陳思靜

文章編號:1005-6629(2009)08-0067-04中圖分類號:G633.8文獻標識碼:B

蘇教版《化學2》第四專題“化學科學與人類文明”的編寫意圖,是讓學生從化學學科在物質(zhì)及其變化研究、新物質(zhì)合成方面的貢獻,化學科學對科學技術發(fā)展、環(huán)境保護事業(yè)的重要性,認識到化學與科學、技術、社會的關系,擴大視野,感受化學的魅力,激發(fā)學生進一步學習、研究化學的興趣,讓學生能選擇更多的選修模塊開展學習。

這節(jié)課是本專題的第一課時,簡明揭示人類認識物質(zhì)世界的過程,不要求接受大量新的化學具體知識,不能把這堂課上成“科普知識講座”, 重點應放在知識的整合和學生情感態(tài)度價值觀的熏陶上。

本節(jié)課的核心問題是:(1)能舉例說明(如人們對酸堿的認識)人們對物質(zhì)世界認識的發(fā)展;(2)能舉例說明化學理論的建立在幫助人們認識物質(zhì)世界中的作用。

教學過程:

第一環(huán)節(jié):引入課題——化學是打開物質(zhì)世界的鑰匙

師:數(shù)學老師說:數(shù)學是自然科學的皇后(幻燈片),物理老師說:物理是整個自然科學的基石(幻燈片)。那么化學老師該怎么說呢?

化學老師說,化學是一把鑰匙,板書(化學,鑰匙,物質(zhì)世界)。這把鑰匙打開了物質(zhì)世界。今天這節(jié)課,我們就來學習第四章第一單元的第一課時。化學是打開物質(zhì)世界的鑰匙?；脽羝虺鰳祟}。

點評:以化學與數(shù)學、物理的對比突出化學在自然科學中的重要性,尤其突出主題——化學是打開物質(zhì)世界的鑰匙。

第二環(huán)節(jié):以火為引子貫穿古今,導出實驗在化學中的重要性

我們來看兩幅幻燈圖片。師:這兩幅圖讓你想到了什么?學生:鉆木取火。師:取得火種,給人類的祖先帶來了什么作用?生:有了火種以后,不僅使人類的祖先們在黑暗中得到光明、嚴寒中取得溫暖,而且還可以抵御野獸的襲擊。人類用火燒烤食物,擺脫了茹毛飲血的野蠻時代。

師:火,可以說是人類文明進步的分界線(幻燈片)。你知道現(xiàn)代漢語詞典中火是怎么解釋的嗎?停頓,學生思考一下。師:沒查過吧,我查了。

火,是物體燃燒時所發(fā)出的光和焰(演示幻燈片)。我們學過物質(zhì)燃燒要具備的兩個條件,是什么,生:一是與氧氣接觸,二是達到著火點(幻燈片)。師:可是古代的人們對于燃燒的認識卻是神秘而模糊的。在十七世紀的時候,人們認為可燃物能夠燃燒是因為它含有一種叫燃素的物質(zhì),燃燒的過程是可燃物中燃素放出的過程,可燃物放出燃素后成為灰燼(幻燈片)。這種燃素說整整統(tǒng)治了一百多年?？墒撬鼌s無法揭示金屬在燃燒后質(zhì)量增加的事實。直至1774年,法國化學家拉瓦西(演示幻燈片)通過化學實驗,即著名的空氣中成分的測定實驗,證明燃燒是物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生的劇烈作用,推翻了燃素學說,建立了氧化學說,拉瓦西用實驗事實揭開了燃燒的神秘面紗。我國著名化學家傅鷹先生曾說過一句話,這句話恰如其分的表達了化學實驗的重要性和權威性:化學是實驗的科學,只有實驗才是最高的法庭(演示幻燈片)。

下面我們就用化學實驗來鑒別這三瓶無色溶液。它們分別是稀鹽酸、氫氧化鈉和碳酸氫鈉溶液,可用的器具與材料有pH試紙、比色卡、表面皿、玻棒、試管(演示幻燈片)。想想如何來鑒別它們。學生分組實驗。請一位學生講一下實驗的過程和結(jié)果。

下面我給大家做了“藍瓶子”實驗。在錐形瓶中加入100毫升水,加入2克左右葡萄糖,再加入0.5～2克氫氧化鈉,滴加3～5滴亞甲基藍溶液,這時混合溶液呈藍色,塞緊瓶塞,振蕩錐形瓶,藍色溶液變成無色,停止振蕩,溶液又恢復藍色;循環(huán)操作,藍色和無色就交替出現(xiàn)。師:你肯定很想知道為什么會出現(xiàn)這樣循環(huán)的顏色變化吧。答案就在這本書上。展示《實驗化學》,高二時你可以選修《實驗化學》,它將帶你領略化學實驗的千變?nèi)f化。板書(選修,《實驗化學》)

點評:古人的鉆木取火,十七世紀的燃素說,拉瓦西提出的氧化學說,這些都使學生感受到人類文明的進步和化學發(fā)展的艱難歷程,又使學生有足夠的想象空間,想象古人如何從野蠻走向文明,科學家推翻一種謬誤的艱難。利用三種鹽溶液鑒別實驗中用到的酸和堿能使pH試紙變色的性質(zhì)為下面的酸堿理論做一下鋪墊,更是為了說明化學實驗的重要性和權威性。而“藍瓶子”實驗可以引起學生的興趣,為高二學生選修《實驗化學》出點力。我想這樣的設計有趣味性,又不乏科學性,學生又動了一回手,課堂氣氛應該不錯。

第三環(huán)節(jié):由碳酸氫鈉屬于哪一類物質(zhì)引出人類對酸堿認識的發(fā)展,繼而引出化學理論的發(fā)展。按物質(zhì)的分類,我們應把碳酸氫鈉歸為哪一類物質(zhì)?學生:鹽類?？墒怯腥苏J為:碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)(演示幻燈片)。我們來判斷一下這種說法對不對。請同學們參考書本第87頁“人類對酸堿認識的發(fā)展。學生看書。并解決這么幾個問題:(1)閱讀了人類對酸堿認識的發(fā)展之后, 你有何感想(2)寫出NaHCO₃在水溶液中的電離方程式,NaHCO₃溶液分別與鹽酸、 NaOH溶液反應的離子方程式。(3) NaHCO₃是否可稱為酸堿兩性物質(zhì)?為什么?依據(jù)的是什么理論?(演示幻燈片)學生思考討論,回答(1):人們對酸、堿的認識從感性到理性,適用范圍從水溶液到非水溶液,隨著化學的發(fā)展逐步走向深刻和全面。請兩位學生把問題(2)中的離子方程式寫黑板上。學生回答問題(3)根據(jù)酸堿質(zhì)子理論,碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)。碳酸氫鈉與酸與堿的反應,即它接受質(zhì)子和給出質(zhì)子的過程。

化學理論的發(fā)展為現(xiàn)代化學的發(fā)展奠定了堅實的基礎。我們在化學1和化學2中也學習了一些化學基本理論。我們一起來回顧一下?；瘜W1第一專題第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識。大家是否記得原子結(jié)構(gòu)模型的演變經(jīng)歷了哪幾個階段?最早提出原子學說的是誰?是道爾頓(演示幻燈片)。他認為原子是不可再分的,是一個實心球。1897年,湯姆森發(fā)現(xiàn)了什么?電子,他提出電子是鑲嵌在原子中的,就象葡萄干夾在面包里一樣,稱為葡萄干面包式原子結(jié)構(gòu)模型,也叫棗糕模型。

1911年,英國物理學家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗確定了原子是由帶正電的原子核與帶負電的電子組成,電子在核外空間做高速運動,就像行星繞太陽運展一樣。

1913年丹麥物理學家波爾提出電子是在一系列穩(wěn)定的軌道上運動。

到了二十世紀,科學家們用量子力學方法來描述核外電子的運動(演示幻燈片)。

化學2 專題1中我們學習了元素周期律,誰提出的?生:門捷列夫(演示幻燈片)。那么還記不記得什么是元素周期律?第7頁:元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律(演示幻燈片)。在元素周期律的基礎上人們把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素按一定的規(guī)則排呈元素周期表(演示幻燈片)?，F(xiàn)在人們可以借助元素周期表研究合成有特定性質(zhì)的新物質(zhì)。例如在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導體材料,在過渡元素中尋找各種優(yōu)良的催化劑和耐高溫耐腐蝕的合金材料。我們還學了微粒之間的相互作用力,有哪些?生:有離子鍵,共價鍵,分子間作用力,氫鍵。這位笑容可掬的學者就是價鍵理論的先驅(qū)鮑林(演示幻燈片)。

人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展,促進了科學技術的發(fā)展。現(xiàn)在,人們借助掃描隧道顯微鏡,應用STM技術,可以看到越來越細微的結(jié)構(gòu),并實現(xiàn)對原子或分子的操縱(演示幻燈片)。如果你對這方面有興趣,請在高二選修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》(演示幻燈片,板書)。

點評:第二環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了碳酸氫鈉,第三環(huán)節(jié)就利用碳酸氫鈉是不是酸堿兩性物質(zhì)展開討論,結(jié)合書本中的交流與討論,設計幾個問題,借此了解人類對酸堿認識的發(fā)展,從而引出化學理論的發(fā)展,最后引導學生選修《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》。這樣的設計把第二環(huán)節(jié)和第三環(huán)節(jié)自然地聯(lián)系起來,又自然地把理論的發(fā)展帶出來,還復習了《化學1》和《化學2》中已學的化學理論知識。

第四環(huán)節(jié):金屬被人類開發(fā)和利用的發(fā)展過程

(演示幻燈片)這是一個古代的陶器。你知道古人是怎樣學會制陶的嗎?學生思考。師:其實最早的陶器是人們在偶然中發(fā)現(xiàn)的。人們發(fā)現(xiàn)泥土制品經(jīng)過火燒變得堅硬牢固,遇水也不再會變成泥巴了,這樣人們就學會了制造陶器。后來,人們又發(fā)現(xiàn)某些石頭在烈火中會燒煉出閃閃發(fā)光的金屬,經(jīng)過長期摸索之后,人類又學會利用礦石、木炭冶煉金屬。從這段文字中你能歸納出哪些冶煉金屬的方法(演示幻燈片)?生:第一種方法,熱分解法。

幻燈片上打出氧化銀和氧化汞加熱分解的化學方程式。

(演示幻燈片)煉丹圖。大家肯定聽說過古代的煉丹術

從公元前1500年到公元1650年,為求得長生不老的仙丹,不畏煙熏火燎,煉丹術士開始了最早的化學實驗。在中國、阿拉伯、埃及、希臘都發(fā)現(xiàn)了不少記載和總結(jié)煉丹術的書籍。

煉丹術最早的研究的材料就是紅色硫化汞及其反應2HgS +O₂=2HgO+2S(在加熱條件下) (演示幻燈片)。據(jù)《史記·秦始皇本記》記載,在秦始皇的墓中就灌入了大量的水銀以為“百川江河”,而這些水銀主要是從硫化汞提煉的。

生:第二種方法,熱還原法。

你能舉出哪些金屬是用熱還原法制得的嗎?

銅,鐵。請學生寫出冶煉銅、鐵的化學方程式(演示幻燈片)。你們知不知道鐵大約是在什么年代被人類大規(guī)模開發(fā)和利用的嗎?學生思考一下。師:答案就在書上。請同學們看書本86頁的交流與討論。人類大規(guī)模開發(fā)和使用銅是在約6000年前,大規(guī)模開發(fā)和使用鐵是在約2500年前。

錫和銅是在差不多時候被開發(fā)和利用的。古人將錫石(SnO₂)與木炭放在一起燒,錫便會被還原析出。

并且古人還在銅中加入錫,制成了顏色呈青灰色的合金,叫什么呢?。生:青銅。青銅與純銅相比具有哪些優(yōu)點呢?生:具有強度高熔點低,鑄造性好,耐磨且化學性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點。師:中國青銅文化的起源可以一直追溯到原始社會新石器時代,而其真正的發(fā)展最高峰則出現(xiàn)在商朝和西周時期,我國出土了最大的青銅器,叫什么?生:司母戊鼎(演示幻燈片)。

除了銅和鐵之外,我們在化學1中還學了哪些金屬的冶煉?生:鈉、鎂、鋁。師:請分別寫出它們的方程式(演示幻燈片)。歸納一下用了什么方法。生:電解法。師:金屬的冶煉方法與金屬活動性之間是不是有什么規(guī)律呢?請學生思考回答(學生可討論)。

生:汞和銀屬不活潑金屬,用熱分解法;鐵銅中等活潑,用熱還原法;鈉、鎂、鋁,性質(zhì)活潑,用電解法。師:(演示幻燈片)不同金屬冶煉方法的選擇。

師:現(xiàn)在大家是不是可以理解為什么金屬越活潑,開發(fā)利用的時間就越晚了吧。請學生來講。生:金屬越活潑,越不容易被還原,冶煉的方法和技術要求越高,只有化學發(fā)展到一定程度,才能開發(fā)利用。

師:如今人們對金屬及合金的利用相當廣泛,你能舉出例子來嗎?學生討論,舉例。我們來看幾幅圖片,這些都是人類對金屬合金的利用。(演示幻燈片,有日常生活用品,如鍋、卷門、音箱外殼、休閑桌椅等;有大的建筑,如南京朗詩城市廣場、新的中央電視臺,還有航天飛機等)。

師:科學家還制造出了記憶合金,儲氫金屬,泡沫合金(幻燈片)

泡沫合金:含有泡沫氣孔的特種金屬。如:向熔融的鋁合金中通入空氣,然后加入發(fā)泡劑如氫化鈦可形成泡沫鋁合金。它有質(zhì)輕、隔熱、吸音的效能。

儲氫合金:Ti-Fe和La-Ni合金能大量吸收H2。為推動H2作為能源的實際應用可起到重要作用。

記憶合金:Ni-Ti等合金,在較低溫度下受力發(fā)生變形后,當加熱某溫度時,形狀會恢復到受力前的形狀。

點評:這一環(huán)節(jié)與第二環(huán)節(jié)的火遙相呼應。由于用火,人們發(fā)現(xiàn)了冶煉金屬的方法,結(jié)合學生學過的幾種金屬的冶煉方法,以及書本中的交流與討論,共同探討出金屬的活動性與人類開發(fā)、利用這些金屬的時間先后的關系。又把古代的煉丹術和青銅稍做介紹,溶歷史于化學中,突出了歷史的發(fā)展中化學確實是打開物質(zhì)世界的鑰匙。最后幾種合金的介紹給學生新奇的感受,他們不得不折服于化學所創(chuàng)造的物質(zhì)。

第五環(huán)節(jié):結(jié)束語成為第一課時與第二課時的紐帶,使兩個課時順利過渡。

自從化學這把鑰匙打開了物質(zhì)世界,人類就一直在試圖創(chuàng)造更多的新物質(zhì),以適應社會生產(chǎn)發(fā)展和人們生活的需要。所以說化學又是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。下節(jié)課我們將做詳細闡述。

點評:介紹幾種新合金,目的就是從金屬自然過渡到這些新物質(zhì),為第二節(jié)課化學是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具做好鋪墊。

作業(yè)設計:

1. 道爾頓的原子學說曾經(jīng)起了很大作用,其內(nèi)容包含下列三個觀點:①原子是不能再分的粒子;② 同種元素的原子的性質(zhì)和質(zhì)量相同;③原子是微小的實心球體。從現(xiàn)代觀點看,你認為這三個結(jié)論不正確的是( )

A. ③B. ①、③

C. ②、③D. ①、②、③

2.人類使用材料的增多和變化,標志著人類文明的進步。下列材料與化學制備無關的是()

A. 石器 B. 青銅器 C. 鐵器 D. 高分子材料

3.化學在自然資源的開發(fā)和利用中具有重要的意義。下列認識不正確的是()

A. 利用化學知識和化學規(guī)律,人們可以更好地開發(fā)和利用資源

B. 利用化學知識和化學規(guī)律,人們可以制造更多物質(zhì),豐富物質(zhì)世界

C. 人們在開發(fā)和利用資源地過程中,對環(huán)境造成了污染,化學對此無能為力

D. 人們對資源的開發(fā)和利用過程中,時刻不能忘記資源的可持續(xù)發(fā)展。

4. 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論判定下列說法正確的是()

A. 所有的弱酸根都是堿

B. 酸式弱酸根既是酸又是堿

C. 不可能一種物質(zhì)既是酸又是堿

D. 氫氧根是堿

5. 19世紀,化學理論建立了哪些有代表性的科學成果?思考這些成果對人類進步產(chǎn)生的影響。

教學反思:

1. 我還有一種想法就是把學生分成若干個組,每組從不同的角度來討論化學是打開物質(zhì)世界的鑰匙,這樣,課堂的預設性不會那么強,學生自由發(fā)揮的空間較大,但此舉需要學生課前做大量的準備,否則可能會出現(xiàn)冷場。

2. 此教學設計的結(jié)尾是把課題自然過渡到第二課時——化學是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。我之所以這樣設計的目的是考慮到這一單元兩個課時的連續(xù)性和統(tǒng)一性,但這樣的設計也許會讓人覺得最后沒有能突出點明主題。我想,整個設計的過程就已經(jīng)把主題,即核心觀念融合滲透進去了,最后的刻意點題反而覺得畫蛇添足,不如考慮這一單元的整體性,讓它成為這一單元兩個課時的紐帶。

參考文獻:

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