追尋化學(xué)史，構(gòu)建化學(xué)教學(xué)的探索
——以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例

■福建省福安市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 史月英

一、教材依據(jù)

人教版初中化學(xué)第八章金屬和金屬材料課題2金屬的化學(xué)性質(zhì)。

二、學(xué)習(xí)分析

本節(jié)課內(nèi)容在初中化學(xué)中具有重要的地位，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)生在第二單元氧氣的學(xué)習(xí)中已認(rèn)識(shí)到鐵能在氧氣中燃燒，在第五單元質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)中探究過鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)，在第七單元燃料及其利用中知道鎂與稀鹽酸反應(yīng)會(huì)放出熱量，以及實(shí)驗(yàn)室可用鋅與稀硫酸制取氫氣，這些知識(shí)儲(chǔ)備為學(xué)習(xí)金屬化學(xué)性質(zhì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但尚未對(duì)金屬的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分類研究和系統(tǒng)總結(jié)，更缺乏對(duì)金屬反應(yīng)規(guī)律的深入探究。

三、設(shè)計(jì)思路

（一）創(chuàng)造性地使用教材

教師和學(xué)生借助教材在教和學(xué)活動(dòng)中，都會(huì)有自己的思路。課堂教學(xué)在整體上應(yīng)該實(shí)現(xiàn)編寫者、教師、學(xué)生三者思路上的和諧統(tǒng)一。新課程教材，在科學(xué)方法核心內(nèi)容的編寫上，注重讓學(xué)生了解化學(xué)家研究化學(xué)的方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和科學(xué)方法。結(jié)合學(xué)生已有的儲(chǔ)備知識(shí)，用生動(dòng)的化學(xué)史實(shí)，有機(jī)地將其滲透到金屬化學(xué)性質(zhì)教學(xué)的整個(gè)過程，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬化學(xué)性質(zhì)的整體、深入的認(rèn)識(shí)。

（二）課堂主線

知識(shí)主線：從晉朝鐵和硫酸銅反應(yīng)，到唐朝利用金屬與氧氣反應(yīng)，再到近代科學(xué)家經(jīng)過漫長(zhǎng)時(shí)期探索和發(fā)現(xiàn)金屬與酸反應(yīng)的產(chǎn)物。最后總結(jié)出金屬活動(dòng)性規(guī)律。探究方法主線：從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)金屬的個(gè)性→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證金屬的共性→反思和推導(dǎo)金屬的差異性、遞變性→系統(tǒng)研究金屬的規(guī)律→用規(guī)律指導(dǎo)實(shí)踐。

（三）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

為了讓學(xué)生感受金屬燃燒形成煙花特效，每組準(zhǔn)備鐵粉，用紙張自制凹狀并用筆尖刺成幾個(gè)細(xì)孔，取少量鐵粉在紙上并放在酒精燈火焰上方輕輕抖動(dòng)，鐵粉燃燒出現(xiàn)煙花狀，學(xué)生體驗(yàn)到化學(xué)美。往燒杯中放入幾粒鋅粒，加入約40%的稀硫酸10 毫升，再滴入膠水甘油洗潔精，片刻觀察到氫氣的大氣泡，用點(diǎn)燃的木條靠近氣泡，氣泡燃燒起來。

四、教學(xué)過程

展示歷程1：晉朝266～420年，《抱樸子內(nèi)篇·黃白》中記載：以曾青（硫酸銅溶液）涂鐵，鐵赤色如銅。問題導(dǎo)引：“鐵赤色如銅”，這句表達(dá)反應(yīng)中出現(xiàn)了什么的現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)鐵粉和硫酸銅溶液反應(yīng)。設(shè)計(jì)意圖：基于學(xué)生在“質(zhì)量守恒定律”一課中已學(xué)到鐵和硫酸銅反應(yīng)的認(rèn)知，通過“鐵赤色如銅”這句的分析，簡(jiǎn)潔表示了鐵與硫酸銅反應(yīng)的現(xiàn)象和生成的新物質(zhì)。第二部分通過分組探究鐵粉和硫酸銅溶液反應(yīng)，觀察到一種金屬可以制取另一種新金屬，體驗(yàn)到化學(xué)的用處。

展示歷程2：唐朝618～907 年，火藥中添加金屬（鎂等）粉，會(huì)發(fā)亮光，制成煙花。教師演示：鎂帶在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)。問題追問：1.以上史實(shí)說明鎂有何化學(xué)性質(zhì)？2.金屬中只有鎂有這樣的性質(zhì)嗎？3.所有的金屬都有這樣的性質(zhì)嗎？分組實(shí)驗(yàn)：取少量鐵粉放在帶有細(xì)孔的凹狀的紙上，并放在酒精燈火焰上方輕輕抖動(dòng)，鐵粉燃燒出現(xiàn)煙花狀。學(xué)生活動(dòng)：通過比較Mg 、Fe 、Cu 、Au 與氧氣反應(yīng)的劇烈程度，初步排出這四種金屬化學(xué)性質(zhì)的活潑性由強(qiáng)到弱的順序？設(shè)計(jì)意圖：基于學(xué)生在氧氣的學(xué)習(xí)中已認(rèn)識(shí)到鐵絲能在氧氣中燃燒事實(shí)，及觀察到鎂帶燃燒的劇烈，再次驗(yàn)證鎂的化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑。觀察鐵粉能在空氣中燃燒產(chǎn)生焰火，讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)美，喜歡上化學(xué)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)和自主討論，從能否與氧氣反應(yīng)和反應(yīng)的條件中，初步得出金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。

展示歷程3：1625～1782 年，1625 年德國(guó)化學(xué)家格勞貝爾意外發(fā)現(xiàn)金屬放入酸中會(huì)“消失”，這次意外讓格勞貝爾有了很多想法。同學(xué)們，你們有什么想法呢？演示實(shí)驗(yàn)：鎂和稀硫酸反應(yīng)。

（1）觀察——反應(yīng)有無(wú)新物質(zhì)生成？

（2）猜想——這是什么物質(zhì)？

（3）驗(yàn)證——如何進(jìn)行檢驗(yàn)氣體？

時(shí)代背景：追溯到1625 年，當(dāng)時(shí)認(rèn)為世界上只有一種氣體——空氣，所以認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是空氣。再追溯到1766 年，拉瓦錫重復(fù)卡文迪什的實(shí)驗(yàn)，并在1787年把它命名為氫氣，意喻“會(huì)制造水的物質(zhì)”。過渡：鎂和稀硫酸的反應(yīng)是個(gè)例嗎？還有哪些金屬也會(huì)與稀酸反應(yīng)？反應(yīng)的程度是一樣嗎？分組實(shí)驗(yàn)：往燒杯中放入幾粒鋅粒，加入約40%的稀硫酸10 毫升，再滴入膠水甘油洗潔精，片刻觀察到氫氣的大氣泡，用點(diǎn)燃的木條靠近氣泡，氣泡燃燒起來。演示實(shí)驗(yàn)：鋅、鐵、銅和稀硫酸（或稀鹽酸）的反應(yīng)。學(xué)生活動(dòng)：通過比較不同金屬與稀酸反應(yīng)的程度，排出這四種金屬化學(xué)性質(zhì)的強(qiáng)弱？設(shè)計(jì)意圖：借助近代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氫氣的歷程，激發(fā)學(xué)生探究的意愿。這時(shí)適時(shí)安排學(xué)生用鋅與稀硫酸反應(yīng)的探究，使學(xué)生更加熱愛化學(xué)。在教學(xué)中，教師有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生從發(fā)現(xiàn)實(shí)踐中個(gè)別金屬的個(gè)性，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證金屬與酸反應(yīng)的共性，反思不同金屬與稀酸反應(yīng)的差異性。這種科學(xué)探索方法給學(xué)生開啟一扇化學(xué)思維的大門。過渡：鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)只是個(gè)例嗎？是否還有更多類似反應(yīng)的例子？演示實(shí)驗(yàn)：1.Al和Cu-SO4 溶液反應(yīng)。2.Cu 和AgNO3 溶液反應(yīng)。學(xué)生活動(dòng)：1.觀察現(xiàn)象，說出原金屬表面變成哪一種金屬？3.分析出這幾種金屬化學(xué)性質(zhì)的活動(dòng)性強(qiáng)弱？過渡：那么以上變化的依據(jù)是什么？

展示歷程4：1812 年利用金屬活動(dòng)性順序表的誕生和發(fā)展的史實(shí)。時(shí)代背景：1812 年化學(xué)家齊里烏斯根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最先提出金屬活動(dòng)性順序。1865年俄國(guó)化學(xué)家貝開托夫在大量實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上提出了金屬活動(dòng)性順序：拓展：銅和鋅的合金外觀呈金黃色，市面上有人用它制成假金元寶行騙，你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案揭穿它？設(shè)計(jì)意圖：通過金屬活動(dòng)性順序表的誕生和發(fā)展的歷史，使學(xué)生理解其歷史的階段性，感受到科學(xué)知識(shí)的發(fā)展性。依據(jù)以上已認(rèn)知的探索方法，提出要探究的問題，培養(yǎng)學(xué)生能對(duì)觀察的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論。課堂總結(jié)：由學(xué)生總結(jié)基礎(chǔ)上，教師幫助學(xué)生建立探究方法的基本過程（圖1）：

圖1 探究方法的基本過程

設(shè)計(jì)意圖：探究過程始于學(xué)生在一定經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將廣泛收集信息并以科學(xué)思維去相應(yīng)的行動(dòng)理念。在教學(xué)中教師有意識(shí)地幫助學(xué)生建立這種模型，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行探究、總結(jié)、反思、應(yīng)用，提高了學(xué)習(xí)動(dòng)力。

五、結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)上，將化學(xué)史作為分散的知識(shí)點(diǎn)之間的橋梁，從歷史的維度把握知識(shí)的起源與歷程，從學(xué)生認(rèn)知出發(fā)，挖掘每一個(gè)知識(shí)背后的歷史，讓學(xué)生能感受并贊嘆化學(xué)是改變世界的重要科學(xué)。從某種意義上說，每位化學(xué)教師都是一位化學(xué)史的傳承人，都有責(zé)任和義務(wù)向我們的學(xué)生展現(xiàn)一幅化學(xué)發(fā)展的動(dòng)態(tài)畫卷。