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物质的化学变化 —— 教学设计案例及评析 质量守恒定律

一.指导思想与理论依据

指导思想 根据本节内容特点和学生的实际,采用以实验探究为主、现代信息技术与学科教学整合的教学方法,进行开放式教学,在发现问题、提出假设、设计实验等过程中,突出学生主动参与和主动探究,充分展示学生的思维过程,激发学生的学习热情。学生在愉快的氛围中感知和探索新知,调动学生自主学习的主动性和积极性。在整个教学过程中,学生体验科学探究的过程,教师只是一个组织者、参与者,和学生共同探索,使学生真正成为学习的主人,切身感受到化学学习的快乐,品尝学习成功的喜悦。

理论依据 科学认识的方法论

所有的科学认识都需要采用一系列的科学方法,科学方法是贯穿于所有科学认识的一条脉络,它体现了科学知识的发生和发展过程。

科学认识的大致过程:发现和明确要解决的问题 ―― 收集有关的资料、文献和数据 ―― 分析、研究、处理资料、文献、数据(或提出假说、验证假说) ―― 发现问题的规律性,得出结论。这个基本过程就是进行科学研究的基本步骤,是以认识论为理论根据的。

科学方法是科学家在认识自然和改造自然的过程中所遵循的途径以及使用的手段。学生对科学方法的掌握也是在科学认识活动中对实现的,因此,不能脱离基本的科学认识过程单纯进行科学方法的培养与训练。学生对科学认识过程的了解和体验,也是通过运用具体的科学方法来落实的,不存在没有具体科学方法的科学认识过程。无论是科学认识的基本过程,还是具体科学研究方法的运用无不渗透着积极的思维活动,无不是在思维的指导下进行的。科学研究尤其强调理性思维,思维是科学认识活动的核心。

科学认识中的方法论必然能够指导着我们对化学探究学习的理解及其具体的实施,为化学探究学习提供方法论上的依据。

二.教学背景分析

教学内容分析

“质量守恒定律”是化学学习中最为重要的定律之一。 承上启下,“承上”是指对学生已经学过的几个重要的化学反应进行抽象和升华。用学生较为熟悉的几个化学反应粗略地定量测定,发现其中蕴藏的科学规律,概括出:化学反应的实质是在化学反应前后,原子种类和个数都不变的科学规律,从微观角度找出化学反应的实质。从而达成共识所有的化学反应前后参加反应的物质质量总和等于反应生成的物质质量的总和。 “启下”是为学生后续学习用化学方程式表示化学反应,正确书写化学方程式打下良好的理论基础,认识 “ 质量守恒定律 ” 在化学学习中的重要性,并能自觉运用这一规律解释身边的化学现象。

学生情况分析

由于目前初三学生正处于化学学习启蒙阶段,生物课上他们学习了生态平衡,物理课上学习了能量守恒,即化学反应前后能量的总和是相等的。但是他们对身边的化学现象不敏感,只是初步学会分辨化学变化和物理变化,没有解释这些化学变化的能力,更不知道化学反应前后各物质的质量总和有什么关系。他们的思维方式正从形象思维向逻辑思维转移,他们习惯于依靠感性知识来认识事物。鉴于他们普遍认为当木炭燃烧前后,质量会有所减少,铁片生锈后,质量会有所增加的事实。要让学生体验通过观察发现问题 —— 提出假设 —— 设计方案 —— 验证假设 —— 总结规律 —— 揭示本质这一科学过程,在原有的基础上发展新知。创造条件让学生自己去学习,让学生通过自主学习、探究学习、合作学习,达到发展思维、提高能力的目的,培养实事求是、勇于探究的创造精神。

技术准备 模拟电解水的化学反应实质

Flash 动画演示: 1. 微观展示电解水的模拟过程。 2. 微观展示称量水电解前后质量不变的模拟过程。

软件取自清华同方数字图书馆。

三.教学目标及内容框架设计

( 1 )通过对化学反应前后反应物与生成物的质量测定,理解“质量守恒定律”以及化学反应中质量守恒的原因。

( 2 )学生通过对实验的设计和操作,进一步熟悉药品的取用和物质的称量(托盘天平的使用)等实验基本操作技能。

( 3 )学生通过参与“发现问题 —— 提出假设 —— 设计方案 —— 验证假设 —— 总结规律 —— 探究原因”的教学过程,体验 “ 假设 ” 这种科学研究方法在化学学习中的应用。

( 4 )提高搜集处理信息、获取新信息的能力,分析、解决问题以及交流与合作的能力。

( 5 )增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲,以及学习化学的兴趣。

( 6 )在对问题的提出、猜想、探索、解决的过程中,初步养成实事求是、言必有据的科学学习态度。

四.教学流程图

符号

意义

教学内容与教师活动

学生的活动

教师进行逻辑判断

媒体的应用

环节 1. 创设情景,发现问题

利用信息技术,展现自然界中形形色色的物质及其发生的奇妙的变化,如镁条、硫黄、红磷、细铁丝等物质在空气中或氧气中燃烧等,并结合家庭小实验如蜡烛的燃烧,碱面中加醋等等。提出问题:“我们周围的物质世界丰富多彩、千变万化,其中化学变化是化学课研究的主要内容之一。化学变化时物质的种类发生了变化,除此以外,化学变化中是否还伴随着其他的变化呢?”

学生回答许多答案,教师对于学生的回答给予鼓励性评价,有意识地以学生学习过的一些化学反应,如火山喷发,冰山融化,创造民主、宽松、和谐的课堂气氛,学生在良好的学习气氛中感到无拘无束,畅所欲言,感到化学就在我的身边,尽情发表自己的看法,思维被激活,不断闪烁创造的火花。

环节 2. 筛选甄别,引出课题

由于学生探究欲望强烈,发现许多问题,有些可能是幼稚可笑,这都是科学探究的第一步,教师多给予鼓励,使学生充分发挥想象力,大胆提出各种猜想,激发创造的积极性。但是有些问题与本节课无关,需要甄选,以确定本节的探究课题。应该引导学生思考:生物课上他们学习了生态平衡,物理课上学习了能量守恒,即化学反应前后能量的总和是相等的,但是化学反应前后各物质的质量总和有什么关系呢?通过设疑,激发兴趣,引出研究课题。

环节 3. 提出假设,设计方案

首先通过对上述实验现象的回顾和分析,对化学反应前后各物质的质量总和的关系提出假设。

学生讨论后归纳、总结,得出可能出现的三种假设:

一是化学变化后各物质的质量总和增大。

二是化学变化后各物质的质量总和减少。

三是化学变化前后各物质的质量总和相等。

接下来请学生充分发挥自己的想象力,利用教师提供的实验仪器和药品,按照自己的意愿选择仪器、讨论设计实验方案及简单的实验记录表,来验证自己的假设。

教师至少提供:天平、锥形瓶、小试管、烧杯、单孔橡胶塞、胶头滴管、带玻璃棒的橡胶塞、镊子、气球等简单的仪器用品,提供沙子、白磷、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液等药品。

学生在新的问题情景中再次激发了探究欲望,他们收集信息(包括课本知识、学生用已有的知识、同学相互之间交流等均是信息来源),同学们开动脑筋,热烈讨论,相互启发和借鉴,不断完善设计方案。

教师提出实验要求:认真仔细,一丝不苟,善始善终,学生开始动手做实验,并记录实验数据,实验中养成良好的实验习惯。教师巡视中不断地答疑,给予指导和鼓励。

环节 4. 修正假设,重新验证

请各组学生展示实验设计方案,汇报实验结果,交流设计思想,倾听其他组的做法和想法。

结论可能有上述三种。

组织学生针对不同结论,展开辩论。在辩论中找出实验依据,指出对方的不足之处。通过辩论找出导致化学反应前后质量总和不相等的原因是实验方法不科学,装置不合理,操作不规范,或是数据不完整等。帮助学生逐渐统一意见,提出修正后的假设:化学反应前后质量总和相等。

教师提出指导性问题:若要证明化学反应前后质量总和相等,所设计实验应满足什么条件?若有气体参加或有气体产生时应注意什么?学生讨论出:应该在密闭的条件下进行实验。于是再让学生根据这个要求对不合理的实验设计进行改进,重新实验,验证修正后的假设。

环节 5. 总结规律,揭示本质

提出问题:

观察到什么现象?这些现象能说明什么问题?哪些物质没有参加反应?它们的质量在化学反应中是否变化?哪些物质参加了反应?参加反应的各物质质量和生成的各物质的质量总和有什么关系?

引导学生去伪存真得出结论:参加化学反应前后的各物质质量总和相等。这个结论是与科学家进行了无数实验得出的结论相吻合。

利用现代信息技术手段展示科学家发现“质量守恒定律”的化学史的资料。

引导思考:

( 1 )当木炭燃烧前后,质量会有所减少,铁片生锈后,质量会有所增加,这些实验现象符合“质量守恒定律”吗?为什么?

( 2 )为什么参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和?

利用现代信息技术:模拟电解水的化学反应实质,分子的拆分,原子的重新组合。

提出指导性问题:

( 1 )化学反应的实质是什么?

( 2 )化学反应前后分子的种类是否改变?

( 3 )化学反应前后原子的种类是否改变?

( 4 )化学反应前后原子的数目是否增减?

( 5 )化学反应前后原子的质量是否改变?

学生发现:化学反应前后原子的质量没有改变,化学反应前后原子的数目没有增减,化学反应前后原子的种类没有改变。

得出结论:化学反应前后各物质质量总和必然相等。

学生明确了“ 质量守恒定律 ”的本质,突破了本节的难点。

环节 6. 思考判断,重在应用

帮助学生加深对“质量守恒定律”的理解,进行一些适当的联系,用“质量守恒定律 ”解释化学变化中,巩固对其内涵的理解,在一次次的应用中加深理解、巩固“质量守恒定律” 。

应用练习:

( 1 )蜡烛燃烧的文字表达式为:蜡烛+氧气=水+二氧化碳。据此判断蜡烛中一定含有 ___________ 元素。

( 2 )实验室用加热 24.5g 氯酸钾和 6g 二氧化锰的混合物来制取氧气,反应完全后,称得残留固体物质的质量为 20.9g ,则生成氧气的质量为 _____g ,同时会生成 ______g 氯化钾。

提出问题引发思考: 用 KClO3 KCl + O2 来表示实验室制取氧气的化学反应,你认为该式子符合“质量守恒定律”吗?为什么?如果不符合,应该怎样书写?这样给学生留有学习的余地,让学生带着新问题走出课堂,再次激发学生的探索欲望,同时为下面继续学习下节的“化学方程式”的学习埋下伏笔。

课后作业:教材中相应的练习,帮助学生巩固对“质量守恒定律”的理解和应用。

五.学习效果评价设计

《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》指出:既要评价学生化学知识的掌握情况,更应重视对学生科学探究能力、情感态度与价值观等方面的评价。强调过程评价与结果评价并重,强化评价的诊断与发展功能和激励作用,弱化评价的选拔与淘汰功能。因此我们选取以下学习评价方案,从几个不同层面对学生的学习进行检测评价。

( 1 )在一个密闭容器内有 X 、 Y 、 Z 、 Q 四种物质,在一定条件下充分反应,测得

物 质

X

Y

Z

Q

反应前质量/ g

2

2

84

5

反应后质量/ g

待测

24

0

14

试判断该密闭容器中发生的反应类型。

( 2 )谈谈你这节课的学习体会。

( 3 )结合观察生活中的化学现象,就自己感兴趣的方面提出研究的问题,并设计一个简便可行的探究方案。

《质量守恒定律》教学设计评析

概念和原理教学是化学课程的“灵魂”,使学生认识化学的基本内涵,培养学生形成化学基本观念,是基于观念建构的教学。

基本概念和原理教学设计注重化学观念的建构过程,在理清知识脉络和学生认知脉络的基础上设计问题线索,寻找解决问题的证据,学生通过学生学习活动的设计,形成概念。

本教学设计体现了三维学习目标,突出的方面:

1 . 新课程倡导以科学探究为主的多种学习方式,科学探究活动是学生积极主动地获取化学知识和解决化学问题的重要实践活动。《质量守恒定律》是进行科学探究的恰当素材,在教学设计中,创设以质量守恒定律的发现为载体的实验探究活动。探究活动的主线是引导学生体验实验探究的主要历程。 问题线索清晰,在学生已有认识的基础上,以问题探究的形式,鼓励学生积极参与探究活动。生活情景激趣引发问题, 提出假设设计方案,修正假设重新验证,总结规律揭示本质。

2 . 注重以学生为本。本教学设计中,学生通过亲身经历和体验科学探究活动,增进对科学的情感,学习科学探究的方法。在实验的过程中,体验质量守恒定律的形成过程,带领学生领悟从宏观到微观、从现象到本质的认识方法。教师关注学生的主动参与,让学生自己发现问题,寻找可能的原因。教师不断地 创设学生感兴趣的情境,引发思考和讨论, 引导学生思考什么,怎样去思考,怎样分析推理,怎样才能得出正确的结论,怎样去伪存真,怎样用实验事实为依据,以及创设活动并指导学生亲自动口、动手、动脑参与到实践活动中, 在交流的过程中认识反应的本质。 教师调整自身的位置,成为学生学习活动的设计者、组织者、参与者和指导者,较好地突出学生的主体地位,突出学生思维过程的展示,突出学生亲历探究的过程,培养了学生的自主探究意识和实践能力。

3 .恰当地使用课件 直观展现电解水的微观变化过程,帮助学生搭建起宏 观 物 质 和微 观 世界的 桥 梁, 帮助学生认识宏观现象的微观本质 , 初步领悟从宏观到微观、从现象到本质的认识方法, 帮助学生体验认识物质及其反应的微观视角。

4 . 用质量守恒定律解释如 当木炭燃烧前后,质量会有所减少,铁片生锈后,质量会有所增加等 一些简单的问题, , 加深对质量守恒定律的理解, 在实际应用的活动设计中实现巩固和评价双重功能。

5 . 设计学生活动,使学生置于过程之中,从中体验“方法”。例如引导学生把生活中的问题转化为化学问题,进而运用具有学科特点的方法, 用实验事实作依据,渗透只有实验才是化学的最高法庭, 过程中体验和学习方法的使用。

6 .评价方式多样性,体现过程与结果的共同评价。 在活动中评价,通过活动为下一步教学留下接口。

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