基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)

宋茜 錢鵬

1 問題的提出

為落實(shí)課程教育改革，教育部于2017年印發(fā)了普通新一版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系，其包括五個(gè)方面：“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”。為在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)新的學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，教師需要在課堂教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中注重以素養(yǎng)為本。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中要依據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)制定具體可行的教學(xué)目標(biāo)，讓教學(xué)內(nèi)容能最大限度的發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);為了使學(xué)生學(xué)習(xí)主體意識(shí)擴(kuò)大化，應(yīng)酌情將教學(xué)內(nèi)容置于貼近生活實(shí)際的情境當(dāng)中，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決實(shí)際問題的多樣化探究活動(dòng)，使學(xué)生成為具有較高主觀能動(dòng)性的學(xué)習(xí)主體，注重學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，在學(xué)習(xí)過程中潛移默化提升學(xué)生的科學(xué)探究能力、證據(jù)推理能力、創(chuàng)新意識(shí)以及社會(huì)責(zé)任感，這是教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)化進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。為使學(xué)生在情境化學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望，教師還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適時(shí)引導(dǎo)。通過將學(xué)科知識(shí)情境化教學(xué)的方式能夠較為充分的開發(fā)學(xué)生潛力，促進(jìn)學(xué)生主觀個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)能夠應(yīng)對(duì)未來困難和挑戰(zhàn)的良好心理承受能力，提高學(xué)生創(chuàng)新精神和社會(huì)社會(huì)責(zé)任。

2 “金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1教學(xué)目標(biāo)

（1）通過觀看“火光中的生死隔離”體驗(yàn)化學(xué)科學(xué)知識(shí)在社會(huì)實(shí)踐中的應(yīng)用，樹立安全意識(shí)（科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任）

（2）通過鈉原子結(jié)構(gòu)示意圖，建立鈉的化學(xué)性質(zhì)與最外層電子分布之間的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科觀念（宏觀辨識(shí)與微觀探析）

（3）根據(jù)氧化還原和原子守恒推斷鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。（證據(jù)推理和模型認(rèn)知）

（4）對(duì)金屬鈉與氧氣、水等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在此過程中掌握鈉的物理性質(zhì)，并對(duì)化學(xué)性質(zhì)有深刻的理解，培養(yǎng)科學(xué)探究意識(shí)與能力。（實(shí)驗(yàn)探究及創(chuàng)新意識(shí)）

（5）比較鈉與氧氣在常溫與加熱兩種不同外部條件下發(fā)生的不一樣的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響。（變化觀念和平衡思想）

2.2 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：鈉與氧氣、水的反應(yīng)。

教學(xué)難點(diǎn)：金屬鈉與氧氣、水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與分析

2.3 教學(xué)流程

2.3.1新課引入

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】觀看“火光中的生死隔離”視頻

【評(píng)價(jià)任務(wù)1】能對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)變化作出預(yù)測(cè)。

【情景導(dǎo)入】播放視頻：“火光中的生死隔離”。

【提問】火災(zāi)中鈉的出現(xiàn)讓消防人員感到害怕，大家猜測(cè)一下這是為什么？

【生】可能是鈉容易燃燒

【師】今天我們將一同走進(jìn)金屬鈉的世界來了解金屬鈉。

設(shè)計(jì)意圖：由真實(shí)發(fā)生的情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)問題的思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3.2探究鈉的性質(zhì)

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】金屬鈉與氧氣反應(yīng)

【評(píng)價(jià)任務(wù)2】通過實(shí)驗(yàn)觀察能辨識(shí)金屬鈉分別在常溫和加熱兩種不同條件下與氧氣反應(yīng)物質(zhì)的變化，形成變化的觀念，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)需要特定的條件

【提問】請(qǐng)同學(xué)們拿出存放鈉的試劑瓶，鈉是存放在某種液體中的，這種液體是什么呢？有同學(xué)聞到了氣味了，是煤油。金屬鈉為什么要保存在煤油中呢？我們先做實(shí)驗(yàn)，看做完實(shí)驗(yàn)我們能不能找到答案。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】鈉與氧氣在常溫下反應(yīng)（教師引導(dǎo)觀察要點(diǎn)：將被切去表層的金屬鈉置于空氣中，一段時(shí)間后觀察金屬鈉切面的顏色變化）

【提問】表面顏色發(fā)生了什么變化呢？

【生】剛開始的時(shí)候金屬鈉的切面是銀白色的，比較亮，很快就變暗了

【提問】變暗說明了什么？鈉與哪種物質(zhì)反應(yīng)??？

【生】應(yīng)該是與空氣中的氧氣反應(yīng)

【師】常溫環(huán)境下，鈉與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉，它是一種白色固體，請(qǐng)同學(xué)們?cè)谑煊洸⒛軌驎鴮懺摲磻?yīng)的化學(xué)方程式的前提下，標(biāo)出鈉元素在化學(xué)反應(yīng)前后化合價(jià)，并說出它們的不同。

【生】書寫化學(xué)反應(yīng)方程式：4Na + O2 =2Na2O，從0價(jià)升高到+1價(jià)

【提問】我們剛才觀察了金屬鈉在常溫下與氧氣反應(yīng)，然而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度是很高的，甚至火勢(shì)會(huì)蔓延到儲(chǔ)存金屬鈉的倉庫，又會(huì)發(fā)生什么樣的反應(yīng)呢？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】鈉與氧氣在高溫條件下反應(yīng)（教師引導(dǎo)觀察要點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程中鈉燃燒的火焰顏色與生成的固體顏色）

【提問】你觀察到了哪些現(xiàn)象？

【生】與空氣中的氧氣劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生黃色火焰，最后生成一種淡黃色固體。

【師】鈉的燃燒時(shí)黃色火焰，大家想想看能不能聯(lián)想到哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)呢？

【生】焰色反應(yīng)

【師】這個(gè)產(chǎn)物是淡黃色，它并不是白色的，它是鈉的過氧化物，叫做過氧化鈉。我們來分析一下過氧化鈉的化合價(jià)。

【師】我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)知道鈉是正一價(jià)的，那這里面的氫就只能是負(fù)一價(jià)，過氧化鈉中氧的化合價(jià)是負(fù)一價(jià)。

【提問】這組實(shí)驗(yàn)給了你怎樣的啟示？

【生】不同反應(yīng)條件下反應(yīng)生成的產(chǎn)物可能不同。

【師】過氧化鈉的用途有很多，我們一起來了解一下（PPT展示過氧化鈉的用途）

【師】過氧化鈉原來有這么多重要的用途，由此我們可以看出，化學(xué)物質(zhì)與我們的日常生產(chǎn)生活是密切相關(guān)的，因此，學(xué)好化學(xué)是十分必要的！

設(shè)計(jì)意圖：在實(shí)驗(yàn)過程中觀察金屬鈉在不同反應(yīng)條件下與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象和產(chǎn)物，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)中的條件不同產(chǎn)物不同，分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因的同時(shí)鞏固了之前學(xué)過的焰色反應(yīng)相關(guān)知識(shí)。

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】金屬鈉與水反應(yīng)

【評(píng)價(jià)任務(wù)3】能通過金屬鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，發(fā)展學(xué)生概括能力和分析揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的能力

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】金屬鈉與水反應(yīng)（教師引導(dǎo)學(xué)生分別從反應(yīng)的劇烈程度、反應(yīng)過程中鈉的狀態(tài)變化、反應(yīng)中顏色的改變這幾方面進(jìn)行觀察）

【提問】你觀察到了什么現(xiàn)象??？

【生】金屬鈉浮在水面上，到處的游動(dòng)，然后變成一個(gè)白色的小球，然后溶液變成紫紅色，聽到有嘶嘶的聲音

【師生共同歸納】五個(gè)字來概括反應(yīng)現(xiàn)象：浮、熔、游、響、紅

【師】這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么呢？

【生】鈉會(huì)浮在水面上是因?yàn)殁c的密度比水小;鈉熔化說明鈉與水反應(yīng)過程中能夠產(chǎn)生熱量且鈉的熔點(diǎn)較低;鈉在水面上游動(dòng)應(yīng)該是反應(yīng)過程中產(chǎn)生了氣體推動(dòng)了它的游動(dòng);會(huì)發(fā)出嘶嘶的響聲說明反應(yīng)比較劇烈;變紅色原因是因?yàn)榈渭恿朔犹?，反?yīng)后產(chǎn)生了堿性物質(zhì)，使酚酞變紅了（多位學(xué)生回答）

【提問】你能推測(cè)出金屬鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物嗎？你推測(cè)的理由是什么？

【生】可能是NaOH

【提問】可能的原因是什么呢？

【生】因?yàn)橛嘘P(guān)鈉的常見的堿性物質(zhì)是NaOH和Na2CO3

【提問】那為什么不是Na2CO3呢？

【生】這里面沒有碳元素參與反應(yīng)，所以不可能，只有H、O元素和Na元素，所以應(yīng)該是NaOH

【提問】用的是我們初中學(xué)過的什么守恒呀？

【生】元素守恒

【提問】我們剛才對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，得出反應(yīng)過程中還產(chǎn)生了一種氣體，那么這種氣體是什么呢？

【生】應(yīng)該是氫氣

【提問】為什么是氫氣呢？

【生】在前面學(xué)過的氧化還原反應(yīng)知識(shí)中，我們了解到在反應(yīng)過程中，元素化合價(jià)升高必然帶來另外元素化合價(jià)的降低。Na變成NaOH，化合價(jià)是上升的，另外一個(gè)化合價(jià)是下降的。氫氧根里面氧的化合價(jià)是-2價(jià)，而氫是+1價(jià)，后面氣體的化合價(jià)是0，降低的話只可能是氫元素。

【教師歸納】這就是高中的第二種守恒，稱為電子的守恒

【提問】從理論上分析，我們推測(cè)產(chǎn)生的氣體是氫氣，能否用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下？你有哪些方法呢？

【生】把氣體收集起來，如果是氫氣，用帶火星的木條靠近，會(huì)聽到爆鳴聲

【教師演示實(shí)驗(yàn)】檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，確定是氫氣

【生】寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：2Na+2H2O= 2NaOH + H2↑

【師生歸納】根據(jù)上述一系列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納金屬鈉的物理性質(zhì)，總結(jié)口訣“軟、白、小、低、導(dǎo)”

設(shè)計(jì)意圖：減少盲目性的探究，引導(dǎo)學(xué)生探究?jī)?nèi)容的先期性確定，充分發(fā)揮學(xué)生在教師問題引導(dǎo)下的自主探究能力，能夠?qū)μ骄窟^程中觀察到的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行整理總結(jié)并獲得一定的結(jié)論，初步學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生能夠自己歸納總結(jié)出金屬鈉的物理性質(zhì)和保存在煤油中的原因。通過鈉與水的反應(yīng)的產(chǎn)物分析，能夠?qū)ξ镔|(zhì)在反應(yīng)過程中的變化提出可能的假設(shè)，預(yù)測(cè)物質(zhì)及其變化可能的結(jié)果。

【學(xué)習(xí)任務(wù)4】金屬鈉具有強(qiáng)還原性

【評(píng)價(jià)任務(wù)4】能用宏觀辨識(shí)與微觀探析相結(jié)合的方式，通過分析金屬鈉的原子結(jié)構(gòu)，領(lǐng)會(huì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”思想。

【師】通過實(shí)驗(yàn)我們觀察到鈉的性質(zhì)十分活潑，那為什么金屬鈉這么活潑呢？我們能不能從原子結(jié)構(gòu)的角度來解釋一下？

【生】鈉原子共有11個(gè)核外電子，以 2、8、1的狀態(tài)分層排布。在各類化學(xué)反應(yīng)中，鈉原子很容易失去最外層一個(gè)電子，以形成最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

【師】這就是化學(xué)中非常重要的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思想。

【提問】那么失去電子，體現(xiàn)出氧化性還是還原性？

【生】體現(xiàn)出還原

設(shè)計(jì)意圖：架構(gòu)鈉的化學(xué)性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間連接的橋梁，加深學(xué)生對(duì)金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)的理解，能夠形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科觀念。

【提問】通過以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f出金屬鈉保存在煤油中原因是什么？

【學(xué)生回答】為了隔絕空氣中的氧氣和水蒸氣

2.3.3成果應(yīng)用

【學(xué)習(xí)任務(wù)5】鈉的應(yīng)用

【評(píng)價(jià)任務(wù)5】通過展示學(xué)生本節(jié)課學(xué)習(xí)之前搜集的鈉的各類應(yīng)用圖片，講述學(xué)生自主整理的鈉的用途，加深對(duì)化學(xué)科學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的重要作用的了解。

【師】在看我的開始我們觀看視頻中知道，著火的工廠中存放著大量的金屬鈉讓消防員感到十分害怕，假如不幸的是鈉著火了，那消防員又該如何滅火呢？我們繼續(xù)來看完課的開始播放的一段視頻。該如何滅火呀？

【生】用干燥的沙土來滅火

【師】非常好！金屬鈉著火了一定不能用水來滅火，會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)變得更加嚴(yán)重！

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生體會(huì)到所學(xué)內(nèi)容的價(jià)值所在，并且樹立學(xué)生的安全意識(shí)。

2.3.4 課堂小結(jié)

【學(xué)習(xí)任務(wù)6】鈉的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖

【評(píng)價(jià)任務(wù)6】通過教師在課堂上的板書帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)習(xí)的鈉的性質(zhì)，在學(xué)生頭腦中構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)圖。

【教師總結(jié)】本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了金屬鈉及其化合物，主要有金屬鈉的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)。物理性質(zhì)我們用一句口訣來方便我們記憶：“軟白小低導(dǎo)”?；瘜W(xué)性質(zhì)我們首先通過分析鈉原子結(jié)構(gòu)圖得知鈉最外層只有一個(gè)電子，性質(zhì)比較活潑。主要學(xué)習(xí)了金屬鈉分別在常溫和加熱點(diǎn)燃條件下與氧氣發(fā)生的不同反應(yīng)，反應(yīng)條件不同產(chǎn)物也就不同。另外，我們還學(xué)習(xí)了金屬鈉與水的反應(yīng)，對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們也總結(jié)出了五個(gè)字：“浮熔游響紅”。

本節(jié)課依據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)維度進(jìn)行《金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)。在教學(xué)中打破了傳統(tǒng)元素化合物知識(shí)教學(xué)從物理性質(zhì)講到化學(xué)性質(zhì)的模式，由真實(shí)發(fā)生的生產(chǎn)生活情境入手，提出問題引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，進(jìn)行金屬鈉化學(xué)性質(zhì)的探究。

（作者單位：青海師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）