资源简介

教学设计
学科 初中化学
课题 像科学家一样思考——水的组成
章节 人教版九年级上册教材第四单元 “自然界的水”课题3《水的组成》
教师 深圳市福田区实验教育集团侨香学校 余媛
教学内容分析（分析本课时教学内容在单元中的位置，学习内容对发展学生核心素养的功能价值，蕴含的正确价值观念等） 课标分析： “水的组成”在《义务教育化学课程标准（2022版）》中对应的一级主题为“物质的性质与应用”“物质的组成与结构”，二级主题为“水和溶液”“元素、分子、原子与物质”，标准维度为认识水的元素组成，知道水由水分子构成，水分子由氢原子和氧原子构成，通过科学史体会科学家探索物质的组成与结构的智慧，知道可以通过实验、想象、推理、假说、模型等方法探索物质的结构，初步学习探究物质组成的基本思路和方法，了解人类对物质的组成与结构的探索是不断发展的。活动与探究建议是水的组成及变化的探究。 教材分析： “水的组成”是人教版九年级上册教材第四单元“自然界的水”课题3的内容。关于“水和溶液”，在教材第4单元“自然界的水”中介绍了水的组成、水的净化及水资源的综合利用等内容，在第9单元介绍了物质的溶解、水溶液的组成及表示、溶液的性质、溶解与结晶等。就物质的组成和结构而言，第3单元介绍了分子、原子、元素的概念，知道物质在宏观上由元素组成，微观上由分子、原子等微观粒子构成，化学变化中原子种类不变、元素组成不变等内容。关于探究物质组成的思路和方法，教材在第2单元中介绍了空气的组成，并用实验探究出氧气在空气中所占的体积分数，对混合物进行组成分析，而综观人教版教材，针对化合物元素组成的研究，水的组成是唯一的课时。 内容分析： 本课时通过从“氢气燃烧”和“水的电解”两个实验，从元素和微粒角度分析水的组成和变化，物质由元素组成、微粒构成的化学观念和形成“宏观—微观—符号”三重表征的转化能力。从“分”“合”两个角度认识水的组成，“定性和定量”结合的实验方法体建立研究纯净物组成成分的科学思维。通过氢气的燃烧实验，水的电解实验探究，培养学生科学探究的能力和创新意识。以人类认识“水的组成”的化学发展史展示人类探索物质成分的一般思路和方法，可让学生感受和体验科学发展的过程，从中学到科学研究的方法，领悟科学本质，形成像科学家一样思考的科学精神与态度。
学情分析（分析学生与本课时学习相关的学习经验、知识储备、学科能力水平、学生兴趣与发展需求、发展路径等） 已有经验： 通过教材第2单元的学习，学生初步具有定性认识物质的性质、变化及用途的能力，通过第3单元的学习，学生知道物质在宏观上由元素组成，微观上由分子、原子等微观粒子构成，掌握实验室常见的基础操作。 发展障碍： 对具体物质组成的研究模型 发展路径： 本节课需达成的知识目标为认识水的组成，在实际教学中，通过科学探究的方法，以“水的组成的发现史”为线索，最终达成从宏观和微观两个角度认识物质的组成和结构，从微观本质认识化学的变化等教学目标，初步形成“宏观—微观—符号”三重表征的学科能力。
3.思政育人融入分析（分析本课时教学内容与思政育人融合的知识点、内在逻辑和具体路径） 思政素材分析： “水的组成”的教学内容含有丰富的教育素材。结合教材，对本课时内容进行调整优化后融入以下思政素材： 我国古代先明提出的“五行说”，弘扬中华传统文化； 认识“水的组成”的科学史中蕴含的科学家精神； “水的组成”的探究活动中对教材实验的创新改进，激发学生的创新意识和责任感； 视频“我国科学家首次通过高倍电子显微镜看到水分子结构”，展示科技新力量等。 内在逻辑和路径： 以思政元素为辅线，专业知识为主线，构建3E微课支架式教学路径，推动解决问题。 围绕认识水的组成的科学史创设情境和活动，以疑引思，以实证思，积极展开小组思辨、讨论和展示活动，感悟踏实求是、勇于创新的科学家精神。引导学生实验、想象、推理、模型等探究物质组成的思维方法和基本思路，形成重要态度，促进具体知识向核心素养的转化、提升思维品质的重要指南。通过实验探究活动的体验和践行，还使学生能够具有基本的规则意识和化学安全意识，通过小组合作树立正确的合作与竞争观念，具有团队意识和互助精神。 通过我国古代提出的“五行说”，体现中华文明的源远流长与博大精深，培养学生的文化自信。通过视频资料展示“我国科学家首次在电子显微镜下看到了水分子的面貌”，进一步加深学生对水的微观结构的认识，促使学生“宏—微—符”三重表征学科能力的形成，展示我国的科技力量，鼓舞、激励学生，坚定其努力学习、科技报国的信念，培养其勇于创新、不惧困难的科学精神和踏实求是的科学态度。 在课后习题中构建课程思政元素迁移情境，促使学生学后反思，形成重要态度，增强自信，促进具体知识向核心素养的转化。
目标确定（根据课程标准和学生实际，指向学科素养和思政育人，描述学生经历学习过程后应达成的目标） 1.通过学习“水的组成”的科学发展史，感悟中华传统文化的底蕴和灵动，培养文化自信，体会勇于质疑、不断创新的科学家精神。 2.通过“氢气燃烧”、“水的电解”的实验探究，理性平和地看待实验现象，通过证据推理、模型认知认识“水的组成”，构建“物质由元素组成”和“物质由微观粒子构成的”的学科观念，培养“宏—微—符”三重表征的学科能力。 3．通过实验探究，初步形成从“合成和分解”两个角度、“定性和定量”结合的实验方法体会探索物质成分的学科思维方式。 4. 通过学习我国科学家首次看到水分子图像的视频资料，激发民族自豪感，厚植爱国主义情怀和科技强国的责任意识。
学习重点难点 重点：水的组成、水电解的微观过程、认识物质组成的研究模型、科学家精神 难点：水的组成、水电解的微观过程、认识物质组成的研究模型
6.学习活动设计
教师活动 学生活动
环节一：课前引入
教师活动 提出核心任务：“像科学家一样认识水的组成”。 2. 图片展示学生预习作业单，简略概述从我国古代“五行说”到近代科学家们发现水的历程中的典型人物和重要观点。 学生活动 观看课件，互评 思考讨论并回答问题 学习科学家都是通过不断的实验探究最后得出重大的发现和成果。
设计意图 ： 1. 课前发布“认识水的组成”学习单，设置问题，触发自学，激发兴趣。 2. 通过展示科学家们的故事，使学生体会尊重客观事实、勇于质疑、大胆假设、永不言弃的科学精神； 3. 挖掘化学史中蕴含的中国古代文化元素“五行说”，让学生感受中华文化的源远流长与博大精深，增强文化自信。
环节二：重现人类认识水的历史
教师活动 重现历史实验1——氢气燃烧 【教师提问】 ①在近代科学家们的实验中，都提到了“可燃空气”，这种气体是什么呢？可燃空气燃烧时要注意哪些？ ②如何检验氢气的纯度？ 【教师演示实验】——氢气的验纯，同屏展示 【教师提问】 ③从实验中可得出氢气的哪些物理性质和化学性质，验纯的依据是什么？ 【教师提问】 ④纯净的氢气燃烧有什么现象，生成了什么？ 【教师演示实验】——纯净氢气的燃烧，同屏展示 【教师活动】指导学生填写任务单，展示学生任务单，组织讨论； 【教师提问】 ⑤氢气燃烧的火焰为什么看上去是黄色的？ 【教师活动】展示氢气燃烧的改进实验 【教师提问】 ⑥写出氢气燃烧的文字表达式，分析水是不是一种元素？ 2、回溯历史——对比分析 【教师提问】 ⑦对比分析普利斯特里和卡文迪什的实验，后者实验有哪些优点？ ⑧对比“水的生成”说明拉瓦锡探究“水的组成”的思路。 学生活动 回答“可燃空气”是氢气。 观察实验，填写实验记录单，根据实验现象推理氢气的相关性质。 回答验纯的依据是根据声音进行判断。 观察实验，填写实验记录单，对氢气燃烧时火焰的颜色进行讨论。 观察教师演示实验，了解氢气燃烧火焰的颜色为淡蓝色而非黄色，学习必要时要对实验装置进行改进才可避免干扰。 写出文字表达式，讨论分析，得出结论：水由氢和氧两种元素组成。 讨论分析，得出结论：后者的实验排除了空气中其他成分的干扰，初步进行了定量实验研究； 讨论分析，得出结论：拉瓦锡从“分解”角度说明水的组成。
设计意图 ： 通过重现经典实验，引导学生初步形成从“合成和分解”两个角度认识水的组成，体会探索物质成分的学科思维方式。 以学生的最近发展区为起点，通过设置“现象证据推理——文字表达式——反应类型判断——比较反应物和生成物的元素种类”等问题串，引导学生从“氢气燃烧和水的电解实验”认识水的过程中，认识水的元素组成，并能形成判断纯净物元素种类的一般方法。 通过对“氢气燃烧”时火焰颜色的讨论，使学生体会尊重客观事实、勇于质疑的科学精神，通过展示实验的创新改进，激发学生的求真创新意识和责任感。 在探究活动中，以趣激思、以疑引思和以实证思引导学生思考，积极展开小组思辨、讨论和展示等活动，感悟科学精神，形成科学素养。
板块三：模型建构水电解微观过程
教师活动 回溯历史——尼克尔莱的伏打电堆电解水 【过渡】1800年，英国科学家尼克尔森用伏特电池进行水电解，简化了水的分解实验。 【教师提问】 ①现代实验室如何进行水的电解实验？ ②电解水的实验如何说明水的组成？ 【教师活动】 播放创新实验视频，组织学生填写学案，交流讨论 现代科技——展示水分子结构 【过渡】20世纪30年代以来，科学家们通过更精准的实验测量出1个水分子中有2个氢原子和1个氢原子，从微观角度认识了水分子，并用符号H20代表水。 【教师活动】 播放我国科学家首次看到水分子图像的视频资料 【教师提问】 ③你能用模型表示水电解的微观过程吗？你有哪些发现？ 【教师活动】 组织学生填写学案，讨论 学生活动 思考，回答 观看实验视频，填写学案，讨论交流 观看视频，感悟科技力量，点燃爱国热情 思考，讨论，回答 填写学案，交流讨论 分析水的电解过程中分子改变，原子不变的观点，以及反应过程中物质微粒的数量关系，从定量角度加深对水的认识。
设计意图： 1.通过展示微课视频中创新实验，进一步激发学生的创新意识； 2.通过探究活动发展学生探究实践能力，由宏入微，构建认识水及其变化的微观模型，促进学科核心素养的进一步落实和发展； 3.通过视频展示我国的科技力量，鼓舞学生科技报国，培养其勇于创新、踏实求是的科学态度和责任担当。
板块四：归纳和提升
教师活动 【教师活动】 组织学生讨论，反思，总结研究物质成分的一般过程： 【教师活动】 组织学生思考，学以致用，应用模型回答科学史中关于氧化汞的组成分析： 学生活动 思考并建立模型认知，形成科学思维方式 练习模型的使用
设计意图： 以模型建构的方式进行知识与方法的总结，建立模型认知，并通过对氧化汞成分的分析来诊断学生用模能力。 从科学史引发课程到科学史结束课程，能更好地形成教学闭环，让学生更好地体会到科学史中蕴含的科学家精神，激发责任感。
板书设计：
8.作业与拓展学习设计 1.基础性作业：化学与知识能力训练配套练习 （作用：复习巩固、诊断学习；预计时长：12分钟） 2.拓展性作业（二选一）： （1）氢能是能源转型的重要战略选择，我国已经是世界上最大的制氢国。2022年北京冬奥会，运行了超过1000辆氢能源汽车。请查阅资料，了解氢燃料新能源汽车的原理。 （2）用身边的材料自制“简易水电解器”。 （作用：诊断、发展。以小组合作的形式完成，预计时长30分钟） 设计意图： 构建思政元素迁移情境，促使学生学后反思，理性看待氢能源，形成绿色可持续发展观； 2. 化学联系生活，通过自制实验，激发学生创新意识，形成像科学家一样思考的重要态度，增强自信，促进具体知识向核心素养的转化。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明 1.以3E微课视频（包括实验视频、知识视频、作业视频）构建脚手架，推动课程路径实施； 2.通过创新改进实验（氢气燃烧实验、水电解实验）和同屏技术的使用，创新实验教学方式，有助于形成证据意识与建模思维，培养实验能力和创新意识。 3.通过学习“水的组成”的科学发展史，感悟中华传统文化的底蕴和灵动，培养文化自信，体会勇于质疑、不断创新的科学家精神。 4.通过学习我国科学家首次看到水分子图像的视频资料，激发民族自豪感，厚植爱国主义情怀和科技强国的责任意识。
10.学习评价设计 教学环节评价任务主要评价方式评价结果呈现与反馈课前任务 自行查阅资料，简略描述人类认识水的组成的过程。填写实验单 学生互评 教师分析A：资料科学性强，表述完整严谨 B:资料科学性较强，表述较完整，无明显错误 C：不会查阅资料，无表述内容环节1 重现人类认识水的历史1.描述实验现象，得出结论； 2.从人类发现水的组成历史中，描述水的组成。口头表达 填写学习单 学生互评 教师分析A：描述科学、完整严谨 B:表述较完整，无明显错误 C：无表述内容环节2 模型建构水电解微观过程1.描述实验现象，得出结论； 2.探究活动，构建水电解过程的微观模型。口头表达 填写学习单 小组合作实践探究 学生互评 教师分析A：描述科学、完整严谨、能动手操作完成任务，积极主动 B:表述较完整，无明显错误，能在小组互助下完成探究任务，较积极 C：无表述内容，不能完成探究任务，不积极，不主动环节3 归纳和提升归纳研究物质成分的一般思路方法，建立认知模型，绘制思维导图； 运用模型分析氧化汞的元素组成。口头表达 绘制思维导图 学生互评 教师分析A：描述科学、完整严谨、归纳性强 B:表述较完整，无明显错误，有一定的归纳性 C：无表述内容课后创生 1.查阅资料，了解氢燃料新能源汽车的原理。 2.用身边的材料自制“简易水电解器”。课后作业 书写小论文 小组合作实践探究A：资料科学性强，描述完整严谨、能动手操作完成任务，积极主动 B: 资料科学性较强，无明显错误，能在小组互助下完成探究任务，较积极 C：无表述内容，不能完成探究任务，不积极，不主动

展开更多......

收起↑