例談初中化學核心素養下的教學設計

摘" 要：化學是一門以實驗為基礎的自然學科，因此科學思想和科學實驗在化學學習的過程中尤為重要。在發展學生核心素養為教學目標的大背景下，結合課程標準要求，教師在課堂教學中不能簡單地圍繞結論進行講解，更要注重知識生成的過程，從而培養學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”“科學精神與社會責任”的核心素養。本文以人教版化學九年級上冊《水的組成》一節的教學設計為例，采用以水組成的研究史實為線索的教學設計，先后學習氫氣燃燒實驗和電解水實驗，帶領學生體會科學研究的艱辛過程，思考學習科學研究的方法。

關鍵詞：化學教學；知識生成；教學設計

一、基本情況

（一）學情分析

學生通過中學物理的學習及生活中經驗的積累，對水有一定的了解，但怎樣以化學的眼光認識水，學生是陌生的。學生在學習本節課前已經掌握了氧氣和元素的相關知識，具備判斷化學變化，氧氣的鑒別，化學反應文字表達式的書寫等技能并且使學生對化學反應的實質有一定程度的了解。這節課涉及實驗，學生對動手做實驗充滿期待和好奇，這些都有利于本節課內容的開展。

（二）教材分析

首先是課標分析。課標標準是認識水的組成，活動與探究建議是根據實驗現象推斷水的組成。從三個方面進行了教材分析：

從本節課內容看，本課題對水的認識進入分子層面。歷史上人類對水分子構成的認識是從水的生成和分解兩方面進行，教材內容的呈現則是模擬史實的研究過程，分水的生成和水的分解兩步展開。水的組成經過水的生成和水的分解兩部分的實驗與分析，認識水的組成已是水到渠成。將水的合成與分解放到同一課題中，不但可以使學生認識到研究物質組成方法的多樣性，而且能使學生進一步體會科學研究的嚴謹性，培養學生的科學素養。

從本單元的知識框架上看，內容從“愛護水資源”“水的凈化”到“水的組成”，即從宏觀到微觀，從人文到科學，體現了科學、技術、社會與環境的教育思想。

教材進行到第三單元，學生對化學反應的實質已有了一定程度的了解，通過學習本節課內容，學生對化學反應前后元素種類不變有了進一步認識，為第五單元質量守恒定律地學習奠定良好基礎。

（三）教學目標設置

１． 通過本節課的學習，學生能夠說出氫氣的物理性質，收集方法，驗純方法，能夠準確描述氫氣燃燒實驗和電解水實驗的實驗現象和結論。

２． 通過觀看演示實驗，培養學生觀察、記錄、分析實驗現象的能力和習慣，通過動手做實驗，使學生體會人類認識物質世界的過程和方法，培養學生的科學思維和探究精神。

（四）教學重點、難點

１． 教學重點

本節課的教學重點是電解水實驗以及根據實驗現象分析組成水的成分元素。通過學生自己做實驗，獨立分析實驗現象，推斷實驗結果，再與其他同學交流討論，教師講解的方式來落實教學重點。

２． 教學難點

本節課的難點是根據實驗現象確定水的組成。通過觀看水分子分解的微觀過程，從微觀聯系宏觀，加深對電解水實驗現象及結論的理解，使學生更好地理解和認識水的組成，從而突破這一難點。

（五）教學方法

１． 教師教法

（１）情境創設法：以水的組成研究史實為背景導入課程，激發學生的學習興趣。

（２）實驗探究法：學生自己做實驗并記錄分析實驗現象，歸納實驗結果，從而鍛煉學生實驗操作技能。

（３）互動引導法：以問題串的形式吸引學生思考，使學生的思維始終在課堂上。

（４）多媒體輔助：視頻演示水分解的微觀過程，使學生從微觀上理解水的組成。

２． 學生學法

（１）自主學習法：學生通過觀察、記錄實驗現象，能正確描述實驗現象，分析實驗結論。

（２）合作探究法：與同學交流討論，修正完善自己觀點，最后探究得出科學的結論。

（六）課前準備

課前教師參照教參和課標，查閱水組成的研究歷史，對本節課做了詳細的教材分析，整理出一個比較清楚的教學思路。教師準備直流電源、水電解器、電解用水、火柴、木條、酒精燈、小試管等。

二、過程設計

【導入】 在很長一段時間內，水曾被看成一種“元素”，直到１８世紀末，科學家普利斯特里、卡文迪許、拉瓦錫通過對水的生成和分解實驗研究，才最終認識了水的組成。今天就讓我們一起跟隨科學家的腳步來探究水的組成。首先我們來看看英國科學家普利斯特里的故事。

材料１：英國化學家普利斯特里，常常愛給朋友們表演魔術：他拿了個“空”瓶子，當用電火花點火時，瓶口吐出長長的火舌并發出震耳的爆鳴聲。原來魔術師在瓶子里早已裝滿“易燃空氣”（氫氣）和空氣。它們混合后點燃會發出巨大的聲響。起初，普利斯特里只是給朋友們變變魔術，但是他發現瓶子里迎來了一位神秘的“客人”——無色液體。

【講解】 師：讀完材料１的內容，請同學們思考：

１． 你對氫氣了解多少呢？你知道氫氣的哪些性質？如何收集一瓶氫氣呢？

基于之前已經學習過氧氣的性質及收集方法，可讓學生自主學習氫氣的物理性質及收集方法。

２． 將氫氣和空氣點燃發出巨大聲響能說明什么問題？氫氣和什么物質發生了化學反應？

空氣中的氧氣和氫氣發生了化學反應；氫氣能夠燃燒說明氫氣具有可燃性；巨大聲響說明點燃氫氣與空氣的混合物會發生爆炸。

【注意】 師：氫氣在點燃前必須驗純，多媒體演示氫氣驗純的方法。

【過渡】 從普利斯特里的故事中我們知道了氫氣具有可燃性，那么氫氣燃燒的現象是什么呢？

教師播放氫氣燃燒實驗視頻，并提醒學生注意觀察記錄氫氣燃燒的火焰顏色及干而冷的燒杯壁上有什么現象；干而冷的燒杯上有無色液滴生成說明氫氣燃燒生成了新物質。

３． 瓶子里出現的無色液體可能是什么物質？是單質還是化合物？你如何證明呢？

生：水、雙氧水

師：讓我們看看科學家是如何做的吧。

材料２：１７８１年，普利斯特里把他的發現告訴卡文迪許。卡文迪許用不同比例的“可燃空氣”混合進行試驗。在氧元素被確認后，卡文迪許用純氧代替空氣，從而確認大約２份體積的“易燃空氣”與１份體積的氧恰好化合成水。上述試驗已經揭示出水不是一種元素，但由于受當時錯誤觀念的束縛，反將其解釋為兩種氣體里都含有水，始終認為水是一種“元素”。

【講解】 師：讀完資料卡片２的內容，請同學們思考：

４． 依據水的化學式，試著說明為什么大約２體積的氫氣與１體積的氧氣恰好化合生成水？

使學生初步體會化學實驗中所涉及的定性研究和定量研究。

５． 你能得出氫氣燃燒反應的結論及文字表達式嗎？

【過渡】 還有其他方法證明水不是一種“元素”嗎？

材料３：卡文迪許的助手布拉格登于１７８３年６月訪問巴黎時，將這一試驗告訴了法國科學家拉瓦錫。拉瓦錫在重復了他們的實驗后做了一個相反的實驗：讓水蒸氣通過一根燒紅的槍管，得到“易燃空氣”。通過分析歸納，得出水不是一種元素，是“易燃空氣”和氧氣的化合物，并將“易燃空氣”正式命名為氫氣。

【設問】 科學家拉瓦錫為什么先要進行重復試驗？材料中提到的“相反的實驗”指什么？水分解生成了什么物質？

【講解】 在科學研究中，實驗步驟和結果必須是可重復的，因為這樣才能說明其結果的科學性。

在中學實驗室中我們用水電解器進行水的分解實驗。教師首先介紹電解水實驗裝置，其次讓學生明確實驗步驟后開始動手做實驗。在做實驗的過程中，引導學生記錄兩電極附近的實驗現象和正負極兩端玻璃管發生的現象，并提示學生注意兩玻璃管中氣體體積有什么特殊現象。之后引導學生分析猜測兩玻璃管中是什么氣體，學生思考后與其他人交流討論。最后提問學生如何檢驗生成的氣體。通過猜想和驗證后，學生得出實驗結論并書寫電解水反應的文字表達式。

【視頻演示】 宏觀上，水通電能夠分解生成氫氣和氧氣；微觀上，通過觀看水分子分解的微觀過程，就給學生解釋了為什么水通電能夠生成氫氣和氧氣。通過電解水實驗，水分子分解的微觀過程，學生能夠掌握電解水實驗及水的組成。

【復習鞏固】 對氫氣燃燒實驗和電解水實驗再次回顧進行復習鞏固。

【拓展提升】 為了使學生更深刻地理解水的組成，課堂上給出“水變油”的故事材料：

材料４：“８０年代中國崇尚知識，尊重人才，全國上下都在追求科學知識，在這個時代背景之下，王洪成搞出了一個”大發明“——他聲稱只要在一盆清水里加入幾滴神秘的液體，那盆清水就會變成了可以燃燒的油。點火就可以燃燒，并且熱值高于普通汽油和柴油，還沒有污染并且成本非常低，甚至還可以驅動汽車，令當時所有的旁觀者對他驚為天人。”

１９９７年１１月，哈爾濱中級人民法院以生產，銷售偽劣產品罪，判處王洪成１０年有期徒刑，終結了他的“中國第五大發明”。

讓學生分析“水變油”是否能實現以及不能實現的原因，從而達到學以致用，相信科學，不以謠傳謠，用科學的角度去分析問題、解決問題，培養其科學精神與社會責任。

【作業布置】 依據學生的差異性分３個層次布置作業，使作業更具有針對性，從而對不同層次的學生都能有促進作用。

三、教學反思

（一）學科核心素養的體現

化學學科核心素養為宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任。

“水的組成”這節課以水組成的研究歷史為線索，學生通過讀史實材料從中體會科學研究的艱辛，科學知識生成的過程以及思考科學研究的方法。通過觀看氫氣燃燒演示實驗，自己動手操作電解水實驗，教師講解水分子分解微觀過程，使學生充分認識到研究物質組成的基本方法：燃燒和分解。同時學生自主學習，動手實驗，自己分析總結的學習過程充分體現了學生的主體地位。整個教學以水的合成和分解實驗為主體，補充水分子分解微觀過程，能夠達成化學學科“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”“科學精神與社會責任”的核心素養。

（二）教學目標的達成

本節課充分利用“水組成的研究史實”，以水組成的研究史實為線索，使學生先后學習氫氣的燃燒實驗和水的電解實驗，以氫氣燃燒實驗促進電解水實驗，并且氫氣可燃性的先行學習很自然的為后面氫氣的檢驗打下了基礎。最后從宏觀認識聯系微觀認識，通過視頻演示水分子分解的微觀過程使學生從微觀角度理解水的組成，能達到認識水的組成的教學目標。

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（責任編輯：羅" 欣）