“化學(xué)是人類打開物質(zhì)世界的鑰匙”的教學(xué)設(shè)計(jì)

陳思靜

文章編號(hào):1005-6629(2009)08-0067-04中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

蘇教版《化學(xué)2》第四專題“化學(xué)科學(xué)與人類文明”的編寫意圖,是讓學(xué)生從化學(xué)學(xué)科在物質(zhì)及其變化研究、新物質(zhì)合成方面的貢獻(xiàn),化學(xué)科學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)事業(yè)的重要性,認(rèn)識(shí)到化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的關(guān)系,擴(kuò)大視野,感受化學(xué)的魅力,激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究化學(xué)的興趣,讓學(xué)生能選擇更多的選修模塊開展學(xué)習(xí)。

這節(jié)課是本專題的第一課時(shí),簡(jiǎn)明揭示人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的過(guò)程,不要求接受大量新的化學(xué)具體知識(shí),不能把這堂課上成“科普知識(shí)講座”, 重點(diǎn)應(yīng)放在知識(shí)的整合和學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的熏陶上。

本節(jié)課的核心問(wèn)題是:(1)能舉例說(shuō)明(如人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí))人們對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)識(shí)的發(fā)展;(2)能舉例說(shuō)明化學(xué)理論的建立在幫助人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界中的作用。

教學(xué)過(guò)程:

第一環(huán)節(jié):引入課題——化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙

師:數(shù)學(xué)老師說(shuō):數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的皇后(幻燈片),物理老師說(shuō):物理是整個(gè)自然科學(xué)的基石(幻燈片)。那么化學(xué)老師該怎么說(shuō)呢?

化學(xué)老師說(shuō),化學(xué)是一把鑰匙,板書(化學(xué),鑰匙,物質(zhì)世界)。這把鑰匙打開了物質(zhì)世界。今天這節(jié)課,我們就來(lái)學(xué)習(xí)第四章第一單元的第一課時(shí)。化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙?；脽羝虺鰳?biāo)題。

點(diǎn)評(píng):以化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理的對(duì)比突出化學(xué)在自然科學(xué)中的重要性,尤其突出主題——化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙。

第二環(huán)節(jié):以火為引子貫穿古今,導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)在化學(xué)中的重要性

我們來(lái)看兩幅幻燈圖片。師:這兩幅圖讓你想到了什么?學(xué)生:鉆木取火。師:取得火種,給人類的祖先帶來(lái)了什么作用?生:有了火種以后,不僅使人類的祖先們?cè)诤诎抵械玫焦饷鳌?yán)寒中取得溫暖,而且還可以抵御野獸的襲擊。人類用火燒烤食物,擺脫了茹毛飲血的野蠻時(shí)代。

師:火,可以說(shuō)是人類文明進(jìn)步的分界線(幻燈片)。你知道現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典中火是怎么解釋的嗎?停頓,學(xué)生思考一下。師:沒(méi)查過(guò)吧,我查了。

火,是物體燃燒時(shí)所發(fā)出的光和焰(演示幻燈片)。我們學(xué)過(guò)物質(zhì)燃燒要具備的兩個(gè)條件,是什么,生:一是與氧氣接觸,二是達(dá)到著火點(diǎn)(幻燈片)。師:可是古代的人們對(duì)于燃燒的認(rèn)識(shí)卻是神秘而模糊的。在十七世紀(jì)的時(shí)候,人們認(rèn)為可燃物能夠燃燒是因?yàn)樗幸环N叫燃素的物質(zhì),燃燒的過(guò)程是可燃物中燃素放出的過(guò)程,可燃物放出燃素后成為灰燼(幻燈片)。這種燃素說(shuō)整整統(tǒng)治了一百多年。可是它卻無(wú)法揭示金屬在燃燒后質(zhì)量增加的事實(shí)。直至1774年,法國(guó)化學(xué)家拉瓦西(演示幻燈片)通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn),即著名的空氣中成分的測(cè)定實(shí)驗(yàn),證明燃燒是物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生的劇烈作用,推翻了燃素學(xué)說(shuō),建立了氧化學(xué)說(shuō),拉瓦西用實(shí)驗(yàn)事實(shí)揭開了燃燒的神秘面紗。我國(guó)著名化學(xué)家傅鷹先生曾說(shuō)過(guò)一句話,這句話恰如其分的表達(dá)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和權(quán)威性:化學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué),只有實(shí)驗(yàn)才是最高的法庭(演示幻燈片)。

下面我們就用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒別這三瓶無(wú)色溶液。它們分別是稀鹽酸、氫氧化鈉和碳酸氫鈉溶液,可用的器具與材料有pH試紙、比色卡、表面皿、玻棒、試管(演示幻燈片)。想想如何來(lái)鑒別它們。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)一位學(xué)生講一下實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果。

下面我給大家做了“藍(lán)瓶子”實(shí)驗(yàn)。在錐形瓶中加入100毫升水,加入2克左右葡萄糖,再加入0.5～2克氫氧化鈉,滴加3～5滴亞甲基藍(lán)溶液,這時(shí)混合溶液呈藍(lán)色,塞緊瓶塞,振蕩錐形瓶,藍(lán)色溶液變成無(wú)色,停止振蕩,溶液又恢復(fù)藍(lán)色;循環(huán)操作,藍(lán)色和無(wú)色就交替出現(xiàn)。師:你肯定很想知道為什么會(huì)出現(xiàn)這樣循環(huán)的顏色變化吧。答案就在這本書上。展示《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》,高二時(shí)你可以選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》,它將帶你領(lǐng)略化學(xué)實(shí)驗(yàn)的千變?nèi)f化。板書(選修,《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》)

點(diǎn)評(píng):古人的鉆木取火,十七世紀(jì)的燃素說(shuō),拉瓦西提出的氧化學(xué)說(shuō),這些都使學(xué)生感受到人類文明的進(jìn)步和化學(xué)發(fā)展的艱難歷程,又使學(xué)生有足夠的想象空間,想象古人如何從野蠻走向文明,科學(xué)家推翻一種謬誤的艱難。利用三種鹽溶液鑒別實(shí)驗(yàn)中用到的酸和堿能使pH試紙變色的性質(zhì)為下面的酸堿理論做一下鋪墊,更是為了說(shuō)明化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和權(quán)威性。而“藍(lán)瓶子”實(shí)驗(yàn)可以引起學(xué)生的興趣,為高二學(xué)生選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》出點(diǎn)力。我想這樣的設(shè)計(jì)有趣味性,又不乏科學(xué)性,學(xué)生又動(dòng)了一回手,課堂氣氛應(yīng)該不錯(cuò)。

第三環(huán)節(jié):由碳酸氫鈉屬于哪一類物質(zhì)引出人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展,繼而引出化學(xué)理論的發(fā)展。按物質(zhì)的分類,我們應(yīng)把碳酸氫鈉歸為哪一類物質(zhì)?學(xué)生:鹽類?？墒怯腥苏J(rèn)為:碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)(演示幻燈片)。我們來(lái)判斷一下這種說(shuō)法對(duì)不對(duì)。請(qǐng)同學(xué)們參考書本第87頁(yè)“人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展。學(xué)生看書。并解決這么幾個(gè)問(wèn)題:(1)閱讀了人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展之后, 你有何感想(2)寫出NaHCO₃在水溶液中的電離方程式,NaHCO₃溶液分別與鹽酸、 NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式。(3) NaHCO₃是否可稱為酸堿兩性物質(zhì)?為什么?依據(jù)的是什么理論?(演示幻燈片)學(xué)生思考討論,回答(1):人們對(duì)酸、堿的認(rèn)識(shí)從感性到理性,適用范圍從水溶液到非水溶液,隨著化學(xué)的發(fā)展逐步走向深刻和全面。請(qǐng)兩位學(xué)生把問(wèn)題(2)中的離子方程式寫黑板上。學(xué)生回答問(wèn)題(3)根據(jù)酸堿質(zhì)子理論,碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)。碳酸氫鈉與酸與堿的反應(yīng),即它接受質(zhì)子和給出質(zhì)子的過(guò)程。

化學(xué)理論的發(fā)展為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們?cè)诨瘜W(xué)1和化學(xué)2中也學(xué)習(xí)了一些化學(xué)基本理論。我們一起來(lái)回顧一下?；瘜W(xué)1第一專題第三單元人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。大家是否記得原子結(jié)構(gòu)模型的演變經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段?最早提出原子學(xué)說(shuō)的是誰(shuí)?是道爾頓(演示幻燈片)。他認(rèn)為原子是不可再分的,是一個(gè)實(shí)心球。1897年,湯姆森發(fā)現(xiàn)了什么?電子,他提出電子是鑲嵌在原子中的,就象葡萄干夾在面包里一樣,稱為葡萄干面包式原子結(jié)構(gòu)模型,也叫棗糕模型。

1911年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)確定了原子是由帶正電的原子核與帶負(fù)電的電子組成,電子在核外空間做高速運(yùn)動(dòng),就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)展一樣。

1913年丹麥物理學(xué)家波爾提出電子是在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)。

到了二十世紀(jì),科學(xué)家們用量子力學(xué)方法來(lái)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)(演示幻燈片)。

化學(xué)2 專題1中我們學(xué)習(xí)了元素周期律,誰(shuí)提出的?生:門捷列夫(演示幻燈片)。那么還記不記得什么是元素周期律?第7頁(yè):元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律(演示幻燈片)。在元素周期律的基礎(chǔ)上人們把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素按一定的規(guī)則排呈元素周期表(演示幻燈片)?，F(xiàn)在人們可以借助元素周期表研究合成有特定性質(zhì)的新物質(zhì)。例如在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導(dǎo)體材料,在過(guò)渡元素中尋找各種優(yōu)良的催化劑和耐高溫耐腐蝕的合金材料。我們還學(xué)了微粒之間的相互作用力,有哪些?生:有離子鍵,共價(jià)鍵,分子間作用力,氫鍵。這位笑容可掬的學(xué)者就是價(jià)鍵理論的先驅(qū)鮑林(演示幻燈片)。

人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展,促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在,人們借助掃描隧道顯微鏡,應(yīng)用STM技術(shù),可以看到越來(lái)越細(xì)微的結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)對(duì)原子或分子的操縱(演示幻燈片)。如果你對(duì)這方面有興趣,請(qǐng)?jiān)诟叨x修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》(演示幻燈片,板書)。

點(diǎn)評(píng):第二環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了碳酸氫鈉,第三環(huán)節(jié)就利用碳酸氫鈉是不是酸堿兩性物質(zhì)展開討論,結(jié)合書本中的交流與討論,設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題,借此了解人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展,從而引出化學(xué)理論的發(fā)展,最后引導(dǎo)學(xué)生選修《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》。這樣的設(shè)計(jì)把第二環(huán)節(jié)和第三環(huán)節(jié)自然地聯(lián)系起來(lái),又自然地把理論的發(fā)展帶出來(lái),還復(fù)習(xí)了《化學(xué)1》和《化學(xué)2》中已學(xué)的化學(xué)理論知識(shí)。

第四環(huán)節(jié):金屬被人類開發(fā)和利用的發(fā)展過(guò)程

(演示幻燈片)這是一個(gè)古代的陶器。你知道古人是怎樣學(xué)會(huì)制陶的嗎?學(xué)生思考。師:其實(shí)最早的陶器是人們?cè)谂既恢邪l(fā)現(xiàn)的。人們發(fā)現(xiàn)泥土制品經(jīng)過(guò)火燒變得堅(jiān)硬牢固,遇水也不再會(huì)變成泥巴了,這樣人們就學(xué)會(huì)了制造陶器。后來(lái),人們又發(fā)現(xiàn)某些石頭在烈火中會(huì)燒煉出閃閃發(fā)光的金屬,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索之后,人類又學(xué)會(huì)利用礦石、木炭冶煉金屬。從這段文字中你能歸納出哪些冶煉金屬的方法(演示幻燈片)?生:第一種方法,熱分解法。

幻燈片上打出氧化銀和氧化汞加熱分解的化學(xué)方程式。

(演示幻燈片)煉丹圖。大家肯定聽說(shuō)過(guò)古代的煉丹術(shù)

從公元前1500年到公元1650年,為求得長(zhǎng)生不老的仙丹,不畏煙熏火燎,煉丹術(shù)士開始了最早的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在中國(guó)、阿拉伯、埃及、希臘都發(fā)現(xiàn)了不少記載和總結(jié)煉丹術(shù)的書籍。

煉丹術(shù)最早的研究的材料就是紅色硫化汞及其反應(yīng)2HgS +O₂=2HgO+2S(在加熱條件下) (演示幻燈片)。據(jù)《史記·秦始皇本記》記載,在秦始皇的墓中就灌入了大量的水銀以為“百川江河”,而這些水銀主要是從硫化汞提煉的。

生:第二種方法,熱還原法。

你能舉出哪些金屬是用熱還原法制得的嗎?

銅,鐵。請(qǐng)學(xué)生寫出冶煉銅、鐵的化學(xué)方程式(演示幻燈片)。你們知不知道鐵大約是在什么年代被人類大規(guī)模開發(fā)和利用的嗎?學(xué)生思考一下。師:答案就在書上。請(qǐng)同學(xué)們看書本86頁(yè)的交流與討論。人類大規(guī)模開發(fā)和使用銅是在約6000年前,大規(guī)模開發(fā)和使用鐵是在約2500年前。

錫和銅是在差不多時(shí)候被開發(fā)和利用的。古人將錫石(SnO₂)與木炭放在一起燒,錫便會(huì)被還原析出。

并且古人還在銅中加入錫,制成了顏色呈青灰色的合金,叫什么呢?。生:青銅。青銅與純銅相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?生:具有強(qiáng)度高熔點(diǎn)低,鑄造性好,耐磨且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。師:中國(guó)青銅文化的起源可以一直追溯到原始社會(huì)新石器時(shí)代,而其真正的發(fā)展最高峰則出現(xiàn)在商朝和西周時(shí)期,我國(guó)出土了最大的青銅器,叫什么?生:司母戊鼎(演示幻燈片)。

除了銅和鐵之外,我們?cè)诨瘜W(xué)1中還學(xué)了哪些金屬的冶煉?生:鈉、鎂、鋁。師:請(qǐng)分別寫出它們的方程式(演示幻燈片)。歸納一下用了什么方法。生:電解法。師:金屬的冶煉方法與金屬活動(dòng)性之間是不是有什么規(guī)律呢?請(qǐng)學(xué)生思考回答(學(xué)生可討論)。

生:汞和銀屬不活潑金屬,用熱分解法;鐵銅中等活潑,用熱還原法;鈉、鎂、鋁,性質(zhì)活潑,用電解法。師:(演示幻燈片)不同金屬冶煉方法的選擇。

師:現(xiàn)在大家是不是可以理解為什么金屬越活潑,開發(fā)利用的時(shí)間就越晚了吧。請(qǐng)學(xué)生來(lái)講。生:金屬越活潑,越不容易被還原,冶煉的方法和技術(shù)要求越高,只有化學(xué)發(fā)展到一定程度,才能開發(fā)利用。

師:如今人們對(duì)金屬及合金的利用相當(dāng)廣泛,你能舉出例子來(lái)嗎?學(xué)生討論,舉例。我們來(lái)看幾幅圖片,這些都是人類對(duì)金屬合金的利用。(演示幻燈片,有日常生活用品,如鍋、卷門、音箱外殼、休閑桌椅等;有大的建筑,如南京朗詩(shī)城市廣場(chǎng)、新的中央電視臺(tái),還有航天飛機(jī)等)。

師:科學(xué)家還制造出了記憶合金,儲(chǔ)氫金屬,泡沫合金(幻燈片)

泡沫合金:含有泡沫氣孔的特種金屬。如:向熔融的鋁合金中通入空氣,然后加入發(fā)泡劑如氫化鈦可形成泡沫鋁合金。它有質(zhì)輕、隔熱、吸音的效能。

儲(chǔ)氫合金:Ti-Fe和La-Ni合金能大量吸收H2。為推動(dòng)H2作為能源的實(shí)際應(yīng)用可起到重要作用。

記憶合金:Ni-Ti等合金,在較低溫度下受力發(fā)生變形后,當(dāng)加熱某溫度時(shí),形狀會(huì)恢復(fù)到受力前的形狀。

點(diǎn)評(píng):這一環(huán)節(jié)與第二環(huán)節(jié)的火遙相呼應(yīng)。由于用火,人們發(fā)現(xiàn)了冶煉金屬的方法,結(jié)合學(xué)生學(xué)過(guò)的幾種金屬的冶煉方法,以及書本中的交流與討論,共同探討出金屬的活動(dòng)性與人類開發(fā)、利用這些金屬的時(shí)間先后的關(guān)系。又把古代的煉丹術(shù)和青銅稍做介紹,溶歷史于化學(xué)中,突出了歷史的發(fā)展中化學(xué)確實(shí)是打開物質(zhì)世界的鑰匙。最后幾種合金的介紹給學(xué)生新奇的感受,他們不得不折服于化學(xué)所創(chuàng)造的物質(zhì)。

第五環(huán)節(jié):結(jié)束語(yǔ)成為第一課時(shí)與第二課時(shí)的紐帶,使兩個(gè)課時(shí)順利過(guò)渡。

自從化學(xué)這把鑰匙打開了物質(zhì)世界,人類就一直在試圖創(chuàng)造更多的新物質(zhì),以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和人們生活的需要。所以說(shuō)化學(xué)又是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。下節(jié)課我們將做詳細(xì)闡述。

點(diǎn)評(píng):介紹幾種新合金,目的就是從金屬自然過(guò)渡到這些新物質(zhì),為第二節(jié)課化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具做好鋪墊。

作業(yè)設(shè)計(jì):

1. 道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大作用,其內(nèi)容包含下列三個(gè)觀點(diǎn):①原子是不能再分的粒子;② 同種元素的原子的性質(zhì)和質(zhì)量相同;③原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代觀點(diǎn)看,你認(rèn)為這三個(gè)結(jié)論不正確的是( )

A. ③B. ①、③

C. ②、③D. ①、②、③

2.人類使用材料的增多和變化,標(biāo)志著人類文明的進(jìn)步。下列材料與化學(xué)制備無(wú)關(guān)的是()

A. 石器 B. 青銅器 C. 鐵器 D. 高分子材料

3.化學(xué)在自然資源的開發(fā)和利用中具有重要的意義。下列認(rèn)識(shí)不正確的是()

A. 利用化學(xué)知識(shí)和化學(xué)規(guī)律,人們可以更好地開發(fā)和利用資源

B. 利用化學(xué)知識(shí)和化學(xué)規(guī)律,人們可以制造更多物質(zhì),豐富物質(zhì)世界

C. 人們?cè)陂_發(fā)和利用資源地過(guò)程中,對(duì)環(huán)境造成了污染,化學(xué)對(duì)此無(wú)能為力

D. 人們對(duì)資源的開發(fā)和利用過(guò)程中,時(shí)刻不能忘記資源的可持續(xù)發(fā)展。

4. 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論判定下列說(shuō)法正確的是()

A. 所有的弱酸根都是堿

B. 酸式弱酸根既是酸又是堿

C. 不可能一種物質(zhì)既是酸又是堿

D. 氫氧根是堿

5. 19世紀(jì),化學(xué)理論建立了哪些有代表性的科學(xué)成果?思考這些成果對(duì)人類進(jìn)步產(chǎn)生的影響。

教學(xué)反思:

1. 我還有一種想法就是把學(xué)生分成若干個(gè)組,每組從不同的角度來(lái)討論化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙,這樣,課堂的預(yù)設(shè)性不會(huì)那么強(qiáng),學(xué)生自由發(fā)揮的空間較大,但此舉需要學(xué)生課前做大量的準(zhǔn)備,否則可能會(huì)出現(xiàn)冷場(chǎng)。

2. 此教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)尾是把課題自然過(guò)渡到第二課時(shí)——化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。我之所以這樣設(shè)計(jì)的目的是考慮到這一單元兩個(gè)課時(shí)的連續(xù)性和統(tǒng)一性,但這樣的設(shè)計(jì)也許會(huì)讓人覺(jué)得最后沒(méi)有能突出點(diǎn)明主題。我想,整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程就已經(jīng)把主題,即核心觀念融合滲透進(jìn)去了,最后的刻意點(diǎn)題反而覺(jué)得畫蛇添足,不如考慮這一單元的整體性,讓它成為這一單元兩個(gè)課時(shí)的紐帶。

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