化学教学设计与案例分析

山西师范大学研究生 化学教学设计与案例分析 课程考试试题（卷） 2013 2014 学年第 2 学期平时成绩考试成绩课程总成绩院 （所）：教育科学研究院 专 业：学科教学（化学） 年 级： 2010级农硕 学 号： 210203079 姓 名： 仝瑞丽 -1.任选一个讲课内容，整理叙述它的科学史资料，即它的化学史。2.阐述它在化学学科中的地位和作用。3以此概念为核心，画出它的概念图。4.分析学生学习它的意义。5.设计相关的教学设计，包含设计意图。12人教版 第三单元课题1 分子和原子1、 整理叙述关于分子和原子的科学史资料，即原子分子学说的化学史资料。答：原子分子学说的创立经历了以下几个阶段：（一）原子论的形成和发展早在战国时期，我国哲学家惠施曾说过：“一尺之锤，日取其半，万世不竭。”这是物质无限可分的观点。而墨子认为，“端”是不占有空间的，是物质不可再分的最小单位。古希腊古典原子论：古希腊唯物主义哲学家，原子论的奠基人之一留基伯认为世间万物都是由不可分割的物质即原子组成。其继承者德谟克利特提出万物的本源是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所。近代原子理论：到了19世纪初，英国物理学家和化学家道尔顿于1803年提出原子论：化学元素是非常微小的，不可再分的微粒原子所组成。他的原子论为许多经验性的化学定律提供了清晰的理论解释，使人们认识到纷纭复杂的化学现象背后的统一本质。（二）分子论的提出1803年9月道尔顿系统提出原子学说，道尔顿的原子论同过去的原子论相比，已有雄厚的科学依据。但是，道尔顿的原子论提出以后，在新的实验事实面前又出现了一个新的矛盾。即在英国化学家道尔顿正式发表科学原子论的第二年（1808年），法国化学家盖吕萨克在研究各种气体在化学反应中体积变化的关系时发现，参加同一反应的各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比。盖吕萨克在1809年发表著名论文论气体物质彼此化合中提出一条定律：当气体相互化合时，各气体的体积成简单的整数比。盖吕萨克的这一定律给道尔顿的原子论无情打击，顿时使原子论陷于困境。意大利物理学教授阿佛加德罗对这场争论发生了浓厚的兴趣。他仔细地考察了盖吕萨克和道尔顿的气体实验和他们的争执，发现了矛盾的焦点，他修正了盖吕萨克的假说，提出：“在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”“原子”改为“分子”的一字之改，正是阿佛加德罗假说的奇妙之处。他解释引进分子的概念是因为道尔顿的原子概念与实验事实发生了矛盾，必须用新的假说来解决这一矛盾。为了解决这一难题，意大利化学家阿伏加德罗提出分子论。1811年，阿伏加德罗详细研究道尔顿原子论和盖吕萨克的气体反应定律后提出分子学说。他首先肯定原子论和气体反应定律都是正确的，关键是原子论忽略了一个重要事实，那就是分子的存在。于是他提出分子假说：1）元素的最小单元是原子，但气体的最小单元并非原子，而是由几个原子组成的分子。也就是说，气体由分子组成，而分子由原子构成。气态化合物则是由分子组成，而化学物的分子是由不同原子构成的。2）在同温同压下，同体积的任何气体含有相同数目的分子。有了这两条分子假说，道尔顿原子论和盖吕萨克的气体反应体积定律就得到圆满解释。（三）分子假说的曲折经历原子分子学说阿伏加德罗为道尔顿原子论释疑竟遭到大多数化学家包括道尔顿本人在内的反对，使阿伏加德罗的分子论被埋没达50年之久。在1860年以前的近半个世纪里，由于不承认分子是单质或化合物在游离状态下独立存在的最小质点，不承认分子是由原子组成的这一正确假说，世界各国化学家们对原子和分子的认识就很混乱。当时化学家们所倚重的测定原子量的工作也遇到了麻烦，常被当作测定元素原子量的相对标准的氧或氢，由于不承认它们是双原子分子，那么采用例如蒸汽密度法等物理方法来测定原子量，数值就难免产生成倍的偏差。原子量不能准确地测定，分子组成自然就无法测定了。直到1858年，阿伏加德罗去世3年后，他的学生意大利年轻化学家康尼在德国卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表会议上散发化学哲学教程概要的论文，把阿伏加德罗的分子学说用通俗语言阐明，才得到许多化学家赞同。不久康尼查罗又用分子学说原理测定许多物质分子量用实验事实证明分子的存在，至此才使原子学说和分子学说统一成原子分子学说：（1）一切物质都是由分子构成的，分子是保持物质化学性质的最小微粒。（2）分子不能用物理方法分割，但是用化学方法能使它分解。分子由原子构成，原子是用化学方法不能分割的微粒。（3）原子和分子都在不断运动。原子和分子的种类不同，它们的大小、质量和性质也各不相同。化学家们在通力合作下，几乎经历半个世纪的努力，化学界才逐步确认和建立了原子分子学说，它为近代化学的发展提供扎实的理论基础，也是化学发展史上的又一里程碑。（四）实践证明分子存在和分子的运动布朗运动分子是否确定有呢？实践终于证明了分子的存在和分子的运动。1827年英国植物学家布朗首先在显微镜下观察到，水中的小花粉在不停地作不规则的运动。仔细观察，可以发现任何悬浮在液体或气体中的非常小的微粒，都永远处于无休止的没有规则的运动状态之中。这个悬浮的微粒愈小，它的运动就愈激烈；温度愈高，这种运动也愈激烈。后来人们把这种运动叫布朗运动，把像小花粉那样小的微粒叫布朗微粒。布朗运动是永不休止的，它不受外界因素的影响，完全是物质内部运动的反映。布朗运动说明了什么问题呢？原来，这种运动就是由液体的分子运动引起的。由于对布朗运动现象的观察和了解，使得人们深入理解了布朗运动的本质。因此证实了分子的存在和分子运动的存在。（五）观测到原子和分子人们无法通过光学显微镜直接看到原子，但扫描电子显微镜可以将原子的大概模样展现给我们。1970年，美国科学家第一次观察到了单个的铀原子，1978年日本科学家拍摄到第一张原子照片。1990年，IBM公司的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”三个英文字母。这说明科学家们可以将原子在一个位置吸住，再搬运到另一个地方放下。科学家们借助的是一种叫“扫描隧道显微镜”（STM）的仪器（目前还有更为先进的STEM）。1996年美国和英国的三位科学家就因为发现了这种比足球小了几亿倍的 “足球分子”而获得了诺贝尔化学奖，这足以说明这类分子的重要性。为了研究C60 分子的吸附和吸附取向，中国科学技术大学的科学工作者们在超高真空条件下将C60分子蒸发在单晶硅 面，利用STM在接近零下200摄氏度的低温条件下对样品 面进行扫描，获得了C60 分子在不同实验条件下的高分辨图像。2、 阐述分子和原子概念在化学学科中的地位和作用。分子和原子概念的教学是物质构成奥秘这一主题的重要内容，分子、原子概念和分子论、原子论是初中化学微观内容的重要内容之一，它将学生带到微观世界里，使学生初步形成物质微粒性的关键一个内容，学生学习微观内容的重要概念之一，分子概念、原子概念的建立是初中化学阶段对物质微粒观的认识的重要内容载体，化学学科区别于其他学科的本质是从微观角度即分子、原子水平上来研究物质。化学学科的重要特征是从微观视角来认识物质的组成，理解物质及其转化的本质。分子和原子是初中学生初次接触到的微小粒子，学生学习分子概念是在学习物质的物理变化和化学变化的基础上，有宏观世界转向微观的世界的开端，学生在进行分子概念的建构学习的过程中，将从认识分子、原子的真实存在，开始认识微观世界，是化学学习有形象到抽象，从宏观转向微观的开始。通过学习可以使学生对微观世界有所了解，它是学生今后学习的重要基础；又是必不可少的工具，对以后学习化学方程式，认识化学反应的实质起着重要作用。因此，关于分子概念的教学内容对学生了解微观世界，形成微观想象能力至关重要，是继续探索物质结构的奥秘，理解质量守恒定律，解释一切化学反应实质的基础。本课题是学生认识微观世界的开始。首先从兴趣实验和学生熟悉的日常现象提出问题，引起学生思考；然后确立物质是由分子与原子等微小粒子构成成的观点；接着通过实验与探究得出分子不断运动且分子间有间隔的结论，并让学生利用这一结论对一些现象作出具体的解释。3、 以分子和原子概念为核心，画出其概念图。 答：主要从以分子和原子概念为核心构建的物质构成的微粒概念图、以分子和原子概念为核心的初中化学微观内容知识迁移的概念图两方面进行构建：不同种分子离子原子分子物质构成分解构成阳离子得失电子阴离子有有失电子得电子构成构成结构原子核核外电子质子中子有有原子中心高速运动正电负电带带不带电元素同一类原子纯净物单质化合物有有同一种元素不同种元素组成混合物有元素元素周期表元素符号图1以分子、原子概念为核心构建的物质构成微粒的概念图失子得电构成原 子分裂离子子分 子质量守恒定律的微观解释CO和CO2性质不同的原因物质溶解的微观过程解释原子结构化学方程式的书写碳单质在常温下化学性质稳定的微观原因解释不同碳单质物理性质不同的原因酸、碱、盐在水溶液中的解离复分解反应发生的条件中和反应的微观本质图2以分子、原子概念为核心的初中化学微观内容知识迁移的概念图4、 分析学生学习“分子和原子”的意义。答：初中化学的微观内容是义务教育阶段化学学科课程的核心内容，是学生逐步形成化学基本观念、逐渐形成与发展微粒认识中科学本质观的具体知识载体，作为一门基础自然科学，化学学科的独特视角是从原子、分子水平上来研究物质及其转化。义务教育阶段化学课标指出化学教育的主要目的是引导学生认识宏观世界物质的变化规律，形成化学的基本观念、理解科学的本质、提高学生的科学素养。化学学科的基本问题是研究物质及其转化，化学学科的两大基本任务之一是在微观角度上建构化学科学理论，并用建构的科学理论来解释物质及其转化的事实和规律，分子和原子概念知识对学生进一步认识物质及其转化的问题具有重要的意义。分子概念的建立能够帮助学生初步形成对化学科学的本质的正确理解。化学知识内容包括事实类、化学概念类、化学规律类和化学理论等。不同性质的化学内容其学习的活动方式是不一样的，分子、原子概念及分子论、原子论知识分别属于概念类知识和化学理论类知识，学生学习了关于分子、原子概念的知识，能初步形成化学概念类知识的学习方式即:实验（观察事实）给想象的机会和时间教师过渡性话语、想象推论概念。通过学习分子论、原子论的知识能够形成规律和理论的区别性认识，明确理论类知识的学习方式。学生通过对分子和原子概念知识的建构，能够初步形成注重区别观察与推论的科学的本质的理解，在知识建构的过程中，充分意识到想象的作用，逐步形成想象思维能力，对在后续的微观内容的学习有重要的意义。化学学科的基本问题是研究物质及其转化的问题，“物质及其转化”的问题对于学生理解化学知识内容、形成知识间的有意义的联系具有“回归性”作用。学生学习分子和原子方面的知识，能够加深对“物质”认识和“化学反应”认识的理解和深化。在分子水平上、原子水平上对物质及其转化的回归性分析：物质物质的转化物质物质是多种多样，不同的物质的性质不同化学变化是有新物质生成的过程分子有些物质是由分子构成的；不同物质，构成的分子不同；分子保持物质的化学性质化学变化是一个有新分子生成的过程原子化学变化中构成物质的分子可以分为原子，分子是由原子构成化学变化其实是原子重新组合的过程学习分子和原子概念的知识后学生能够初步掌握WWHW知识学习的模式，有助于学生更好地理解化学知识的价值、对化学微观知识的产生方式以及微粒观的初步形成有重要的意义。分子概念知识的建立能够将学生从宏观世界带入到微观领域，是学生进入微观世界的“敲门砖”，学生对这一知识的学习，能够激发学生求知欲和学习化学的兴趣，为今后学习化学微观知识打下基础。5、 设计“分子和原子”的教学设计，包含设计意图。分子和原子教学案例【课题】义务教育课程标准实验教科书化学（人教版）九年级上册第三单元课题1【教材分析】从本课题开始，学生将对微观世界有所了解。首先将认识物质的可分性分子、原子的存在，然后通过认识分子、原子在化学反应中不同变化来形成分子、原子的概念。本课题首先从学生熟悉的日常现象（走进花圃闻到花香，湿衣服变干）及品红在水中的扩散实验现象提出问题，引起学生思考，接着用简单的几句话将人类对分子、原子的原始思索与现代证明略作描述，确立物质是由分子、原子等微小粒子组成的观点。然后通过氨的扩散实验让学生探究得出结论分子是不断运动的，并利用这一结论对前述现象作出具体解释，这段解释既有将古人的物质是由微小粒子组成的猜想具体化的作用，又有如何运用微观粒子运动规律来解释宏观现象的示范作用。关于分子间有间隔的内容，考虑到物质的三态及其体积变化情况在初二物理中已有介绍，没再安排有关实验，只是利用物理中所学内容，在解释学生已知现象（同质量物质三态状况下体积不同、热胀冷缩）的同时确认了分子间有间隔的事实。通过本课题的学习，让学生领悟从宏观物质进入微观粒子，为后面的学习“作好知识铺垫。【学生情况分析 】 分子、原子对于九年级的学生来说，并不完全是陌生的，在小学自然、初中生物、物理课中都接触到分子和原子。由于分子、原子既看不见也摸不着，所以，学生要真正建立分子、原子概念是比较困难的。针对教学内容的特点和学生的实际情况，主要采取情境教学，联想推理，实验与多媒体辅助教学相结合的方法进行探究式教学。【教学设计意图】 本节课的内容是继前面两个单元学习某些物质的性质和变化后，从宏观的物质世界进入微观的物质世界，对于学生认识宏观物质的微观组成具有重要的意义。在教学过程中依据新课程标准，结合教科书上的例子，采取多种教学手段来组织教学。如演示实验、改进实验、补充实验、设计三维动画等。我在教学方法上采用了激趣质疑驱动反馈四步程序教学法。【教学目标】1. 、知识与技能目标（1）认识分子与原子的真实存在，了解分子、原子的基本性质。（2）理解分子、原子的概念，会用分子、原子的观点来解释物理变化和化学变化。 2、过程与方法目标 通过对宏观现象和微观本质间相互联系的分析、推理，提高学生抽象思维能力。 3、.情感态度和价值观目标（1）通过对物理变化和化学变化的解释，学会科学联系的方法。（2）通过对分子的可分性与不可分性的认识，学会辨证思考问题的方法。【教学重点】 分子、原子概念的建立及对分子行为微观想象的形成。【教学难点】 建立微观粒子想象表象，初步体会它与宏观物体运动的不同。【教学方法】 创设问题情景，激趣提出问题，质疑引导探究，驱动引导分析。形成想象巩固深化，反馈交流。【教学用品】 酒精、浓氨水、酚酞试液、胶头滴管、洒过香水的纸花、大小烧杯、试管、锥形瓶，分子间隔演示仪等等。【教学过程】教师活动学生活动设计说明（一）生活情景再现【引入】从试着解释生活中的现象：走过花园里闻到花香，湿衣服在阳光下比在阴凉处易于晾干，蔗糖溶于水。为了解释上述现象，还需走进物质的微观世界，引出物质是由及其微小的肉眼看不见的微小的粒子构成的进入情景学生思考再现生活情景引入新课，激发学生的好奇心与求知欲，激励探究热情，产生探究欲望，引起悬念。问：大家知道其中的奥秘吗？导言：今天的课将把我们带进一个微观世界，为我们解开其中的奥秘。板书课题：分子和原子引领学生从五彩缤纷的宏观世界步入充满神奇色彩的微观世界。（二）科学手段，证实分子存在。师：科学技术的进步早已证明，物质确实是由微小粒子分子、原子等构成的，现在我们通过先进的科学仪器不仅直接观察到一些分子和原子，还能移走原子。【课件展示】苯分子、硅原子的照片。（板书）一、分子是真实存在的观看图片讨论、思考、归纳。（分子是真实存在的）再次点题，启迪思维让学生置身于特定文化背景的学习情景中，培养学生爱国主义精神，进行爱国主义教育。（三）阅读课本，思考交流，引出性质。（板书）二、分子的性质设问：我们以水分子为例，究竟有多小呢？下面请听水分子的自述。嗨!同学们，您们好，很高兴地认识您们，您们知道我是谁吗？我是水分子，我的质量和体积都很小，一个水分子的质量约是310-26kg，在每一滴水中我们水分子大约有1671021个。我这么小，当然你们人类用肉眼是看不见我的。如果用10亿人来数一滴水里的水分子，每人每分钟数100个，日夜不停，需要数3万多年才能数完哩。我想请你们猜一猜当我们分子聚集在一起构成水时，我们是静止吗？彼此之间是否会存在空隙呢?板书1：分子的质量和体积都很小想象、理解：分子质量和体积有多小？思考、交流、归纳总结分子的第一点性质。采用”水分子的自述”让学生感知分子的体积和质量都很小；运用具体的数字和似人化的手法，有利于激发学生的兴趣。（四）引导探究，培养能力。设问：分子还有哪些性质？活动与探究1：氨水使沾有酚酞的“白花”变为“红花”。设问：浓氨水和酚酞试液是否直接接触？能说明了什么？板书2：分子在不断地作无规则运动问：从以上实验你们得到什么启发？请举例（解释为在花园里能闻到花香）设问：分子运动的快慢与什么因素有关呢？【演示实验】：分别向盛有冷水和热水的两个烧杯中，同时滴入少量的红墨水（不要搅动烧杯中的水）静置观察。现象：红墨水在冷水中扩散得慢，红墨水在热水中扩散得快。结论：温度升高，分子能量增大，分子运动速度加快。问：从以上实验你们得到什么启发？请举例议一议：1、为什么墙内开花墙外可以闻到花的香味？2、为什么湿衣服在阳光下比在阴凉处易于晾干？学生观察现象，思考讨论，归纳总结分子的第二点性质。学生思考，用所学知识解决问题培养学生的探究能力“逐步引导，抽丝剥蚕”的方法将学习推向深入，使“分子存在，并不断运动”的抽象、枯燥知识化为生动形象的画面，使深奥的知识变得浅显而易于理解。（五）继续探究、获取新知设问：1+1=2是一个永恒不变的等式吗？【演示实验】:等体积的水和酒精混合后观察体积变化水水酒精酒精水混合混合液现象：混合后体积减小板书：分子间有一定的间隔活动与探究3：设问：物质三态的间隔的大小怎么样？构成物质分子间隔可以改变吗？【演示实验】:桌上放着两个矿泉水瓶，一个空瓶，一个装满水，用力捏，感觉被压缩的难易程度。现象：气态物质比较容易被压缩；液态物质较难压缩。固体液体气体结论：气体间隔液体间隔投影固体、液体、气体物质分子间隔问：从以上实验你们得到什么启发？请举例，你可知道热胀冷静缩的原理了？设问：如果你口渴了，你会怎么做？是喝饮料还是喝水或吃冰块？为什么喝饮料不能解渴呢？帮助学生从饮料和水的组成上分析得出分子的第四个特征：板书：同种分子的性质相同，不同种分子的性质不同对比、思考、交流、讨论，观察现象，归纳总结分子的第三点性质学生动手实验思考、交流、讨论，观察现象，归纳总结分子的第四点性质借助宏观现象来帮助学生想象微观事物，理解微观事物。培养学生观察、类比能力和操作能力，使学生会与别人交流合作，增强协作精神。让学生真正知道实验结果的得出都是以实验为基础的。感受化学就在身边（六）总结评价、形成体系投影说一说：学完本节课，你有哪些收获？ 学生自我小结培养学生对知识的归纳、总结能力，加强对新学知识的理解和记忆（七）学生训练练习巩固所学知识体验学习成功的快乐（八）布置作业、加强巩固课后巩固【小结】通过本节课的学习,你学到了什么?小结发言。加强对新学知识的理解与记忆。附：板书设计： 第三单元 课题1 分子和原子1.分子（1）定义：分子是保持物质化学性质的最小粒子。（2）性质：分子的体积和质量都很小。分子处于不断的运动中。分子之间有间隔。2.原子（1）定义：原子是化学变化中的最小粒子。（2）性质：与分子的性质相似，体积、质量小；运动；有间隔。用分子、原子的观点理解化学反应的本质：【教学反思】通过本节课的学习，引领学生进入微观世界。首先认识分子、原子的客观存在，然后建立微观粒子的观念，体会它与宏观物质的不同，掌握用微观理论解释宏观变化，最后能用所学的知识解释生活中的现象。在本节课的教学中，有以下几点反思：1、教学手段形式多样。有实物展示、实验演示、活动与探究、多媒体投影相互有机结合，使抽象概念形象化，突破难点，提高学生抽象思维能力，激发学生浓厚的探究欲望，但要注意多媒体只能起辅助作用。2、实验与活动探究均采取对比方法，如红墨水在冷、热水中扩散。氨分子扩散实验采取氨水直接滴入酚酞溶液与氨分子运动到酚酞溶液中进行对比，提高教学效果，培养学生形成良好的科学探究的方法。3、将化学与现实生活紧密联系，从真实的情景中发现值得研究的问题，产生探求欲望。