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1、初中化學科學探究教學設計與案例分析,泰安市泰山區(qū)教研科研中心 崔素芳,電子信箱：cuisf_,一、初中化學科學探究教學的回顧,在理想與現(xiàn)實交互中， 探索、前行、追求著。,困惑,收獲,心聲,二、初中化學科學探究教學的價值,通過科學探究的方式，從學生身邊的化學物質入手學習化學知識，然后應用所學化學知識解決社會問題。 從生活走進化學，從化學走向社會。,二、初中化學科學探究教學的價值,,以科學探究為突破口的化學課程改革，是建立在課程內容和學習方式兩根支柱之上的。,元素化合物知識即是學科素養(yǎng)基石,科學探究對發(fā)展學生的科學素養(yǎng)具有不可替代作用,所謂科學素養(yǎng)，簡單的講就是公民對科學的 理解，是指科學知
2、識、方法、觀念、思想， 也就是科學意識、科學精神、科學能力。它 是借助于理科教育所應當培養(yǎng)的公民素質。,二、初中化學科學探究教學的價值,元素化合物知識即是學科素養(yǎng)基石,化學探究活動對形成學生的化學科學素養(yǎng)具有重要作用,1.探究活動能促進學生學習化學興趣的發(fā)展； 2.探究活動能幫助學生積極主動獲取化學 核心知識； 3.探究活動能促進學生對化學科學本質的理解。,二、初中化學科學探究教學的價值,初中化學探究是學生獲取化學知識、領悟化學科學研究方法、形成化學基本觀念的重要實踐活動。,初中化學究竟教什么？,一、了解一些重要而又基本的化學本體知識：即人類在長期的實踐中逐步積累起來的一些關于物質的事實本質（
3、如重要的元素化物知識、重要的規(guī)律原理等），認識物質、改造物質和應用物質的方法策略、規(guī)則規(guī)律、技巧技能、智慧思想（如由現(xiàn)象到本質、由宏觀到微觀、由個別到一般的認識物質的思路，分離、混合、制備物質的思路方法，分類的研究方法，計量的基本思想，符號系統(tǒng)的建立與使用等）。 二、獲得認識物質、改造物質、應用物質,探求真理的過程性體驗。（這是經歷過程才能得到的） 三、初步培養(yǎng)在自然、社會、環(huán)境等多個要素組成的體系中統(tǒng)籌考慮通過化學科學解決問題時，應具有的價值判斷能力和情意品質。（如資源、環(huán)境、安全等方面的意識，尊重客觀、尊重規(guī)律、追求和諧、可持續(xù)發(fā)展等基本觀念）,,在化學研究方法中，除了運用自然科學研究中常
4、用的歸納、演繹、分析、觀察、實驗操作、比較、分類、類比、提出假設、數(shù)據處理、變量控制、對照試驗等方法外。還有化學實驗方法、化學假說方法、化學模型方法是化學重要的方法。,化學科學研究的方法,化學教育不僅包括化學知識，而且包括化學科學過程和研究方法、化學科學思想。,化學科學探究的基本思想是從宏觀到微觀，力求探明物質的結構和性質的關系；從定性到定量，從“質”和“量”兩個方面去認識物質的性質及變化；從描述到推理，從理論上揭示事物的因果關系。,化學科學探究的基本思想,化學教育不僅包括化學知識，而且包括化學科學過程和研究方法、化學科學思想。,,,“所謂化學基本觀念，簡單地講就是學生通過化學課程學習，在深入
5、理解化學學科特征的基礎上，所獲得的對化學的總觀性認識。它具體表現(xiàn)為個體主動運用化學思想、方法認識身邊事物和處理問題的自覺意識或思維習慣，對學生終身學習和發(fā)展都將發(fā)揮重要的作用”。 畢華林,初中化學要幫助學生初步形成基本觀念,教學設計是運用系統(tǒng)方法，將學習理論與教學理論轉化成對教學目標、教學條件、教學方法、教學流程、教學評價等教學環(huán)節(jié)具體計劃的系統(tǒng)化的過程，以實現(xiàn)教育教學的最優(yōu)化。,,探究教學設計原則,,以課標為指導,以教材為基礎,以學情為依據,以生活為源泉,以探究為途徑,三、化學探究教學設計策略與案例分析,,,策略一：整體感知科學探究全過程，增進對各探究要素的理解。,案例1,
6、,,提出問題,猜想與假設,設計與進行實驗,收集證據分析處理數(shù)據,得出結論,反思與評價,問題是觀察思考經驗的產物。,猜想與假設是依據觀察結果和已有經驗做出的可能性解釋，假設必須是可檢驗的。,控制變量 當多個變量影響探究結果時，選擇其中一種變量進行探究，其余變量都應保持相同。才能保證實驗結果的客觀性。,全面收集觀察和測量結果。將數(shù)據整理成表格或曲線圖，便于得出規(guī)律。,需要科學推理、判斷、論證才能得出結論。,反思探究各環(huán)節(jié)是否科學，反思需要改進之處等。,,,策略二：具體探究活動設計：明確探究任務、創(chuàng)設探究情境、選好探究著力點、充分預設探究活動、合理指導與組織、注重對探究結果的反思與梳理、才能提高探究
7、活動的效益。,實驗探究:如何控制燃燒?,木炭、紙、火柴、酒精燈、氧氣發(fā)生器。,1、選擇一種可燃物使其燃燒。 2、采用適當?shù)姆椒ù偈惯@種可燃物燃燒得更劇烈。 3、采用有效的方法將燃燒的可燃物熄滅。,明確任務,案例2,案例3,猜想與驗證實驗方案,實驗記錄,實驗探究：鹽酸和氫氧化鈣能否發(fā)生化學反應,【交流討論】,氫氧化鈣固體中加入濃鹽酸后，固體全部溶解，小明認為這是氫氧化鈣和鹽酸反應生成了溶于水的物質，你同意他的觀點嗎？如果不同意，請說出理由。并談一談對該實驗的改進方法。,案例4,實驗方案,現(xiàn)象： 。,結論： 。,對照實
8、驗,燒杯1中固體完全消失，,燒杯2中仍有固體剩余,HCl和Ca(OH)2發(fā)生了化學反應,某同學用礦泉水瓶收集了一瓶二氧化碳氣體,然后倒入少量氫氧化鈉溶液,振蕩結果瓶子變癟,由此現(xiàn)象可以證明二氧化碳能與氫氧化鈉發(fā)生反應.你認為該方案是否合理.,,1.自變量: 水 氫氧化鈉溶液 2.因變量: 瓶子變癟的程度,3.控制變量:礦泉水瓶的體積與質地,水與氫氧化鈉的體積,振蕩的程度,加入水與氫氧化鈉的方式等.,依據變量控制設計實驗,,,1、對學生提出各種猜想有預設并能判斷其合理性。 2、對學生制定各種實驗方案有預設并能判斷其可行性。 3、對學生需要的實驗用品有預設并能及時提供。 4、對實驗中可能出現(xiàn)現(xiàn)象及
9、安全問題有預設。,案例5,1、合理分組，每一位成員都能發(fā)揮作用。 2、營建嚴謹、求實、認真學習氛圍。 3、培養(yǎng)良好實驗習慣。 4、充分利用評價調控作用。,三種卡片互動評價,實驗記錄卡,疑問整理卡,歸納總結卡,,,世界著名心理學家威廉詹姆士有段名言：播下一個行動，收獲一種習慣；播下一種習慣，收獲一種性格；播下一種性格，收獲一種命運。,案例6,案例6,“化學實驗是全面化學教育的一種最有效的教學形式?！? ----著名化學教育家戴安邦,,,第二節(jié)化學反應的表示 （第一課時）,案例7,氫能源,Hydrogen,,歷史回顧,早在300多年前，化學家們就對化學反應進行定量研究。1673年，英國化
10、學家波義耳在一只敞口的容器中加熱金屬汞，結果發(fā)現(xiàn)反應后質量增加。 1777年，法國化學家拉瓦錫用較精確的定量實驗法，在密閉容器中研究氧化汞的分解與合成中各物質質量之間的關系，得到的結論為：參加化學反應的物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。,理論分析,20個氫分子燃燒：,200個氫分子燃燒：,2n個氫分子燃燒,,氫氣,氧氣,參加反應氫氣和氧氣質量和=生成水的質量,2 ： 1 ： 2,實驗探究,用實驗驗證推測是否正確，有哪些問題必須思考？,,確定研究對象,實驗探究,實施實驗準確 記錄現(xiàn)象,,,歷史回顧,早在300多年前，化學家們就對化學反應進行定量研究。1673年，英國化學家波義耳
11、在一只敞口的容器中加熱金屬汞，結果發(fā)現(xiàn)反應后質量增加。 1777年，法國化學家拉瓦錫用較精確的定量實驗法，在密閉容器中研究氧化汞的分解與合成中各物質質量之間的關系，得到的結論為：參加化學反應的物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。,整理收獲, ,挑戰(zhàn)自我：,1、判斷下列說法是否正確。 （1）煤塊燃燒后，變成質量小得多的煤灰，說明煤燃燒的反應不符合質量守恒定律。 （2）碳在氧氣中燃燒后，生成的二氧化碳的質量比參加反應的碳的質量大。,2、某物質在空氣中燃燒，生成水和二氧化碳，則該物質中一定包含有（）元素和（）元素，可能含有（）元素。,碳,氫,氧,作業(yè)：,某同學做了兩個實驗，一是氧化汞受熱
12、分解生成汞和氧氣；二是鎂條在空氣中燃燒生成氧氣和固體氧化鎂。得到如下數(shù)據：,這兩個反應符合質量守恒定律嗎？試談談你的觀點？,,魯教版教材中探究活動的類型分布,,,實驗型 55,,討論型 37,,調查型 6,,其他 2,依據探究活動完成方式來分,英國科學家盧瑟福 （E.Rutherford,18711937),粒子散射實驗（1911年）,原子的結構（討論型探究活動),案例8,交流共享,1.絕大多數(shù)粒子能穿透金箔，而且不改變原來的運動方向說明了什么？ 2.有一小部分粒子改變了原來的前進方向，甚至有極少數(shù)的粒子被彈了回來又能說明什么？,友情提示： 粒子是一種帶正電且比電子的質量大的多的粒子,資料,資
13、料,反思交流,盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的過程中，哪些是實驗觀察到現(xiàn)象，哪些是推論？在從現(xiàn)象到推論的過程中，你認為盧瑟福的思考、計算有什么作用？,學生收獲： 1、經過思考初步建立了原子結構模型。 2、經歷了科學家探究歷程，了解了科學家是怎樣提出問題---實驗設想----觀察異常現(xiàn)象---假設---計算----推理的探究活動過程。 3、體會到科學家實驗設想的巧妙，推理中大智慧，領略了原子世界奇妙。,探究氧氣、二氧化碳制法、性質，探究酸堿鹽性質、物質反應條件等。,探究空氣中氧氣含量，質量守恒定律，配制一定質量分數(shù)溶液、溶液酸堿度測定等。,案例9,空氣中氧氣含量的測定（定量探究活動）,案例9,空氣中氧氣含量的
14、測定（定量探究活動）,拉瓦錫發(fā)現(xiàn)空氣成分實驗,相同點：原理相同，都是利用化學反應消耗相對密閉容器中氧氣，使之容器內氣體壓力發(fā)生了變化，而呈現(xiàn)不同現(xiàn)象，以此推斷空氣中氧氣的含量。,對比上述三個實驗,不同點：所選擇反應不同，裝置不同，因此測量準確度不同。,拉瓦錫實驗設計更精確！,探究元素化合物知識，探究質量守恒定律等。,探究物質燃燒的條件、鐵生銹的條件、物質溶解與能量的關系等。,探究空氣中二氧化碳的含量會發(fā)生變化嗎？調查家庭金屬垃圾的種類。如何配制無土栽培的營養(yǎng)液？等 化學探究樂園.doc,案例10,凈化黃泥水（基于解決實際問題探究）,想一想： 把黃泥水變成純凈的水，你有哪些辦法？,看一看 說一說
15、,仔細觀察一杯黃泥水，說一說黃泥水中有哪些成份？,,水,不溶性雜質,可溶性雜質,微生物,水分子,不溶性雜質微粒,病毒、細菌,可溶性雜質微粒,黃泥水的成份,,,雜質,,,,,如果給你一架掃描隧道顯微鏡你又會看到什么?,,發(fā)揮想象：水中的可溶性雜質和微生物能否也用這種篩子原理除去？,過 濾 法,,篩子孔口徑越小，落下去的顆粒越小。,多識一點,一杯污水怎樣變成一杯清潔的可飲用的水？ 湖南籍著名華裔科學家、世界膜界泰斗黎念之的一項發(fā)明就可以做到。這項發(fā)明可以理解為農村篩稻谷的篩子，一“膜”當關，萬般雜質莫能過。他解釋，膜就像是一個“過濾器”，讓水通過去，污染的雜質過不去。由于成分比納米還要細微，污水
16、經過滲透膜后，有毒有害的物質全部被隔離，僅能通過水分子，可達到99.7% 的清除率。經過滲透膜處理的水能夠達到聯(lián)合國公布的最高水質標準。,,蒸 餾 法,,,規(guī)劃操作步驟及操作要求,一貼、二低、三靠,安全、防止燙傷,感悟方法，思維升華,一、思考過濾和蒸餾的原理，分離混合物的依據是什么？ 二、如果要從混合物中提取某種有用的物質，我們可以采取哪些途徑？,根據混合物中各成份（微粒大小、運動速率） 的不同。,1、除去其中所有的雜質，留下我們要得到的物質。 2、直接取出我們要得到的物質。,,,策略四：規(guī)劃探究活動層級水平，逐步發(fā)展學生科學探究能力。,,,氧氣,二氧化碳,酸堿鹽,金屬,對物質認識的探究活動發(fā)
17、展層級,從單一具體物質認識逐步過渡到一類物質共性的認識，再到一類物質個性差異規(guī)律認識。,性質活潑的氧氣,案例11,,,,,,,,,,,認識物質通常我們從哪些方面入手？,水（H2O)、氯化鈉（NaCl）、過氧化氫（H2O2）、高錳酸鉀（KMnO4）、氯酸鉀（KClO3） 從元素組成的角度分析推測，以上這些物質可能制得氧氣的是哪些？并簡述你這樣選擇的理由。,選擇過氧化氫溶液分解制取氧氣 （簡捷、安全、環(huán)保、經濟）,根據提供的儀器，組裝適合本實驗裝置。請思考并闡述你的設計理由。,錐形瓶、雙孔橡皮塞、長頸漏斗、分液漏斗、單孔橡皮塞、導管、橡膠導管、玻璃片、集氣瓶、酒精燈,長頸漏斗,酒精燈,導管,單孔塞
18、,分液漏斗,設計制取氧氣的裝置,排水法,排空氣法,,向上排空氣法,向下排空氣法,探究物質化學性質的一般方法： 選擇不同類別物質中的一些代表物進行實驗。 如探究氧氣化學性質可選擇單質、化合物中某些物質進行實驗看能否與氧氣發(fā)生反應。單質：木炭、硫、磷、鐵、銅等；化合物：石蠟、酒精等。,,實驗探究：氧氣的化學性質,,木炭,,鐵絲,,蠟燭,大自然的氧循環(huán),O2,CO2,,,大自然的氧循環(huán)過程中伴隨著能量的吸收和放出,沼 氣,,,,,1、氧氣能與許多物質發(fā)生反應。但通常情況下，這些物質卻都能與氧氣“和平共處”，這是為什么呢？,交流共享,2、如果空氣的組成不是現(xiàn)在的樣子，而是氧氣占78%，氮氣占21%，
19、世界會是怎樣的？,可見氧氣的化學性質 活潑。,比較,人類無法生存、火災頻發(fā)、食物無法儲存等。,氧氣與許多物質發(fā)生反應需要條件。,氧氣,原理,檢驗方法,收集方法,裝置,空氣,認識物質的一般思路,再者利用化學變化，來探究物質的化學性質。對化學性質的認識思路：我們要想探查一種物質有哪些化學性質，即該物質能與哪些物質發(fā)生化學反應？反應的條件是怎樣的？選擇反應物要考慮選擇在自然界里或日常生活中能與這種物質接觸的那些常見物質，如果可選取的物質有多種，則不妨把它們進行分類，選取各類物質的代表物即可。一旦發(fā)現(xiàn)物質之間發(fā)生了化學變化，還要從微觀層面分析物質的構成微粒發(fā)生了怎樣的變化？并且用化學方程式表達這一變化
20、。,首先通過感官認識它的外部特征，如顏色、狀態(tài)、氣味等，再借助一些工具或手段測量或探查它的其它特征參數(shù)，如熔沸點、密度、溶解性等。這樣認識到的性質屬于物質的物理性質，是不需要發(fā)生質變就能體現(xiàn)出來的性質。,探究二氧化碳性質選擇新的探究點,,基礎性探究,,生成性探究,,案例12,,,,,,,,,類比,鎂帶、鐵絲、鋁粉、銅和氧氣的反應,金屬與氧氣的反應,實驗記錄,,交流共享,對比鎂、鐵、鋁、銅分別與氧氣發(fā)生反應的條件、實驗現(xiàn)象，結合你的生活經驗，分析一下可能有哪些原因導致這四種金屬與氧氣反應的難易和劇烈程度不同？,問 題,鋁比鐵更容易與氧氣等物質反應，我們通?？匆婅F生銹而很少看到鋁生銹，為什么呢？,
21、鐵鍋,,實驗探究,,,向分別盛有形狀相同的銅、鐵、鋁、鎂的四支試管中，分別加入等體積等濃度的鹽酸或稀硫酸，觀察并記錄現(xiàn)象。,金屬與酸的反應,銅,實驗記錄,金屬與鹽酸、稀硫酸反應的劇烈程度比較,,,,,,,Mg,Mg,SO42-,SO42-,Cu,Cu,圖1,圖2,1.觀察上圖，從微觀角度分析金屬與酸反應的 實質是什么？,2.比較鎂原子與銅原子失電子的能力大小。 3.依據此分析結合實驗現(xiàn)象，按失電子能力給 Mg Al Fe Cu排序。,SO42-,SO42-,SO42-,SO42-,Cu,Cu,SO42-,SO42-,金屬與鹽溶液的反應,如何設計實驗證明銅和銀的金屬活動性強弱？,探究活動的水平層次,,凸顯學科核心價值化學基本觀念，意義深遠 。,,寄,語,,讓教學成為充滿智慧的活動，與孩子們一起分享快樂！ 讓我們詩意地耕耘在化學教育沃土上，享受著化學科學獨特魅力。,,敬請各位專家、老師批評指正 謝謝大家！ 2011年10月,
初中化學科學探究教學設計與案例分析
