸亚铁葡萄酸亚铁为自选题材、自选情境，基本知识依据化学2第三章第四节《基本营养物质》，选修1第一章第一节《生命的基础能源—糖类》及第四节《维生素和微量元素》。将葡萄糖性质与维生素C的性质有机地进行融合而进行的课堂探究活动。在本节课中的分组探究实验采用了微型实验的方法。微型化学实验

使用的仪器和装置1、常规仪器点滴板胶头滴管微型试管2、非常规仪器微型化学实验

在教学中应用的形式边讲边实验课堂教学中的小组探究活动1、仪器装置简单小巧，受条件的制约小，便于在不同的教学条件中应用。2、操作简单实用性强，试剂微量节省药品，反应迅速现象明显。3、可最大限度降低有毒气体的产生，实验造成的污染小，可控。4、实验形式新颖，学生参与的兴趣浓厚。5、增强学生的节约意识和环保意识微型实验应用于教学活动的特点[结语]

蜡烛燃烧得到的启示麦·法拉第(1791~1867)1860年圣诞期间，英国皇家学会院士麦·法拉第教授为青少年举办化学讲座。他以“蜡烛的化学历史”为题，做了6场报告，详尽阐述了一些常见自然现象的基本原理，成为科学史上的经典之作。时至今日，用现代人的眼光来看仍然处于登峰造极的境界。蜡烛燃烧大事记[英国]印近两百版[日本]约十种译本大陆地区台湾地区JohnBirdandDorothyDiamond.MacdonaldEducationalLtd.1975JearlWalker.ThePhysicsandChemistryUnderlyingtheInfiniteCharmofaCandleFlame,1978KlausRoth.ChemistryoftheChristmasCandle.Chemistryviews.2011Zixue

Su,WuzongZhou,YangZhang.Newinsightintothesootnanoparticlesinacandleflame.Chem.Commun.,2011,47,4700–4702Xu

Deng,Lena

Mammen,Hans-Jürgen

Butt,DorisVollmer.CandleSootasaTemplateforaTransparentRobustSuperamphiphobicCoating.Science.6January2012:Vol.335no.6064pp.67-70SanderWildeman.http://www.phikwadraat.nl/candle_flame/1May2013.NASA，1992年，哥伦比亚号航天飞机NASA，1996年，俄罗斯空间站MIRNASA，2103-2014年，国际空间站ISS中国科学院工程热物理研究所杜文锋等2000第2期，燃烧科学与技术，差分干涉法测量微重力环境蜡烛火焰的温度2000年7月，工程热物理学报，微重力环境中的蜡烛火焰（探讨了氧气浓度对火焰的影响）2002第3期，燃烧科学与技术，微重力蜡烛火焰特征数值模拟蜡烛燃烧

一个跨学科的综合性话题[一]蜡烛燃烧的实验现象[二]蜡烛燃烧的物质变化[三]蜡烛燃烧的能量变化[四]蜡烛燃烧的发生条件[五]失重时蜡烛能否燃烧对蜡烛燃烧的提问（空间顺序/时间顺序）对蜡烛燃烧的提问——空间顺序蜡的成分及变化火焰及烛杯的形状烛芯的功能火焰温度光、亮度物质反应物产物对蜡烛燃烧的提问——时间顺序为何点燃才能燃烧？需要引发为何点燃之后持续燃烧？持续进行的自发反应为何反应能够完全进行？反应程度完全小现象反映大世界

蜡烛燃烧所蕴含科学知识是如此之丰富，衍生出来的科学问题是如此的美妙，涉及到多种多样的哲理既深奥而又普遍，支配整个宇宙中的各个部分及其间的规律都涵盖其中。对于想要走进科学深处的你，再无方便之门比蜡烛中的理化现象更适宜了。——[英]迈尔克•法拉第（MichaelFaraday），1860说明：至此第1段结束蜡烛燃烧得到的启示1.承载具体知识的教学物理变化与化学变化实验现象的观察、描述与解释物质的组成、性质与检验反应物、中间产物/过渡态、反应产物“势能”、反应热、活化能等能量变化反应条件、快慢、限度……2.承载学科的基本观念认识化学的物质角度与能量角度物质的结构层次性反应的系统性（体系、环境）反应的类型、方向、动力、条件、过程、快慢、限度主要矛盾、次要矛盾3.承载的科学思维方法科学探究的核心要素：问题——分析/猜想——实验——结论如何提出科学问题？如何进行分析猜想？如何设计科学实验？如何进行科学论证？（1）如何提出科学问题？★提出问题“三步曲”观察：按照一定的顺序观察（时间顺序、空间顺序）。描述：用语言详尽描述观察到的现象（语言描述对视觉信息是进一步的认知加工）。质疑：对每一项描述都划个问号。研究对象（1）研究对象（2）★如何由孤立问题到问题系统？单一问题A单一现象A单一现象B单一问题B单一现象C单一问题C直接设问（单要素