内容正文:
课题2 氧气(第二课时)教学设计
人教版九年级化学上册 · 第二单元 空气和氧气
一、课标分析
《义务教育化学课程标准(2022年版)》在“物质的性质与应用”学习主题中明确要求,学生通过实验探究认识氧气的主要性质,认识物质的性质与用途的关系,初步建立“物质是由元素组成的”“物质变化是有条件的”等化学基本观念。本课时作为氧气性质的第二课时,承接第一课时对氧气物理性质及检验方法的学习,重点引导学生从多个燃烧实验现象的对比分析中,归纳化合反应与氧化反应的基本特征,发展“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的学科思维。课标同时强调,教学应紧密联系生产生活实际,让学生在真实情境中感受化学的价值,逐步形成科学态度与社会责任。本课时的项目式设计正是对这一课标要求的具体落实。
二、四维核心素养
化学观念:通过归纳多个燃烧反应的共同特征,初步建立化学反应类型的分类观念,认识物质变化的多样性与规律性。
科学思维:经历“实验观察—现象记录—对比分析—归纳概括”的思维过程,发展从具体到抽象、从个别到一般的归纳推理能力。
科学探究:参与氧气性质系列实验的观察与讨论,学习控制实验条件、准确描述实验现象的基本方法,体会合作探究的意义。
科学态度与责任:通过认识缓慢氧化在生活中的利弊,树立辩证看待物质变化的科学态度,增强安全用火与合理利用化学反应的意识。
三、教学重难点
教学重点:化合反应与氧化反应概念的建立,氧气化学性质比较活泼的认识。
教学难点:氧化反应概念的理解,尤其是剧烈氧化与缓慢氧化的区分与联系。
四、设计思路
本课时采用项目式教学设计,以“探秘氧气的化学本领”为驱动性项目主题,将化合反应与氧化反应两个核心概念的建构嵌入到“回顾—实验—归纳—应用”的完整探究链条中。课程以学生已有的第一课时经验为起点,通过三个经典燃烧实验的对比观察,引导学生自主发现反应物与生成物的数量关系特征,自然生成化合反应概念;再从反应是否有氧气参与的角度,提炼出氧化反应的共性。在此基础上拓展至生活中的缓慢氧化现象,让学生体会化学概念并非抽象的文字游戏,而是解释生活现象的有力工具。整个设计注重学生的主体参与,以问题链推动思维递进,以实验事实支撑概念建构,力求在落实知识目标的同时,实现核心素养的阶梯式发展。
五、项目教学过程设计
【项目主题】探秘氧气的化学本领
本项目以“氧气究竟有哪些化学本领”为核心驱动问题,将整节课设计为一个完整的探究项目。学生作为“化学探究员”,通过回顾旧知、观察实验、对比分析、归纳概念、联系生活等一系列任务活动,逐步揭开氧气化学性质的神秘面纱,最终能够独立解释生活中与氧气相关的常见现象。项目设置八个递进式任务,环环相扣,层层深入,确保学生在完成项目的过程中自然建构核心概念。
任务一:项目启动——回顾旧知,提出问题
教师活动:上课伊始,教师以情境导入——“同学们,上一节课我们已经初步认识了氧气这位‘老朋友’,谁能告诉大家,我们是用什么方法来检验一瓶气体是不是氧气的?”请学生代表发言后,教师进一步追问:“氧气除了能让带火星的木条复燃之外,还能支持哪些物质的燃烧?不同物质在氧气中燃烧,现象会不会有什么不一样?”由此引出本课时的项目主题——探秘氧气的化学本领。
学生活动:学生回忆上节课所学的氧气检验方法,踊跃回答教师的提问。在教师的引导下,学生结合生活经验(如木炭燃烧、蜡烛燃烧等)提出自己的猜想:有的学生认为不同物质燃烧时火焰颜色可能不同,有的学生认为燃烧的剧烈程度可能不一样,还有的学生猜测燃烧后可能会产生新的物质。学生将自己的猜想记录在项目任务单上,带着疑问进入后续的探究环节。
设计意图:通过回顾旧知建立知识衔接,以问题激发学生的好奇心与探究欲。让学生先提出自己的猜想,再带着问题去观察实验,能够有效提升观察的针对性和思维的主动性,避免实验沦为“看热闹”的被动观看。
任务二:实验探究一——硫在空气与氧气中燃烧的对比观察
教师活动:教师演示硫燃烧实验,边操作边讲解实验注意事项。首先将盛有少量硫的燃烧匙伸入盛有空气的集气瓶中,让学生观察硫在空气中燃烧的现象;随后再将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶中,引导学生对比观察现象的差异。教师特别提醒学生注意观察火焰的颜色、燃烧的剧烈程度以及是否有特殊气味产生。实验过程中,教师适时提问:“硫在空气中和在氧气中燃烧,火焰颜色有什么不同?哪种情况下燃烧更剧烈?这说明了什么?”
学生活动:学生认真观察教师演示实验,将观察到的现象详细记录在项目任务单上。在空气中,学生观察到硫燃烧发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量,同时生成一种有刺激性气味的气体;而在氧气中,硫燃烧得更加剧烈,发出明亮的蓝紫色火焰,同样放出热量并生成有刺激性气味的气体。学生通过对比发现,硫在氧气中燃烧比在空气中剧烈得多。围绕教师提出的问题,学生分组讨论后得出结论:物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关,氧气浓度越大,燃烧越剧烈。
教师活动:实验结束后,教师引导学生思考:“硫在燃烧之前是什么状态?燃烧之后变成了什么?”学生回答硫是黄色固体,燃烧后变成了有刺激性气味的气体。教师进一步引导:“也就是说,硫和氧气这两种物质,在点燃的条件下变成了另一种新的物质。这个变化过程中,反应物有几种?生成物有几种?”学生初步感知到“两种物质变成一种物质”的反应特征,为后续化合反应概念的建立积累第一个感性素材。
设计意图:通过硫在空气和氧气中燃烧的对比实验,让学生直观感受氧气浓度对燃烧剧烈程度的影响,初步认识氧气的化学性质——支持燃烧。同时,引导学生从反应物和生成物的数量角度观察反应,为后续归纳化合反应概念埋下伏笔。对比实验的设计也有助于培养学生控制变量的科学思维。
任务三:实验探究二——木炭在空气与氧气中燃烧的对比观察
教师活动:教师接着演示木炭燃烧实验。用坩埚钳夹取一小块木炭,先在酒精灯上加热至红热状态,然后伸入盛有空气的集气瓶中,让学生观察现象;随后再将红热的木炭伸入盛有氧气的集气瓶中,引导学生仔细对比观察。教师提问:“木炭在空气中和在氧气中燃烧,现象有什么相同和不同之处?燃烧结束后,向集气瓶中倒入少量澄清石灰水振荡,大家观察到了什么现象?这可能说明了什么?”
学生活动:学生继续认真观察并记录实验现象。在空气中,红热的木炭只能持续发红,不能燃烧出火焰;而在氧气中,木炭剧烈燃烧,发出白光,放出大量的热。倒入澄清石灰水振荡后,学生观察到澄清石灰水变浑浊了。学生对此感到好奇,纷纷讨论这说明了什么。教师引导学生思考:澄清石灰水变浑浊,说明木炭燃烧后确实生成了一种与原来不同的新物质。学生再次从反应物和生成物的数量角度分析:木炭和氧气两种物质反应,生成了一种新的物质。
教师活动:教师将硫燃烧和木炭燃烧两个实验放在一起,引导学生对比分析:“这两个反应有什么共同的特点?从反应物和生成物的种类数量来看,它们有什么相似之处?”学生分组讨论,很快发现两个反应都是由两种物质反应后生成了一种新的物质。教师在肯定学生发现的同时,指出这只是两个例子,还需要更多的实验事实来验证这一规律是否普遍存在,从而自然过渡到第三个实验。
设计意图:木炭燃烧实验是第二个感性素材,与硫燃烧实验形成对照。两个实验都呈现出“两种反应物、一种生成物”的特征,为后续归纳化合反应概念提供了更充分的证据。澄清石灰水变浑浊的现象则让学生直观感受到化学变化中有新物质生成,深化对化学变化本质的认识。
任务四:实验探究三——铁丝在氧气中燃烧的观察
教师活动:教师演示铁丝在氧气中燃烧的实验。实验前,教师引导学生预测:“铁丝能不能燃烧?大家在生活中有没有见过铁丝燃烧的现象?”学生根据生活经验,大多认为铁丝不能燃烧,因为平时看到的铁制品都是很坚固的。教师不急于给出答案,而是边演示边讲解实验操作要点:将打磨光亮的细铁丝绕成螺旋状,一端系一根火柴,点燃火柴后待火柴快燃尽时,缓缓伸入盛有氧气的集气瓶中(瓶底预先留少量水)。教师提醒学生注意观察铁丝燃烧时的现象。
学生活动:学生怀着期待的心情观察实验。当铁丝伸入氧气瓶中时,学生惊讶地看到:铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成了一种黑色固体。学生们发出惊叹声,纷纷记录下这一意想不到的现象。教师趁机提问:“铁丝在空气中能燃烧吗?为什么在氧气中就能燃烧了?这个反应的反应物有几种?生成物有几种?”学生讨论后回答:铁丝和氧气两种物质反应,生成了黑色固体这一种新物质。
教师活动:教师引导学生回顾瓶底为什么要预先留少量水。学生思考后回答,可能是为了防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。教师肯定学生的分析,并强调这是实验安全的重要细节。随后,教师将三个实验并列呈现,引导学生做全面的对比分析:“现在我们已经观察了三个燃烧反应,它们有什么共同的特征?请大家从反应物种类、生成物种类、反应条件等角度进行归纳。”
设计意图:铁丝燃烧实验最具震撼力,能够极大激发学生的学习兴趣。铁丝在空气中不能燃烧但在氧气中能燃烧的事实,进一步强化了“氧气浓度影响反应剧烈程度”的认识。同时,作为第三个反应实例,它为化合反应概念的归纳提供了第三个独立证据,使归纳更具说服力。实验安全细节的讨论也有助于培养学生的实验安全意识。
任务五:概念建构一——归纳总结化合反应
教师活动:教师组织学生分组讨论,围绕三个实验的共同特征进行归纳。教师在黑板上列出三个反应的反应物和生成物数量(只列物质类别数量,不写具体名称和表达式):第一个反应,反应物两种(硫和氧气),生成物一种;第二个反应,反应物两种(木炭和氧气),生成物一种;第三个反应,反应物两种(铁和氧气),生成物一种。教师提问:“从这些事实中,大家能发现什么规律?这三个反应在反应物和生成物的数量关系上有什么共同点?”
学生活动:学生分组热烈讨论,很快达成共识:三个反应都是由两种物质反应后生成了一种物质。在此基础上,教师引导学生进一步思考:“如果是三种物质反应生成一种物质,算不算这类反应?”学生思考后认为应该也算,因为核心特征是“多种变成一种”。教师顺势给出化合反应的定义:由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应,叫作化合反应。教师特别强调,化合反应是化学反应的基本类型之一,它的特征可以简记为“多变一”。
教师活动:为了巩固学生对化合反应概念的理解,教师出示几个反应实例,让学生判断哪些属于化合反应。例如:红磷在空气中燃烧生成新的物质;蜡烛燃烧生成水和其他物质;氧化钙与水反应生成氢氧化钙等。学生运用“多变一”的标准逐一判断,说明理由。教师特别提醒学生,判断化合反应的关键是看生成物是否只有一种,与反应物有几种无关——只要符合“多种物质变成一种物质”的特征,就是化合反应。
设计意图:化合反应概念的建立不是教师直接灌输的,而是学生在观察三个实验事实的基础上,通过对比分析、归纳概括自主建构的。这种从具体到抽象、从感性到理性的概念形成过程,符合学生的认知规律,也真正落实了“证据推理与模型认知”的核心素养。通过判断练习,学生及时巩固概念,深化理解。
六、板书设计
课题2 氧气(第二课时)
一、氧气的化学性质
比较活泼,能支持燃烧
二、实验现象对比
硫:空气中淡蓝色 / 氧气中蓝紫色
木炭:空气中发红 / 氧气中发白光
铁丝:空气中不燃 / 氧气中火星四射
核心结论
氧气化学性质比较活泼
是常见的氧化剂
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