资源简介

第四单元 课题2 水的组成 (第一课时)
一 、课标呈现
《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，初步学习利用物质的性质和化学反应探究物质组成的基本思路与方法； 了解人类对物质的组成与结构的探索是不断发展的，初步认识物质的组成、结构与性质之间的关系， 了解研究物质的组成对认识和创造物质的重要意义。活动与探究建议是学生必做实验及实践活动：水的组成及变化的探究。
二 、教学内容分析
本课时通过从“氢气燃烧 ”和“水的电解 ”两个实验，从宏观与微观相结合的视角，培养学生树立物质由元素组成、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 ”与“合 ”两个角度认识水的组成， “ 定性和定量 ”结合的实验方法来建立探究一般物质组成组成的思维与方法。通过氢气的燃烧实验和水的电解实验探究，培养学生科学探究能力和创新意识。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，领悟科学本质，形成严谨求实的科学态度与勇于创新的科学精神。
基于以上教学分析，本节课以化学发展史中水的组成发现过程为教学线索，培养学生化学学科思维，探索“教、学、评 ”一体化的教学模式。这部分内容的教学不只是让学生掌握具体的知识，更重要的是帮助学生形成认识物质的方式，建立研究物质的思维模型，实现从教知识到教技能、教思想的教学方式转换。
三、 学情分析
对于现阶段的学生，在学习本课题之前， 已形成了元素、分子、原子等基本概念，能画出简单分子模型图，但对于元素守恒、分子由原子构成等宏观及微观的认识都是相互孤立的。本节课首先要把这些孤立的认识进行系统整合，基于“宏观——微观— —符号 ”多重表征设计学习活动，形成从宏观到微观、从定性到定量来研究物质组成的思维；其次，学生已学习了氧气，具备了气体制备、收集、检验等基本实验技能，
但还停留在实验操作、观察现象和得出结论的初级阶段，对于水的组成的探究设计是茫然的，因而本节课需要结合学生已有的知识，体会科学家探索物质的组成的智慧，发展学生基于类比联想、证据推理、建立模型等实验探究能力。
四 、教学目标
1、回顾科学家研究水的组成的化学史实，感受科学家们严谨求实的科学态度和敢于创新的科学精神。
2、通过对“氢气燃烧”和“水的电解”实验现象的证据推理，建立定性和定量视角描述实验现象的视角，提炼出探索物质组成的一般思路和方法。
3、认识电解水的微观本质，形成“宏—微—符”三重表征的化学学科思维，并初步建立宏观与微观相结合认识物质组成与变化的科学视角。
五 、教学重点 、难点
重点：水的组成及其探究过程。
难点：研究物质组成的一般思路与方法。
六、教学方法
教法：实验演示法、提问引导法、对比归纳法、游戏教学法。
学法：合作讨论法、证据推理法、实验探究法、游戏学习法。
七、数智化课堂应用
多媒体教学资源、AI数字人、畅言智慧课堂平板（多功能应用）、分子模型动画
八、教学流程
九、 教学过程
教学环节一 从空气组成到水的组成
教师活动 学生活动 设计意图 数智课堂应用及分析
【引入】播放《疯 狂元素城》视频并 提问：你认为水是 一种元素吗？ 本节课将以水为例 , 学习探究物质组 成的方法 【提问】如何用实 验证明水不是一种 元素？ 【回顾旧知】拉瓦 锡测定空气中氧气 含量的实验并思考 ：依据拉瓦锡的实 验结果，生成的红 色粉末由哪些元素 组成？你的判断依 据是什么？这两个 反应分别属于什么 反应类型？ 【追问】我们能否 用同样的方法设计 实验研究水的组成 【观看】引发认 知冲突，激发探 究水的组成的兴 趣 【讨论】拉瓦锡 分别做了氧化汞 的生成与分解两 个实验，可以从 “元素守恒 ”的 角度推断红色粉 末由氧、汞两种 元素组成。 【回答】分别为 化合反应和分解 反应。 【讨论】可以设 计化合反应，通 过反应物的元素 组成来推测生成 物的元素组成； 还可以设计一个 分解反应，通过 生成物的元素组 成来推测反应物 的元素组成。 激发学生的学习 兴趣 基于科学史实和 证据推理，使学 生自主梳理探究 氧化汞组成的过 程与方法，建立 元素守恒观。 通过氧化汞的生 成与分解实验， 运用元素守恒观 和变化观，提炼 出“分 ”与“合 ”两个探究物质 组成的角度。 新课导入采用播放多媒体视频的方式 ，可以激发学生的学习兴趣 ，更快地融入课堂教学。 巧妙运用畅言智慧课堂的 “抢答 ”功能 ，调动学生积极性和 自发性 ，强调学生学 习的主体地位。
教学环节二：从水的合成实验研究水的组成
教师活动 学生活动 设计意图 数智课堂应用及分析
【AI讲解】化学 家普利斯特利介 绍实验 【提问】在普利 斯特利的实验中 , 提到了“ 易燃 空气 ”，这种气 体是什么呢？会 具有什么性质？ 【演示实验】制 取氢气。 【图片展示】根 据图片猜一猜氢 气的性质 【布置任务】注 意观察实验结合 氢气的用途，推 断氢气的物理性 质和化学性质。 【提问】氢气具 有可燃性，如何 检验氢气的纯度 【演示实验】氢 气的验纯，对比 收集较长和较短 时间的氢气验纯 时不同的声音进 行归纳。 【播放视频】氢 气燃烧的现象。 【回答】“ 易燃 空气 ”是氢气。 【观察、讨论】 通过制取氢气的 方法及现象结合 图片中氢气的用 途推断氢气的物 理性质和化学性 质。 【观察、归纳】 氢气不纯会发出 尖锐的爆鸣声； 而氢气较纯时声 音较小。 【观看、归纳】 氢气燃烧出现淡 蓝色火焰，干冷 小烧杯罩上有白 雾。 从科学史料到氢 气燃烧实验 ，树 立学生基于证据 进行推理的意识 , 建立观 点与证 据之间的逻辑关 系 ，培养学生严 谨求实的科学态 度和创新精神。 运用AI数字人，让历史上的科学家在课堂上“活 ”起来 , 引发学生学习兴趣，能够更加清楚直接地了解科学家探索的过程。 设置畅言智慧平板的课堂活动“翻翻卡 ”，增加课堂趣味性，结合“抢答 ”功能让学生能够认识到物质的性质与用途之间的关系。同时，运用“表扬 ”功能，实时进行课堂评价，鼓励学生学习 , 激发学生的求知欲。
【提问】普利斯特 利的实验能否证明 水的组成？是否严 谨？如何进一步完 善？ 【AI讲解】卡文 迪什进一步完善 了氢气燃烧实验 。 【提问】氢气燃 烧实验实际上已 经揭示了水的组 成，可惜当时的 科学家受错误观 念的束缚，没能 认识这一点。你 认为从氢气燃烧 实验的结果能不 能推测水的组成 【踊跃回答】普 利斯特利的实验 不能证明水的组 成，不够严谨， 从反应物和生成 物两个角度进行 分析。 【讨论】从氢气 燃烧实验可以推 测水的组成—— 氢气中含有氢元 素，氧气中含有 氧元素，氢气和 氧气反应生成了 水，根据反应前 后元素守恒，水 中也应该含有氢 、氧两种元素。 运用多媒体资源，展示不易在课堂上观察到的实验现象 , 帮助学生形成正确认识。
教学环节三：从水的分解实验研究水的组成
教师活动 学生活动 设计意图 数智课堂应用及分析
【过渡】从合成 的角度可以研究 水的组成，还可 以从什么角度研 究水的组成呢？ 【AI讲解】拉瓦 锡介绍他的实验 方法。 【引导思考】拉 瓦锡的实验能否 证明水的组成？ 【讨论】将水蒸 气通过烧红枪管 生成四氧化三铁 和氢气。生成物 中含有铁、氢、 氧三种元素，意 味着反应物中也 有这三种元素， 但无法确定来自 于哪一种反应物 , 或者可能有外 带领学生从拉瓦 锡探究水的租成 的实验出发，感 受科学研究的曲 折过程，欣赏科 学家严谨求实的 科学态度和创新 精神。 通过水的分解实 验，引导学生从 定性、定量两个 AI赋能教育，不仅突破了时空限制，还增强了带入感与趣味性。
【提问】从水分 解的角度，你能 否设计出更简单 的实验？ 【演示实验】电 解水实验。 【提问】你看到 了什么现象？如 何检验产生的气 体？依据现象能 得到什么结论？ 【布置任务】仿 照书本，利用所 给器材，分组设 计一套自制简易 水电解器。 【展示】展示学 生方案，引导学 生自评和互评。 【布置任务】利 用自制水电解器 , 探究氢氧化钠 在电解水实验中 的作用。 【归纳】加入氢 氧化钠的作用是 增强导电性。 【提问】电解水 实验进一步确认 了水的组成，你 是如何推理的？ 界因素干扰。 【回答】直接将 水一种物质通电 分解 【观察、思考】 两极均产生气泡 , 正极少，负极 多，负极与正极 气体体积比约2： 1。产生的气体可 以用燃着的木条 检验，观察到正 极的气体使燃着 的木条烧得更旺 , 说明是氧气； 负极的气体可以 被点燃， 【分组实验】设 计自制水电解器 , 组装电路，进 行对比实验，发 现纯水中碳棒上 没有气泡，小灯 泡不亮；加入氢 氧化钠后产生气 泡、小灯泡亮。 【讨论】水电解 产生了氢气和氧 气。氢气由氢元 素组成，氧气由 氧元素组成，所 角度描述实验现 象，并基于实验 证据进行推理， 建立元素守恒观 , 形成研究物质 组成的一般思路 和方法。 鼓励学生运用研 究物质的一般思 路和方法分析拉 瓦锡探究水组成 的实验，基于已 有证据进行推理 , 巩固元素守恒 观。 运用畅言智慧课堂的“投屏 ”功能，突破教学场地的空间位置限制，放大教师演示实验细节，利于每一位学生都能直接观察到明显的实验现象。 学生运用平板的拍照功能上传实验方案，信息实时化，帮助老师可以及时查看课堂成果并给予反馈。同时，运用“答题卡 ”功能将学生方案投屏在大屏幕上，方便开展对学生方案的自我评价、互相评价、教师评价，将“教—学—评 ”一体化落到实处。 分组实验过程中，学生及时拍照记录实验现象，记录观察，培养学生自主实验的动手实践能力。
以水中也应该含有氢、氧两种元素。 畅言智慧课堂“学生讲 ”功能：充分体现课堂以学生为主体，把课堂交还给学生。
教学环节四：探究水分子的构成，构建微观模型
教师活动 学生活动 设计意图 数智课堂应用及分析
【过渡】由氢、 氧元素组成的纯 净物一定是水吗 水的化学符号 是如何确定的？ 【提供资料】同 温同压下，气体 的体积比等于气 体分子数比。 【提问】水中氢 原子与氧原子个 数比是多少？推 测水的化学符号 【引导分析】氢 分子个数是氧分 子的2倍。又因 为一个氢分子含 有2个氢原子,一 个氧分子含有2 个氧原子,可推 知水水分子中氧 原子和氢原子个 数比是2:1。 【思考、回答】 由氢、氧元素组 成的纯净物不一 定是水，过氧化 氢也是由氢、氧 元素组成的。 【回答】水中氢 原子与氧原子个 数比是2：1 【思考、交流】 从数学角度分析 , 水分子可能有多种组合，可能是H20、H402、 H6O3等等。 通过游戏并分析 模型，从“宏观 、微观、符号 ” 相结合的角度认 识物质的组成。 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：通 过图片展示我国 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 科学态度与责任 担当。 运用分子模型动画，帮助学生更加直观地理解电解水的微观过程，从而建立起从宏观与微观相结合认识物质组成及变化的视角。
【展示图片】中 国科学家们通过 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H2O代表水。 【播放视频】水 的分解微观过程 。 【提问】你能用 模型表示水电解 的微观过程吗？ 你有哪些发现？ 【游戏】用拳头 代表氧原子、脑 袋代表氢原子来 模拟水电解的过 程。 【观看图片】感 悟科技力量，点 燃爱国热情。 【思考、讨论、 回答】用微观示 意图表示出水电 解的微观过程。 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，通过游 戏从定量角度加 深对水的认识。
教学环节五：归纳总结、分享收获
教师活动 学生活动 设计意图 数智课堂应用及分析
【总结】研究物 质组成的一般思 路和方法：确定 目标物质 →选择 化学反应（目标 物质的生成、分 解） →设计实验 方案 →分析物质 组成。 【倾听、思考】 建立模型认知， 形成“分 ”与“ 合 ”的科学思维 方式。 【分享收获】 以模型建构的方 式进行知识与方 法的梳理，建立 模型认知，并通 过学生的收获分 享进行课堂成果 检验。 运用畅言智慧课堂的“讨论 ”功能，鼓励学生互相交流学习收获，检验学生学习成果。
十、 板书设计
十一 、教学反思
1. 课堂评价语言单一、没有指向性
在本节课中，当学生正确回答出正确答案时，我多以“很好 ”“正确 ”等简单词语回应，评价语言过于单一和笼统。未能及时对学生不同的回答进行针对性的评价。这种缺乏指向性的评价，仅停留在判断对错层面，未能有效挖掘和促进学生的深层思维，不利于“证据推理与模型认知 ”素养的落实。未来需预设更具体的评价维度，让课堂反馈成为推动学生思考的脚手架。
2. 学生实验准备不充分
本节课的电解水学生实验环节出现了部分问题，究其根本是课前实验准备不充分。我仅进行了统一讲解，但未预留时间让学生课前熟悉仪器并检查组装，导致课上操作仓促。这不仅影响了实验现象的观察效果，更打乱了探究节奏，使后续基于定量数据的分析讨论失去依托。充分的实验准备是探究活动成功的基石。今后需将仪器检查列为前置任务，并通过微课示范关键操作，确保每位学生都能顺利参与到核心探究活动中来。
3. 课堂语言不够精炼
回顾课堂，我的语言存在重复和冗余，不够精炼的语言分散了学生的注意力，也挤
占了本该用于学生自主思考和表达的时间。尤其是在进行“宏观-微观 ”抽象概念转换时，
教师精准、简洁的语言引导至关重要。今后需精心打磨教学用语，力求用最简洁的语言表述核心概念，将课堂的主动权和时间更多地交还给学生，提升课堂教学效率。
4. 忽视个体差异，未能分层教学
在“设计自制水电解器 ”的拓展环节，我主要关注了思路新颖、表现活跃的小组，
而忽略了一些沉默、进度偏慢的学生。这种“一刀切 ”的任务要求，未能考虑到学生在
知识基础、思维速度和动手能力上的差异，可能导致部分学生未能真正参与并从中获益。课堂应面向全体学生。未来在此类开放性任务中，需设计分层任务卡，提供从模仿到创
新的不同阶梯，并加强巡视，给予思维或操作困难的学生必要的个性化指导，实现真正的全员参与。
十二 、教学评价
1.融合数智手段，赋能实验探究与微观表征
本节课深度融合数智课堂技术，将课堂生动具象化。AI数字人的加入使课堂充满趣味性，原本苦涩难懂的化学史变得栩栩如生。在水的电解实验中，利用投屏显示氢气与氧气的体积比并使学生可以近距离安排观察检验气体的过程。师生平板共享数据，大大提高了课堂效率。同时，通过分子模拟动画软件动态演示水分子在通电条件下的分解以及氢原子、氧原子的重新组合过程，有效突破了“宏观-微观 ”转换这一教学难点。数智技术的赋能，使学生的探究活动从传统的观察验证，升级为基于数据的证据推理和基于模型的仿真理解，极大地提升了科学探究的深度与效度。
2.重走科学史之路，在探究中感悟科学家精神
本节课巧妙地将“水的组成 ”这一知识的发现过程，设计为学生可重走的探究之路。从“能否用氢气燃烧实验来证明水的组成？ ”的初步设想，到对实验装置完善性的批判 性思考，再到最终设计并完成电解水实验，学生亲历了从普利斯特利到卡文迪许再到拉 瓦锡的科学探究历程。这一设计不仅再现了知识的生产过程，更让学生深刻体会到科学 家敢于质疑、严谨求证、勇于创新的科学精神。通过“重走科学家之路 ”，科学知识不 再是静态的结论，而是动态的、充满智慧的探索故事，有效促进了科学态度与责任这一 核心素养的养成。
3. 构建认知模型，促进宏观与微观的深度融合
本节课的核心任务在于建立“宏观现象-微观本质 ”的化学思维方式。教师通过引导学生分析“气体体积比2:1”与“分子个数比2:1”之间的关系，成功搭建起从宏观辨识到微观探析的桥梁。学生通过动手绘制水电解的微观示意图，主动构建了“水分子由氢、氧原子构成，化学变化中分子可分而原子不可分 ”的核心概念模型。这一模型构建过程，使学生对水的组成的认识超越了宏观的水和气体，深入到原子、分子的层次，真正实现了从感性具体到思维具体的飞跃，扎实地培养了“宏观辨识与微观探析 ”的学科素养。
4. 注重多元评价，诊断并驱动核心素养发展
本节课将教学评价贯穿于学生活动的全过程， 旨在获取学生素养发展的证据。例如，在“设计一个简单的自制水电解器 ”这一开放性任务中，通过观察小组的方案设计与汇 报，评价学生的迁移应用与创新思维能力。在利用互动平板进行分享，通过学生的操作 与解释，即时诊断其对于水的电解实验的理解水平。这种基于活动表现和思维外化的评 价方式，能够精准判断学生在“证据推理与模型认知 ”“科学探究与创新意识 ”等维度 的达成情况，并为教师调整教学策略、引导学生实现从“知识关联 ”到“认识思路结构 化 ”的升华提供了可靠依据。

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