巧用化学史故事对"水的组成"的教学设计

发表时间:2020/8/27   来源:《中小学教育》2020年12期   作者:李进芳
[导读] 将化学故事引入课堂,贯穿于化学教学中,既了解了科学家们的探究历程
        摘要:将化学故事引入课堂,贯穿于化学教学中,既了解了科学家们的探究历程,又在引人入胜的故事情节中重温化学实验,获取化学知识。
        关键词  化学史  教学设计   水的电解实验
        我国著名的教育学家化学家傅鹰教授说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”利用化学史可以对学生进行思想政治教育,引起学生的学习兴趣,激发学生的学习动力,提高教学质量,扩大学生知识面,化学史可以在化学教育教学中发挥着非常重要的作用。在新课程标准要求全面提高学生的科学素养,实施化学史教学则是提高中学生科学素养的一种有效途径。在讲水的组成这一课题时,我就充分利用挖掘书上资料卡片里化学史故事完成本节课的内容。
        教学思路
        水的组成是继氧气之后那我们学习的第二种纯净物的组成,教学的重点在于从元素的角度认识水的组成并上升到水的微观构成,建立宏观与微观之间的联系,同时为化学式化学方程式的学习奠定基础,那么在教学中如何实现这些目标呢?首先我以普利斯特里变魔术的故事,卡文迪许研究氢气和氧气反应生成水的实验,但是受当时燃素学说的困扰,他并没有认识到水是由氢氧元素组成的。然后我们再重温这些科学家的实验,来认识氢气。认识完氢气后拉瓦锡登场了,又开始讲述拉瓦锡重复卡文迪许的实验,并进行了逆向的实验得出水分解生成氢气和氧气的故事,从而有理有据的证明水是由氢氧元素组成的。同时也认识到拉瓦锡的伟大。在教学中我设计了两个命题,两段故事,让学生沿着不同科学家的研究水的历程去认识水的组成,最终形成正确的认识。
        教学过程
        环节一 认识氢气
        通过可爱的水宝宝的动画视频,引出本节课的主角水,我们今天重点研究水的组成。(引出主题)。
        命题1:水是一种元素,是真的吗?     同学们作出猜测
        在论证这个命题之前,我们从故事开始:早在18世纪以前,人们一直认为水是一种元素,直到18世纪末期,英国化学家普利斯特里经常在朋友们面前表演一种魔术,把一种充满“易燃空气”的瓶子在朋友们面前晃一晃,然后将燃烧的木条伸进去就能听到尖锐的爆鸣声,后来他发现瓶壁上有水珠,但是当时他并不知道那就是水。后 来他把发现告诉了另一位英国著名科学家卡文迪许。卡文迪许用不同比例的“易燃空气”与纯氧混合进行反复实验,确认所得的液体就是水。但虔诚的燃“素学说”束缚了他们,他们始终认为水就是一种元素。而这所谓的易燃空气,就是我们后来熟知的氢气。(了解科学家们认识亲气的历程)
        接下来我们重温卡文迪许的实验。  (由故事转为化学实验,开始有关化学知识的学习)
        演示实验:氢气的燃烧
        问题1:请同学们描述氢气燃烧的实验现象。
        问题2:根据现象写出氢气燃烧的符号表达式。
        问题3:同学们能推出水的组成吗?
        这三个问题前两个问题现在较简单,问题3有一定的难度,但有部分同学回答的也非常棒,他们说氢气是由氢元素组成的,氧气是由氧元素组成的,氢气在氧气中燃烧生成水,反应前后元素种类不变,所以推出水是由氢氧元素组成。
        我们现在根据氢气燃烧生成水可以推出水是由氢元素和氧元素组成的,那水是一种元素是假的。( 由此同学们初步得知水是由氢氧元素组成的。)
        但在卡文迪许的那个年代他们受燃素学说的束缚,始终认为水就是一种元素,所以同学们在学习过程中要相信自己,敢于质疑,敢于探索。
        过渡:做氢气燃烧实验的时候能听到尖锐的爆鸣声,我们为什么没有听到爆鸣声呢?请同学们看下面一个实验。
        演示实验:氢气爆炸的实验
        问题4通过氢气爆炸的实验,我们能得出什么信息呢?
        问题5使用氢气前怎样验纯呢?请看老师演示,学生描述。
        问题6氢气燃烧和氢气爆炸他们的表达式一样吗?这两个反应都体现了氢气的什么性质呢?
        老师介绍:氢气被称为高能燃料,因为它放出的热量是等质量汽油的三倍。又因为氢气燃烧生成的是水,所有氢气又被称为最清洁的燃料。


        环节二:水的电解实验
        命题2   水可以做制取氢气的原料是真的吗?(引导同学们作出猜想)
        在论证这个命题之前,继续我们的故事。
        后来卡文迪许的助手在一次偶然的机会把卡文迪许的实验告诉了拉瓦锡,拉瓦锡反复做了这个实验,并做了一个相反的实验,把水分解生成了氢气和氧气。在拉瓦锡的那个年代是没有电的,他是在一个金属的高温腔内分解水制得氢气和氧气。再次确认了水的组成,并且给予了准确的理论说明。推翻了当时的燃素学说,被称为18世纪最伟大的科学家之一。科学需要有坚持不懈的探索精神,希望同学们在学习的道路上也发扬坚持不懈的探索精神。(在研究空气组成时,我们简单介绍过拉瓦锡的故事,在这里又看到了拉瓦锡取得伟大的成就,同学们由衷的感到敬佩,纷纷赞扬拉瓦锡真了不起。)
        接下来我们就重温拉瓦锡的水分解的实验。当然随着科技的发展,我们现在使用的仪器和方法比他那个年代简易多了。(关键是他那个时代没有电,我们现在有了电,可以通电使水发生分解)
        老师简单介绍水的电解装置。(怎样装水?)
        演示实验:水的电解实验。
        问题1请同学描述实验现象。
        问题2怎样检验生成的气体?  (同学们回答完后,老师可进行演示)
        问题3水通电分解是化学变化吗?请写出水通电分解的表达式。
        问题4根据水通电分解的表达式,你能推出水的组成吗?请说明理由。
        实验结论:水是由氢元素和氧元素组成的。
        那水可以做制取氢气的原料是真的!
        拓展:
        水的电解实验为什么用直流电源?
        电解水中为什么要加入氢氧化钠或硫酸钠?
        小结:电解水的注意事项。
        过渡:认识了水的宏观组成,我们再来从微观角度认识水的分解过程?
        环节三 从微观角度认识水通电分解的实质。
        同学们还记得化学变化的实质吗?
        展示资料:同温同压下气体的体积比等于分子个数比。
        请同学们用老师发给你们的橡皮泥做的原子模型,摆出水通电分解的微观过程。
        你从中能获取哪些信息?(同学们摆的都非常的认真,同时也加深了从微观角度认识化学变化的过程)
        从微观角度认识水通电分解的实质。从而加深认识水是由水分子构成的,一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。
        小结:水是由氢元素氧元素组成的。    水是由水分子构成的。
        教学反思
        在化学学科发展的历史长河中,伟大的科学家们无不闪烁着人性的光辉,在学习过程中,开发化学故事,不断的得到学生的反应与共鸣。另一方面化学史能够在传递科学知识的同时,更注重发现科学规律的过程,这种过程中往往体现一定的思想方法,化学中的思想方法,往往经历着提出问题,搜集信息,实验验证,科学结论等环节,这是指引学生认识事物发现自然规律的一般科学方法,了解科学的发展历程,经历科学概念的形成过程,从而加深对科学本质的理解,培育学生的核心素养。
        
        参考文献:【1】蔡彩芳 曾兵芳 中学化学史教学的价值困境及对策 〖J〗山东化工 2018 47(04)119-120
          【2】     严四清  有效利用化学史故事培育学生的核心素养〖J〗江苏教育研究2017 48
        39-41
          【3】  金晨  基于化学史的科学素养培养策略研究〖J〗  教学研究2019 (05)15-18
        
       
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