8.3金属资源的利用和保护（第二课时）教学设计-2024-2025学年九年级化学人教版下册

该初中化学教学设计聚焦金属锈蚀条件、防护方法及金属资源保护，通过生锈埃菲尔铁塔视频导入，承接金属性质学习，以实验探究铁生锈条件（与氧气、水接触），回归生活应用构建知识脉络。 以科学探究与实践为核心，设计控制变量实验分析铁生锈条件，培养科学思维；结合自行车防锈等实例理解防护原理，渗透科学态度与责任，助学生形成环保意识，为教师提供生活化、探究式教学方案。

九年级人教版化学 8.3金属资源的利用和保护（第二课时） 学科长： 审核意见： 签名时间： 备课组长： 设计： 授课教师： 授课时间： 年 月 日 第 节 目标确立依据 课标分析 一、课标摘录 《义务教育化学课程标准（2022年版）》对本节课的相关要求是： （一）学习主题： 本课时是化学知识与社会生活问题紧密联系的典范，对应《义务教育化学课程标准（2022年版）》中 “化学与社会跨学科实践” 主题的核心要求，旨在培养学生解决实际问题的能力和社会责任感。 （2） 内容要求： 1. 主题3：物质的化学变化 3.2 化学反应规律及定量关系：从化学反应条件的角度认识金属腐蚀（如铁生锈）是金属与氧气、水等物质发生的复杂化学反应。 2. 主题5：化学与社会跨学科实践（这是本课时的核心落脚点） 5.1 化学与资源、能源、材料、环境、健康：认识金属腐蚀对资源、能源、基础设施（环境）的严重影响。 5.2 化学与可持续发展：通过探究金属的防护和废弃金属的回收，初步形成节约资源、保护环境的意识。 5.3 典型的化学工艺：了解防止金属腐蚀的常见方法和原理（如形成保护层、改变金属内部结构等），将其视为重要的化学应用技术。 金属的腐蚀 1. 通过实验探究，了解金属腐蚀（特别是铁制品生锈）的主要条件和化学本质。 2. 认识金属腐蚀对人类生产、生活及资源造成的危害。 了解、认识：属于理解和认同层次。要求学生能通过对比实验得出铁生锈的条件是“与氧气和水同时接触”，并能举例说明腐蚀的危害（如桥梁安全隐患、资源浪费等）。 金属的防护 1. 知道防止金属腐蚀的常用方法（如涂油、喷漆、镀层、制成合金等）。 2. 能基于腐蚀条件，理解不同防护方法的基本原理（即“隔绝氧气或水”）。 知道、理解：属于了解和理解层次。要求学生能列举常见防护方法，并能从控制反应条件的角度解释其原理。例如，解释“烤蓝”是形成致密氧化膜，“制成不锈钢”是改变金属内部结构。 金属资源的保护 1. 认识回收利用废弃金属对保护金属资源和环境的重要性。 2. 初步形成合理使用和保护金属资源的意识。 认识、初步形成：属于体验性和观念性目标层次。旨在培养学生“科学态度与社会责任”的核心素养，要求学生能认同回收金属的意义，并在生活中践行节约、回收的行为。 二、课标分析 （一） 学生学什么？（内容维度） 学生主要学习金属腐蚀的原因、防护方法及其背后的化学原理，并最终形成保护金属资源的意识和行动力。 1. 核心知识： 金属的腐蚀： 探究铁制品生锈的主要条件（与氧气和水同时接触），了解金属腐蚀的本质是金属与周围物质发生的氧化还原反应。 金属的防护： 学习防止金属腐蚀的几种常用方法（如“穿外衣”——涂漆、涂油；“穿盔甲”——镀层；“增强体质”——制成合金等），并理解其原理均是隔绝金属与氧气和水的接触或改变金属的内部结构。 金属资源的保护： 了解回收利用废弃金属对于节约资源、能源和保护环境的重要意义。 2. 关键能力与思维方法： 科学探究能力： 学习并运用 “控制变量法” 来设计并实施探究铁生锈条件的实验。 系统思维与问题解决能力： 能够针对不同的使用场景（如轮船、自行车链条、门窗），系统地分析并选择合适的金属防护方案。 证据推理能力： 能够根据实验现象（如不同试管中铁钉的生锈情况）进行推理，得出科学结论。 3. 核心观念与态度： 建立 “化学反应受条件控制” 的化学观念，理解通过控制条件可以抑制有害的化学变化。 深刻体会 “化学来源于生活，服务于社会” 的价值，认识到化学在解决资源、环境问题中的重要作用。 （二） 学到什么程度？（程度维度） 本课时的学习重在将化学原理应用于解释和解决实际问题，要求达到“理解应用”和“观念内化”的层次。 1. 知识掌握程度： 识记层面： 能列举出防止金属腐蚀的三种以上常用方法。 理解与应用层面： 必须掌握： 能准确说出铁生锈的两个必要条件（水和氧气），并能从控制反应条件的角度解释各种防护方法的基本原理。 能够进行： 能设计简单的对比实验探究铁生锈的条件，并能分析实验现象得出结论。 能够说明： 能阐述回收利用废弃金属的优点（节约资源和能源、减少环境污染）。 限制与边界： 不要求深入理解电化学腐蚀等复杂的腐蚀机理。 对防护方法，知道其原理和常见实例即可，不要求记忆具体的工艺参数。 对合金，知道其能改变金属性能（如抗腐蚀性）即可，不要求记忆具体合金的成分。 2. 能力达成程度： 能够运用控制变量的思想，评价或改进一个关于铁生锈的探究方案。 能够根据具体情境（如海边建筑的钢铁护栏），提出合理且可行的防护建议，并解释其理由。 3. 观念形成程度： 能主动将金属防护的知识用于解释生活中的相关现象，并能在行动上体现节约资源和保护环境的意识（如妥善保管金属工具、支持垃圾分类回收）。 （三） 学生怎样学？（方法维度） 本课时的学习应遵循“从生活现象到科学探究，再回归生活应用”的路径，强调学生的主动参与和体验。 1. 联系生活，提出问题： 从“观察”中学： 教师展示生锈的铁锅、崭新的铝合金门窗、镀铬的自行车车把等实物或图片，引导学生观察对比，提出问题：“为什么铁容易生锈而其他金属不易？”“我们如何保护这些金属制品？” 2. 实验探究，建构新知： 在“探究”中学： 这是本节课的核心环节。 方案设计： 引导学生讨论“如何设计实验来证明铁生锈需要水和氧气？”，共同设计出包含对照组（如干燥空气、只有水、既有水又有空气）的探究方案。 实践验证： 学生分组进行实验（可课前准备，课堂观察结果；或观看视频数据），记录并分析不同试管中铁钉的生锈情况。 得出结论： 通过小组讨论和全班分享，自主归纳出铁生锈的条件。 3. 原理迁移，解决问题： 在“用”中学： 教师提出挑战性任务：“知道了铁生锈的原因，你能不能为这些物品设计防锈方案？”学生以小组为单位，为诸如“远洋巨轮的船体”、“厨房的切菜刀”、“公园的钢铁雕塑”等设计防护方案并阐述其化学原理。在此过程中，学生自然习得了各种防护方法。 4. 社会议题，提升责任： 在“议”中学： 通过数据、视频等资料，展示金属腐蚀带来的巨大经济损失和资源浪费，引导学生讨论“作为一名中学生，我们能为此做些什么？”，将话题引向“金属资源的保护”和“回收利用”，使知识学习升华为责任感的建立。 教材分析 本节课内容属于初中九年级上册第八章第三节，承接了学生对金属锈蚀和保护的初步认识，旨在深化他们对化学在生活中应用的理解。教材的重点在于通过“活动与探究”部分，深入理解铁的锈蚀及其防护措施。这一部分通过提出问题、设计实验、讨论可行性以及得出结论的形式，培养学生的创新精神和解决实际问题的能力，具有较高的教育价值。 教材通过描述金属资源的有限性和保护措施，引导学生关注金属资源的合理利用和回收，增强环境意识和资源保护意识。教材在引导学生认识金属材料重要性的同时，还提出了金属提取和保护的实际问题，促使学生综合思考化学知识的应用。 金属资源保护部分则主要通过探究铁制品锈蚀的条件和防护策略，使学生理解实际应用中的科学问题。总体而言，该课时在知识传授的同时，也注重培养学生的环境保护意识和资源可持续发展的理念。 学情分析 九年级的学生具备一定的自主学习能力和强烈的求知欲，对科学探究表现出浓厚的兴趣。然而，他们在分析和解决问题的能力上仍需进一步培养，课外知识的积累也不足。学生对金属生锈的现象已有直观认识，但对其背后的化学原理和条件知之甚少。因此，教学中需要通过引导让学生深入理解金属锈蚀的条件和防护措施。 学生对铁的使用、锈蚀以及防护措施有一定的基础知识，尤其在学习了碳和一氧化碳的还原性后，对铁的冶炼过程有了基本的了解。尽管如此，他们仍需在教师的指导下进一步提升在实验设计、条件控制和问题解决中的实际运用能力。在生活中，学生对废旧金属的回收利用有一定的意识，但需要更多的实践和指导才能将这些知识转化为实际行动。 总体而言，学生的主动性和兴趣为本节课的学习提供了良好的基础。教师应充分发挥学生的主动性，通过问题引导和实践环节，培养他们的观察、分析和解决问题的能力，并将所学知识应用于日常生活中。结合“调查与研究”环节，可以激发学生对废旧金属回收意义的深入理解，并促使他们积极参与其中。 学习目标 学习目标1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属生锈的简单方法。 学习目标2.知道废弃金属会对环境造成污染，认识回收利用废旧金属等对金属资源保护的重要性。 学习目标3.通过分析金属锈蚀，学生发展了逻辑思维能力。 评估任务 评估任务1：通过读教材P19-20页了解金属锈蚀的条件以及防止金属生锈的简单方法。(对应学习目标1) 评估任务2：通过读教材P20-21页知道废弃金属会对环境造成污染，认识回收利用废旧金属等对金属资源保护的重要性。(对应学习目标2) 评估任务3：通过分析金属锈蚀和金属学生发展了逻辑思维能力。(对应学习目标3) 教学过程 教学环节 教学活动 评估要点 一、创设情境，引入新知 【视频引入】生锈濒临倒塌的埃菲尔铁塔 思考：如何防止埃菲尔铁塔继续生锈？ 让学生意识到金属生锈在日常生活中常见，激发他们的学习兴趣和好奇心。 二、目标展示 1.了解金属锈蚀的条件以及防止金属生锈的简单方法。 2.知道废弃金属会对环境造成污染，认识回收利用废旧金属等对金属资源保护的重要性。 3.3.通过分析金属锈蚀以及炼铁过程中的化学反应，学生发展了逻辑思维能力。 明确目标 三、自主探究 【任务一】金属的腐蚀与防护 【展示图片】 全球金属腐蚀现状：人类社会为金属的腐蚀付出了巨大的代价。据不完全统计，世界各国每年因金属腐蚀所造成的经济损失占国民生产总值的2%～4%，全世界每年因金属腐蚀造成的损失超过7000亿美元，这是一个惊人的数字。 【问题】铁生锈需要哪些条件呢？ 【分析】查阅资料了解到，铁生锈后生成的产物的主要成分是Fe2O3·xH2O，相较于铁，反应后铁锈中增加了氢、氧元素，那么这与铁在空气中接触了H2O、O2有关吗？ 【学生活动】请根据以上分析做出猜想，并设计实验验证猜想。 【探究实验】铁制品锈蚀的条件。 思考：各物质的作用分别是什么？ 试管中的水为经煮沸迅速冷却的蒸馏水，目的是除去水中的氧气，排除氧气的干扰；试管上面的植物油的作用是隔绝氧气，排除氧气的干扰；试管中的氯化钙为干燥剂，目的是吸收试管中的水蒸气，排除水的干扰。 【学生活动】观看实验视频，观察并分析实验现象。 现象 分析 结论 试管A 铁钉生锈 铁与水、氧气同时接触 铁生锈是铁与空气中的氧气、水蒸气发生化学反应 试管B 铁钉无明显变化 铁只与水接触 试管C 铁钉无明显变化 铁只与氧气接触 实验结论：铁生锈的条件是铁与氧气、水蒸气同时接触。 注意：铁生锈是化学变化，属于缓慢氧化。 【思考】铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？ 不能，铁锈疏松多孔、易吸水，能让空气中的氧气和水分穿过它的空隙，不断向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。因此铁锈如不除去，会加速里层铁的生锈。 【辩证思维】铁生锈原理的应用。 （1）利用铁粉缓慢氧化放热制成防寒暖贴。 （2）利用铁生锈吸收氧气和水蒸气制成铁粉双吸剂，即食品中的防腐剂和干燥剂。 【学生活动】交流讨论：根据铁生锈的条件，该如何防止铁制品锈蚀呢？ 【总结】参考灭火的原理是破坏燃烧的条件，那么防锈的原理可以是破坏生锈的条件，即使铁与氧气和水隔绝。如上述实验B中的铁钉没有生锈，是因为铁钉隔绝了氧气，C中的铁钉没有生锈，是因为铁钉隔绝了水，另外也可以同时隔绝氧气和水进行防锈。 【讲解】破坏铁生锈的条件可以防止铁生锈，具体措施有： 1.保持铁制品表面的洁净和干燥； 2.在铁制品表面形成一层保护膜，例如涂油、油漆、镀上其他耐腐蚀的金属、烤蓝、搪瓷等； 3.改进金属结构，制成合金，如铁制成不锈钢。 【思考与讨论】自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了哪些防锈措施？ 【总结与交流】车龙头采用胶套、镀铬，车架采用烤漆，车链及齿轮采用涂油，车圈采用镀铬等，支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其它耐腐蚀的合金材料。 根据资料认识铁生锈后生成了什么，为下一步探究铁生锈的条件提供方向支持 通过实验探究得出铁生锈的条件 探讨防止铁制品生锈的方法 四、演示实验 【任务二】保护金属资源 【过渡】金属矿物的储量有限，而且不能再生。怎样保护金属资源呢？（启发：在社会中你见过收购废铁、废铜和易拉罐的商贩吗？） 【学生活动】阅读教材P20-21并结合生活经验，总结保护金属资源的有效途径。 【总结】 ①防止金属腐蚀； ②回收和利用废旧金属； ③合理开发矿物； ④寻找金属的替代品。 【学生活动】阅读教材，了解废弃金属的回收有什么意义？ 【总结】 1．可节约金属资源。 2．回收利用旧金属可节约能源。 3．可降低金属制品的生产成本。 4．可减少重金属对环境的污染。 【资料卡片】稀土资源的利用和保护 稀土元素——工业维生素，储量较少的一类金属元素的统称 用途：新能源、新材料、航空航天、电子信息…… 我国的稀土储量居世界第一位，稀土的年生产量和年消费量也都居世界前列 稀土资源是不可再生的，过度开采会面临枯竭 通过生活中的实例来了解金属资源如何保护 五、小组合作，归纳总结 1.矿石的认识。 2.炼铁的原理、实验室炼铁和工业炼铁的相关注意事项。 3.炼铁中有关杂质的计算。 归纳金属的相关化学性质 六、迁移拓展 【对应训练1】下图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法错误的是（ ） A.①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水 B .③中附着在棉花上的干燥剂的作用是使试管里没有水分 C .①中甲、乙、两三处比较，生锈最明显的地方是甲 D .四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉 【答案】C 【对应训练2】下列有关生活经验的说法错误的是（ ） A．螺丝上涂油可防止生锈 B．菜刀使用完后，用水洗净，并擦干可防止生锈 C．经常用钢丝球洗刷铝锅可延长使用寿命 D．回收废旧电池中的汞可减少对环境的污染 【答案】C 【对应训练3】下列有关金属资源的叙述错误的是( ) A.地球上的金属资源是有限的，而且不能再生 B.目前世界年产量最高的金属是铁 C.铁锈的主要成分是四氧化三铁 D.及时擦干被雨水淋湿的自行车可防止自行车生锈 【答案】C 【对应训练4】某同学用如图所示装置进行铁锈蚀条件的探究。两个透明塑料瓶中均装满冷开水(煮沸后迅速冷却的水)，并将其放在阳光下照射(已知小苏打溶液在升高温度后会分解产生二氧化碳)。下列说法错误的是( ) A. 将水煮沸并迅速冷却的目的是除去水中溶解的氧气 B. 一段时间后观察到甲中铁钉出现锈迹 C. 金鱼藻的作用是进行光合作用产生氧气 D. 该实验可证明铁锈蚀的条件之一是与水接触 【答案】D 通过练习巩固本节知识点 七、课堂小结 通过以概括的方式来进行总结 八、布置作业 完成教材P21-22页2、3题 重点课后练习与应用 九、教学反思 根据课堂教学情况和课中、课后反馈，及时反思 学科网（北京）股份有限公司 $