初中化学科学探究教学设计与案例分析

初中化学科学探究教学设计与案例分析,泰安市泰山区教研科研中心 崔素芳,电子信箱：cuisf_,一、初中化学科学探究教学的回顾,在理想与现实交互中， 探索、前行、追求着。,困惑,收获,心声,二、初中化学科学探究教学的价值,通过科学探究的方式，从学生身边的化学物质入手学习化学知识，然后应用所学化学知识解决社会问题。 从生活走进化学，从化学走向社会。,二、初中化学科学探究教学的价值,以科学探究为突破口的化学课程改革，是建立在课程内容和学习方式两根支柱之上的。,元素化合物知识即是学科素养基石,科学探究对发展学生的科学素养具有不可替代作用,所谓科学素养，简单的讲就是公民对科学的 理解，是指科学知识、方法、观念、思想， 也就是科学意识、科学精神、科学能力。它 是借助于理科教育所应当培养的公民素质。,二、初中化学科学探究教学的价值,元素化合物知识即是学科素养基石,化学探究活动对形成学生的化学科学素养具有重要作用,1.探究活动能促进学生学习化学兴趣的发展； 2.探究活动能帮助学生积极主动获取化学 核心知识； 3.探究活动能促进学生对化学科学本质的理解。,二、初中化学科学探究教学的价值,初中化学探究是学生获取化学知识、领悟化学科学研究方法、形成化学基本观念的重要实践活动。,初中化学究竟教什么？,一、了解一些重要而又基本的化学本体知识：即人类在长期的实践中逐步积累起来的一些关于物质的事实本质（如重要的元素化物知识、重要的规律原理等），认识物质、改造物质和应用物质的方法策略、规则规律、技巧技能、智慧思想（如由现象到本质、由宏观到微观、由个别到一般的认识物质的思路，分离、混合、制备物质的思路方法，分类的研究方法，计量的基本思想，符号系统的建立与使用等）。 二、获得认识物质、改造物质、应用物质,探求真理的过程性体验。（这是经历过程才能得到的） 三、初步培养在自然、社会、环境等多个要素组成的体系中统筹考虑通过化学科学解决问题时，应具有的价值判断能力和情意品质。（如资源、环境、安全等方面的意识，尊重客观、尊重规律、追求和谐、可持续发展等基本观念）,在化学研究方法中，除了运用自然科学研究中常用的归纳、演绎、分析、观察、实验操作、比较、分类、类比、提出假设、数据处理、变量控制、对照试验等方法外。还有化学实验方法、化学假说方法、化学模型方法是化学重要的方法。,化学科学研究的方法,化学教育不仅包括化学知识，而且包括化学科学过程和研究方法、化学科学思想。,化学科学探究的基本思想是从宏观到微观，力求探明物质的结构和性质的关系；从定性到定量，从“质”和“量”两个方面去认识物质的性质及变化；从描述到推理，从理论上揭示事物的因果关系。,化学科学探究的基本思想,化学教育不仅包括化学知识，而且包括化学科学过程和研究方法、化学科学思想。,“所谓化学基本观念，简单地讲就是学生通过化学课程学习，在深入理解化学学科特征的基础上，所获得的对化学的总观性认识。它具体表现为个体主动运用化学思想、方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯，对学生终身学习和发展都将发挥重要的作用”。 毕华林,初中化学要帮助学生初步形成基本观念,教学设计是运用系统方法，将学习理论与教学理论转化成对教学目标、教学条件、教学方法、教学流程、教学评价等教学环节具体计划的系统化的过程，以实现教育教学的最优化。,探究教学设计原则,以课标为指导,以教材为基础,以学情为依据,以生活为源泉,以探究为途径,三、化学探究教学设计策略与案例分析,策略一：整体感知科学探究全过程，增进对各探究要素的理解。,案例1,提出问题,猜想与假设,设计与进行实验,收集证据分析处理数据,得出结论,反思与评价,问题是观察思考经验的产物。,猜想与假设是依据观察结果和已有经验做出的可能性解释，假设必须是可检验的。,控制变量 当多个变量影响探究结果时，选择其中一种变量进行探究，其余变量都应保持相同。才能保证实验结果的客观性。,全面收集观察和测量结果。将数据整理成表格或曲线图，便于得出规律。,需要科学推理、判断、论证才能得出结论。,反思探究各环节是否科学，反思需要改进之处等。,策略二：具体探究活动设计：明确探究任务、创设探究情境、选好探究着力点、充分预设探究活动、合理指导与组织、注重对探究结果的反思与梳理、才能提高探究活动的效益。,实验探究:如何控制燃烧?,木炭、纸、火柴、酒精灯、氧气发生器。,1、选择一种可燃物使其燃烧。 2、采用适当的方法促使这种可燃物燃烧得更剧烈。 3、采用有效的方法将燃烧的可燃物熄灭。,明确任务,案例2,案例3,猜想与验证实验方案,实验记录,实验探究：盐酸和氢氧化钙能否发生化学反应,【交流讨论】,氢氧化钙固体中加入浓盐酸后，固体全部溶解，小明认为这是氢氧化钙和盐酸反应生成了溶于水的物质，你同意他的观点吗？如果不同意，请说出理由。并谈一谈对该实验的改进方法。,案例4,实验方案,现象： 。,结论： 。,对照实验,烧杯1中固体完全消失，,烧杯2中仍有固体剩余,HCl和Ca(OH)2发生了化学反应,某同学用矿泉水瓶收集了一瓶二氧化碳气体,然后倒入少量氢氧化钠溶液,振荡结果瓶子变瘪,由此现象可以证明二氧化碳能与氢氧化钠发生反应.你认为该方案是否合理.,1.自变量: 水 氢氧化钠溶液 2.因变量: 瓶子变瘪的程度,3.控制变量:矿泉水瓶的体积与质地,水与氢氧化钠的体积,振荡的程度,加入水与氢氧化钠的方式等.,依据变量控制设计实验,1、对学生提出各种猜想有预设并能判断其合理性。 2、对学生制定各种实验方案有预设并能判断其可行性。 3、对学生需要的实验用品有预设并能及时提供。 4、对实验中可能出现现象及安全问题有预设。,案例5,1、合理分组，每一位成员都能发挥作用。 2、营建严谨、求实、认真学习氛围。 3、培养良好实验习惯。 4、充分利用评价调控作用。,三种卡片互动评价,实验记录卡,疑问整理卡,归纳总结卡,世界著名心理学家威廉詹姆士有段名言：播下一个行动，收获一种习惯；播下一种习惯，收获一种性格；播下一种性格，收获一种命运。,案例6,案例6,“化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式。” -著名化学教育家戴安邦,第二节化学反应的表示 （第一课时）,案例7,氢能源,Hydrogen,历史回顾,早在300多年前，化学家们就对化学反应进行定量研究。1673年，英国化学家波义耳在一只敞口的容器中加热金属汞，结果发现反应后质量增加。 1777年，法国化学家拉瓦锡用较精确的定量实验法，在密闭容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系，得到的结论为：参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。,理论分析,20个氢分子燃烧：,200个氢分子燃烧：,2n个氢分子燃烧,氢气,氧气,参加反应氢气和氧气质量和=生成水的质量,2 ： 1 ： 2,实验探究,用实验验证推测是否正确，有哪些问题必须思考？,确定研究对象,实验探究,实施实验准确 记录现象,历史回顾,早在300多年前，化学家们就对化学反应进行定量研究。1673年，英国化学家波义耳在一只敞口的容器中加热金属汞，结果发现反应后质量增加。 1777年，法国化学家拉瓦锡用较精确的定量实验法，在密闭容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系，得到的结论为：参加化学反应的物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。,整理收获, ,挑战自我：,1、判断下列说法是否正确。 （1）煤块燃烧后，变成质量小得多的煤灰，说明煤燃烧的反应不符合质量守恒定律。 （2）碳在氧气中燃烧后，生成的二氧化碳的质量比参加反应的碳的质量大。,2、某物质在空气中燃烧，生成水和二氧化碳，则该物质中一定包含有（）元素和（）元素，可能含有（）元素。,碳,氢,氧,作业：,某同学做了两个实验，一是氧化汞受热分解生成汞和氧气；二是镁条在空气中燃烧生成氧气和固体氧化镁。得到如下数据：,这两个反应符合质量守恒定律吗？试谈谈你的观点？,鲁教版教材中探究活动的类型分布,实验型 55,讨论型 37,调查型 6,其他 2,依据探究活动完成方式来分,英国科学家卢瑟福 （E.Rutherford,18711937),粒子散射实验（1911年）,原子的结构（讨论型探究活动),案例8,交流共享,1.绝大多数粒子能穿透金箔，而且不改变原来的运动方向说明了什么？ 2.有一小部分粒子改变了原来的前进方向，甚至有极少数的粒子被弹了回来又能说明什么？,友情提示： 粒子是一种带正电且比电子的质量大的多的粒子,资料,资料,反思交流,卢瑟福发现原子核的过程中，哪些是实验观察到现象，哪些是推论？在从现象到推论的过程中，你认为卢瑟福的思考、计算有什么作用？,学生收获： 1、经过思考初步建立了原子结构模型。 2、经历了科学家探究历程，了解了科学家是怎样提出问题-实验设想-观察异常现象-假设-计算-推理的探究活动过程。 3、体会到科学家实验设想的巧妙，推理中大智慧，领略了原子世界奇妙。,探究氧气、二氧化碳制法、性质，探究酸碱盐性质、物质反应条件等。,探究空气中氧气含量，质量守恒定律，配制一定质量分数溶液、溶液酸碱度测定等。,案例9,空气中氧气含量的测定（定量探究活动）,案例9,空气中氧气含量的测定（定量探究活动）,拉瓦锡发现空气成分实验,相同点：原理相同，都是利用化学反应消耗相对密闭容器中氧气，使之容器内气体压力发生了变化，而呈现不同现象，以此推断空气中氧气的含量。,对比上述三个实验,不同点：所选择反应不同，装置不同，因此测量准确度不同。,拉瓦锡实验设计更精确！,探究元素化合物知识，探究质量守恒定律等。,探究物质燃烧的条件、铁生锈的条件、物质溶解与能量的关系等。,探究空气中二氧化碳的含量会发生变化吗？调查家庭金属垃圾的种类。如何配制无土栽培的营养液？等 化学探究乐园.doc,案例10,净化黄泥水（基于解决实际问题探究）,想一想： 把黄泥水变成纯净的水，你有哪些办法？,看一看 说一说,仔细观察一杯黄泥水，说一说黄泥水中有哪些成份？,水,不溶性杂质,可溶性杂质,微生物,水分子,不溶性杂质微粒,病毒、细菌,可溶性杂质微粒,黄泥水的成份,杂质,如果给你一架扫描隧道显微镜你又会看到什么?,发挥想象：水中的可溶性杂质和微生物能否也用这种筛子原理除去？,过 滤 法,筛子孔口径越小，落下去的颗粒越小。,多识一点,一杯污水怎样变成一杯清洁的可饮用的水？ 湖南籍著名华裔科学家、世界膜界泰斗黎念之的一项发明就可以做到。这项发明可以理解为农村筛稻谷的筛子，一“膜”当关，万般杂质莫能过。他解释，膜就像是一个“过滤器”，让水通过去，污染的杂质过不去。由于成分比纳米还要细微，污水经过渗透膜后，有毒有害的物质全部被隔离，仅能通过水分子，可达到99.7% 的清除率。经过渗透膜处理的水能够达到联合国公布的最高水质标准。,蒸 馏 法,规划操作步骤及操作要求,一贴、二低、三靠,安全、防止烫伤,感悟方法，思维升华,一、思考过滤和蒸馏的原理，分离混合物的依据是什么？ 二、如果要从混合物中提取某种有用的物质，我们可以采取哪些途径？,根据混合物中各成份（微粒大小、运动速率） 的不同。,1、除去其中所有的杂质，留下我们要得到的物质。 2、直接取出我们要得到的物质。,策略四：规划探究活动层级水平，逐步发展学生科学探究能力。,氧气,二氧化碳,酸碱盐,金属,对物质认识的探究活动发展层级,从单一具体物质认识逐步过渡到一类物质共性的认识，再到一类物质个性差异规律认识。,性质活泼的氧气,案例11,认识物质通常我们从哪些方面入手？,水（H2O)、氯化钠（NaCl）、过氧化氢（H2O2）、高锰酸钾（KMnO4）、氯酸钾（KClO3） 从元素组成的角度分析推测，以上这些物质可能制得氧气的是哪些？并简述你这样选择的理由。,选择过氧化氢溶液分解制取氧气 （简捷、安全、环保、经济）,根据提供的仪器，组装适合本实验装置。请思考并阐述你的设计理由。,锥形瓶、双孔橡皮塞、长颈漏斗、分液漏斗、单孔橡皮塞、导管、橡胶导管、玻璃片、集气瓶、酒精灯,长颈漏斗,酒精灯,导管,单孔塞,分液漏斗,设计制取氧气的装置,排水法,排空气法,向上排空气法,向下排空气法,探究物质化学性质的一般方法： 选择不同类别物质中的一些代表物进行实验。 如探究氧气化学性质可选择单质、化合物中某些物质进行实验看能否与氧气发生反应。单质：木炭、硫、磷、铁、铜等；化合物：石蜡、酒精等。,实验探究：氧气的化学性质,木炭,铁丝,蜡烛,大自然的氧循环,O2,CO2,大自然的氧循环过程中伴随着能量的吸收和放出,沼 气,1、氧气能与许多物质发生反应。但通常情况下，这些物质却都能与氧气“和平共处”，这是为什么呢？,交流共享,2、如果空气的组成不是现在的样子，而是氧气占78%，氮气占21%，世界会是怎样的？,可见氧气的化学性质 活泼。,比较,人类无法生存、火灾频发、食物无法储存等。,氧气与许多物质发生反应需要条件。,氧气,原理,检验方法,收集方法,装置,空气,认识物质的一般思路,再者利用化学变化，来探究物质的化学性质。对化学性质的认识思路：我们要想探查一种物质有哪些化学性质，即该物质能与哪些物质发生化学反应？反应的条件是怎样的？选择反应物要考虑选择在自然界里或日常生活中能与这种物质接触的那些常见物质，如果可选取的物质有多种，则不妨把它们进行分类，选取各类物质的代表物即可。一旦发现物质之间发生了化学变化，还要从微观层面分析物质的构成微粒发生了怎样的变化？并且用化学方程式表达这一变化。,首先通过感官认识它的外部特征，如颜色、状态、气味等，再借助一些工具或手段测量或探查它的其它特征参数，如熔沸点、密度、溶解性等。这样认识到的性质属于物质的物理性质，是不需要发生质变就能体现出来的性质。,探究二氧化碳性质选择新的探究点,基础性探究,生成性探究,案例12,类比,镁带、铁丝、铝粉、铜和氧气的反应,金属与氧气的反应,实验记录,交流共享,对比镁、铁、铝、铜分别与氧气发生反应的条件、实验现象，结合你的生活经验，分析一下可能有哪些原因导致这四种金属与氧气反应的难易和剧烈程度不同？,问 题,铝比铁更容易与氧气等物质反应，我们通常看见铁生锈而很少看到铝生锈，为什么呢？,铁锅,实验探究,向分别盛有形状相同的铜、铁、铝、镁的四支试管中，分别加入等体积等浓度的盐酸或稀硫酸，观察并记录现象。,金属与酸的反应,铜,实验记录,金属与盐酸、稀硫酸反应的剧烈程度比较,Mg,Mg,SO42-,SO42-,Cu,Cu,图1,图2,1.观察上图，从微观角度分析金属与酸反应的 实质是什么？,2.比较镁原子与铜原子失电子的能力大小。 3.依据此分析结合实验现象，按失电子能力给 Mg Al Fe Cu排序。,SO42-,SO42-,SO42-,SO42-,Cu,Cu,SO42-,SO42-,金属与盐溶液的反应,如何设计实验证明铜和银的金属活动性强弱？,探究活动的水平层次,凸显学科核心价值化学基本观念，意义深远 。,寄,语,让教学成为充满智慧的活动，与孩子们一起分享快乐！ 让我们诗意地耕耘在化学教育沃土上，享受着化学科学独特魅力。,敬请各位专家、老师批评指正 谢谢大家！ 2011年10月,