资源简介

——《寻找地球以外的生命-探究水的组成》教学设计
摘要：本案例创设真实问题地球以外存在生命吗，围绕水的组成探究，开展项目式学习，精心设计了层层递进的任务进行驱动,从宏观到微观、从定性到定量探究水的组成。学生在项目式学习过程中能体验完整的探究的过程，并自主总结提升研究物质组成的一般方法——“分法”和“合法”等，发展从宏观到微观认识物质的水平，发展从定性到定量实验探究的水平，发展社会价值的认识水平，提高解决实际问题的水平，促进学生化学核心素养的发展。
关键词： 水的组成 项目式学习 任务驱动 核心素养 初中化学
项目式学习承载着发展学生核心素养和学科能力的功能，同时又充分体现了现代教育理论以学生为本的理念。“项目式学习是指基于课程标准，以小组合作方式对真实问题进行探究，从而获得学科知识的核心概念和原理，发展创新意识和一定的学科能力的教学活动。”在项目开展过程中，教师角色从传统的控制者向学生学习的促进者转换，可以极大地调动学生的积极性，培养学生的合作能力和探究意识，丰富并拓宽学生的学习内容和视野，提高学生的创新意识和实践能力，促进学生科学精神和人文精神的养成。
本案例涉及的教学内容为“义务教育教科书人教版上册第四单元课题三水的组成”。水的组成是初三化学的重要教学内容,是初三学生应学习和掌握的重点内容，也是未来进一步研究和认识其他物质组成的重要基础。本教学设计以寻找地球以外的生命为情境，创设真实的有价值的问题组织学生开展项目式学习，将探究水的组成的融入到真实情境中，设计了层层递进的任务进行驱动,引导学生在自主体验基础上，总结提升研究物质组成的一般方法——“分法”和“合法”。在项目式学习过程中使学生体验完整的实验探究的过程，有利于培养学生的证据推理和科学探究的核心素养。通过水的电解实验探究水的宏观组成，进而氢气燃烧的定量实验，探究水分子的微观构成，发展从定性到定量实验探究的水平，发展从宏观到微观认识物质的水平，通过围绕确定水的组成实际问题的解决，发展社会价值的认识水平，提高解决实际问题的水平。最终促进学生化学核心素养的发展。
“素养为本”的教学与评价目标
1、教学目标
通过水的电解实验现象分析水的宏观元素组成，结合氢气燃烧的定量实验分析水分子的微观构成。
以水为例，体验并初步了解研究物质组成的一般方法（“分法”和“合法”），初步建构分析物质组成的思维模型。
通过实验收集证据，从宏观到微观，从定性到定量，对水的组成进行分析、推理和判断，实现问题的解决。
能从所含元素种类对纯净物进行简单的分类，掌握单质、化合物、氧化物的概念。
2、评价目标
通过对水的通电分解的探究，诊断并发展学生对化学反应的认识进阶（宏-微-符-曲，四重表征）和对物质的认识从宏观辨识到微观探析的水平（基于经验水平、基于思维水平）。
通过对水得出组成的宏观定性探究和氢气燃烧的定量微观分析，结合实验方案的设计和交流，诊断并发展学生实验探究的水平（定性水平、定量水平）。
通过课堂收获的交流讨论，诊断并发展学生对化学价值的认识水平(学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角)。
3、教学重难点
以水为例，体验并初步了解研究物质组成的一般方法（“分”法和“合”法），初步建构分析物质组成的思维模型。
通过实验收集证据，从宏观到微观，从定性到定量，对水的组成进行分析、推理和判断，实现问题的解决。
项目式学习实施流程
(
项目活动
) (
任务驱动
) (
素养发展
)
(
真实情景中发现问题，分析问题，提出猜想，进行实验探究，得出结论。
) (
宏观辨识、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、变化的观念、守恒的思想
)
(
1、
水是不是一种元素？
)
(
宏观辨识与微观探析，从定性到定量
) (
从质量、气体体积两个角度，定量分析水分子的原子构成。完成微观示意图。
) (
2、
水分子的原子构成是怎样的
)
(
分类的思想、宏观辨识与微观探析
、
科学态度与社会责任
) (
3、
物质的简单分类
（水属于哪一类物质？）
) (
从已知物质出发，对纯净物进行简单的分类，
建构物质的简单分类树
，
并能从宏观和微观理解物质的分类。
)
三、项目教学过程
（一）项目活动主题一：项目导入，情景驱动问题探究
教师活动过程 学生活动过程
课前播放视频：《探索地球以外的生命》 [提出问题]我们如何确定发现的物质就是水？想一想，怎么探究水的组成？ 收看视频，踊跃思考回答。 大多同学想到从水的性质，少数想到水的微观构成。
[设计说明]创设真实情境，使教学密切联系实际：科学家们致力于寻找地球以外的生命，水是生命之源，如何确定发现的物质就是水，让学生带着任务和兴趣，参与到课堂中来。开展项目式学习，任务驱动，充分调动学生的积极性，让学生在学习中感悟“身边的化学”、“有用的化学”，认识化学在促进社会发展的积极作用，体现学科应用与育人的价值。
项目活动主题二：水是不是一种元素？——宏观辨识、定性探究
[设计说明]学生在教师的引导下开展本项目的学习，在自主体验基础上，掌握研究物质组成的一般方法——“分法”和“合法”。
该环节学生体验了完整的探究过程：提出问题，水是一种元素吗？激发学生的思考。接着回顾历史，寻找证据→重现氢气燃烧实验→提出新的问题，作出假设→ 设计实验方案→实验并观察记录实验现象→解释和结论。有利于培养学生证据推理和科学探究的核心素养。
电解水实验中精心设计了的问题串：看到什么现象？→液面上是什么？→两试管中产生的气体一样多吗？→两边生成的气体一样吗？→体积不同就不一样吗？应该怎么证明？→生成了氢气和氧气，说明水中含有什么元素。为什么？→水中就只含氢元素和氧元素吗？利用环环相扣的问题进行驱动,层层深入剖析，最终得出水的组成的结论。有利于培养学生缜密的思维和深入思考的高阶思维。
使用手持技术，展示化学反应的动态过程，拓展学生的视野，发展学生对化学反应的认知水平，感受化学反应的动态过程，发展学生化学学科独有的“四重表征”的思维。
教师活动过程 学生活动过程
[提问]水是一种元素吗？ [介绍历史]介绍普利斯特里、卡文迪许关于氢气燃烧的实验。 [演示实验]氢气的燃烧 思考回答。 聆听。 观察记录实验现象。根据实验，得出猜想和结论：水不是一种元素，由氢元素和氧元素组成。
[提问]如何进一步证明水是由氢元素和氧元素组成的？ [方法指导]从拉瓦锡探究空气成分的实验，归纳研究物质组成的常见方法：“分”法和“合”法。 [实验方案的设计]水的高温分解或者通电分解。 [实验探究]演示电解水实验，提问问题串：看到什么现象？→液面上是什么？→两试管中产生的气体一样多吗？→两边生成的气体一样吗？→体积不同就不一样吗？应该怎么证明？→生成了氢气和氧气，说明水中含有什么元素。为什么？→水中就只含氢元素和氧元素吗？ 回顾拉瓦锡所做的实验，思考总结：研究物质组成的常见方法：“分”法和“合”法。 设计实验方案并简单评价。在教室中选择进行电解水实验。 实验观察、 思考回答、 收集证据：“正氧一，负氢二”、 结合“元素守恒”思想分析归纳、 得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。 完成导学案，写出水电解反应的文字表达式。
[拓展视野]手持技术，展示水电解过程中得到的两种气体的压强-时间曲线。 观看、聆听 感受水通电分解的动态过程。
项目活动主题三： 水分子的微观原子构成是怎样的？——微观探析、定量探究
教师活动过程 学生活动过程
[提问]只含有氢元素和氧元素的物质，
就一定是水吗？ [过渡]确定物质的组成，不只要了解元素种类，还要分析构成物质的微粒的构成。水是由水分子构成的，进一步定量地推断水分子的构成情况。 [宏微结合，从质量分析]重复拉瓦锡的实验可以得出，每36g的水，分解得到4g氢气和32g氧气。从而可以知道，水当中，氢元素的质量，氧元素的质量之比8:1.就可以进一步得出水的化学式是H2O。 [水分子模型展示]一个水分子中有一个氧原子，两个氢原子。 [水通电分解微观模拟] 联想到过氧化氢。回答不是。并说出，二者的区别在于分子中氧原子的个数。 思考、回答 举起水分子模型，体会无数的水分子就构成了水这种物质。 前后四人小组合作，模拟水分解的过程。 模拟和观看水的通电分解微观动画，再次体会化学变化的微观实质。
[过渡]宏观上，除了质量可以测量，我们还能测量什么？ [宏微结合，从体积分析]提供资料：法国化学家盖.吕萨克利用以下实验精确测定水的组成：2体积的氢气和1体积的氧气点燃生成了2体积的水蒸气。已知同温同压下，气体的体积比为分子个数比。即，每两个氢分子和每一个氧分子点燃生成了2个水分子。 [小结]化学学科区别于其他学科的重要特征：研究物质，从宏观到微观到符号三重表征。 回答：体积。 阅读资料。 完成导学案中微观示意图，推测每个水分子的原子构成。 得出水的微观分子构成。
[大展拳脚.学以致用]科学家们发现的物质是不是水呢？你会怎么做？ 碱式碳酸铜是一种绿色粉末状固体，加热后可分解生成氧化铜、二氧化碳和水。推理碱式碳酸铜的组成，并说明你推理的依据。 [拓展延伸]确定物质的组成，现代技术，还有哪些方法？ 归纳和应用研究物质组成的一般方法（“分法”和“合法”），分析未知物的组成，初步建构分析物质组成的思维模型。 知道除了“分法”和“合法”，还有物质燃烧法，仪器分析法等。
[设计说明]本环节调动学生原有认知，与前面实验结论产生认识冲突，激发学生的思考，只分析物质的元素组成是不够确定一种物质的。引导学生，从宏观定性地分析元素的组成，深入到到微观定量实验探究活动，从宏观到微观，从定性到定量，实现问题的解决。发展学生“宏观辨识和微观探析”的核心素养。引导学生体会定量研究的方法对于研究物质组成的重大作用。通过学以致用活动，归纳和应用研究物质组成的一般方法（“分法”和“合法”），分析未知物的组成，初步建构分析物质组成的思维模型：通过“分法”和“合法”研究物质的宏观元素组成→定量实验分析物质的微观微粒构成→确定物质组成。拓展介绍研究物质组成的其他方法，使学生知道，化学是发展的。
项目活动主题四：物质的简单分类（水属于哪一类物质？）
教师活动过程 学生活动过程
[提问]世界上有几千万种物质，只有对物质进行合理的分类，才能更好地研究和应用物质。物质可以怎么分？还可以根据什么标准来进一步分类呢？ [回归]水属于哪一类物质？ [思考、回顾]物质分为混合物和纯净物，并举例。发现纯净物分类的一种方法，根据所含元素的种类，分为单质和化合物，化合物中特殊的一类，氧化物。 [建构物质的简单分类树]完成导学案相关。 回答：水是纯净物、化合物、氧化物
[小组活动]请同学们举起氢分子、 请同学们举起水分子、 把水分子、氢分子和氧分子都举起来 [随堂练习] 感受纯净物微观上由一种分子构成。 单质由一种分子构成，并且每个分子中只有一种元素的原子。 化合物是由一种分子构成。每个分子中有两种以上的元素的原子。 混合物由多种分子构成。 完成随堂练习。
板书设计：
[设计说明]分类法是化学学习中一种很重要的方法。让学生说出自己知道的、学过的物质，感受物质种类的庞大和分类法的重要性。通过观察思考，寻找分类的依据，自主建构物质的简单分类树。通过水的通电分解的例子，结合分子模型，引导学生不仅仅从宏观元素种类来进行纯净物的分类，还要理解微观实质，宏微结合，更好地进行概念的建构，
项目活动主题五：学生交流本节课的收获和体会，小结本节课内容。
[设计说明]梳理本节课的内容，深化对水的组成的认识，让知识系统化。掌握水的合成和水的分解，了解研究物质组成的一般方法（“分法”和“合法”），初步建构分析物质组成的思维模型，使化学守恒的思想和方法观念内化、模型化。能拓展迁移，在日后的学习中运用分类的思想。
四、基于“素养为本”的评价与教学反思
创设有意义、真实的问题情境，开展项目式学习，使教学密切联系实际。任务驱动，充分调动学生的积极性，最终实现问题的解决，培养学生的社会责任感，体现学科应用与育人的价值。
注重培养学生的探究意识和合作能力，发展学生的证据推理和科学探究的核心素养。努力丰富并拓宽学生的学习内容和视野，提高学生的创新意识和实践能力，促进学生科学精神和人文精神的养成。
发展从宏观到微观认识物质的水平，发展从定性到定量实验探究的水平，通过围绕确定水的组成实际问题的解决，发展社会价值的认识水平，提高解决实际问题的水平。最终促进学生化学核心素养的发展。
参考文献：
项目式学习：培养学生核心素养的课堂教学活动
李焱.基于化学发展史的初中化学教学实践——水的组成教学过程与评析
张永梅.基于核心素养培养的物质组成教学——以研究水的组成为例
郭玮.突出化学学科价值和注重学生认知发展的教学研究——以水的组成为例
杜晓雯.如何在化学教学中培养学生的化学核心素养——以水的组成一课为例
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