資源簡介

教學設計
學科 初中化學
課題 像科學家一樣思考——水的組成
章節 人教版九年級上冊教材第四單元 “自然界的水”課題3《水的組成》
教師 深圳市福田區實驗教育集團僑香學校 余媛
教學內容分析（分析本課時教學內容在單元中的位置，學習內容對發展學生核心素養的功能價值，蘊含的正確價值觀念等） 課標分析： “水的組成”在《義務教育化學課程標準（2022版）》中對應的一級主題為“物質的性質與應用”“物質的組成與結構”，二級主題為“水和溶液”“元素、分子、原子與物質”，標準維度為認識水的元素組成，知道水由水分子構成，水分子由氫原子和氧原子構成，通過科學史體會科學家探索物質的組成與結構的智慧，知道可以通過實驗、想象、推理、假說、模型等方法探索物質的結構，初步學習探究物質組成的基本思路和方法，了解人類對物質的組成與結構的探索是不斷發展的。活動與探究建議是水的組成及變化的探究。 教材分析： “水的組成”是人教版九年級上冊教材第四單元“自然界的水”課題3的內容。關于“水和溶液”，在教材第4單元“自然界的水”中介紹了水的組成、水的凈化及水資源的綜合利用等內容，在第9單元介紹了物質的溶解、水溶液的組成及表示、溶液的性質、溶解與結晶等。就物質的組成和結構而言，第3單元介紹了分子、原子、元素的概念，知道物質在宏觀上由元素組成，微觀上由分子、原子等微觀粒子構成，化學變化中原子種類不變、元素組成不變等內容。關于探究物質組成的思路和方法，教材在第2單元中介紹了空氣的組成，并用實驗探究出氧氣在空氣中所占的體積分數，對混合物進行組成分析，而綜觀人教版教材，針對化合物元素組成的研究，水的組成是唯一的課時。 內容分析： 本課時通過從“氫氣燃燒”和“水的電解”兩個實驗，從元素和微粒角度分析水的組成和變化，物質由元素組成、微粒構成的化學觀念和形成“宏觀—微觀—符號”三重表征的轉化能力。從“分”“合”兩個角度認識水的組成，“定性和定量”結合的實驗方法體建立研究純凈物組成成分的科學思維。通過氫氣的燃燒實驗，水的電解實驗探究，培養學生科學探究的能力和創新意識。以人類認識“水的組成”的化學發展史展示人類探索物質成分的一般思路和方法，可讓學生感受和體驗科學發展的過程，從中學到科學研究的方法，領悟科學本質，形成像科學家一樣思考的科學精神與態度。
學情分析（分析學生與本課時學習相關的學習經驗、知識儲備、學科能力水平、學生興趣與發展需求、發展路徑等） 已有經驗： 通過教材第2單元的學習，學生初步具有定性認識物質的性質、變化及用途的能力，通過第3單元的學習，學生知道物質在宏觀上由元素組成，微觀上由分子、原子等微觀粒子構成，掌握實驗室常見的基礎操作。 發展障礙： 對具體物質組成的研究模型 發展路徑： 本節課需達成的知識目標為認識水的組成，在實際教學中，通過科學探究的方法，以“水的組成的發現史”為線索，最終達成從宏觀和微觀兩個角度認識物質的組成和結構，從微觀本質認識化學的變化等教學目標，初步形成“宏觀—微觀—符號”三重表征的學科能力。
3.思政育人融入分析（分析本課時教學內容與思政育人融合的知識點、內在邏輯和具體路徑） 思政素材分析： “水的組成”的教學內容含有豐富的教育素材。結合教材，對本課時內容進行調整優化后融入以下思政素材： 我國古代先明提出的“五行說”，弘揚中華傳統文化； 認識“水的組成”的科學史中蘊含的科學家精神； “水的組成”的探究活動中對教材實驗的創新改進，激發學生的創新意識和責任感； 視頻“我國科學家首次通過高倍電子顯微鏡看到水分子結構”，展示科技新力量等。 內在邏輯和路徑： 以思政元素為輔線，專業知識為主線，構建3E微課支架式教學路徑，推動解決問題。 圍繞認識水的組成的科學史創設情境和活動，以疑引思，以實證思，積極展開小組思辨、討論和展示活動，感悟踏實求是、勇于創新的科學家精神。引導學生實驗、想象、推理、模型等探究物質組成的思維方法和基本思路，形成重要態度，促進具體知識向核心素養的轉化、提升思維品質的重要指南。通過實驗探究活動的體驗和踐行，還使學生能夠具有基本的規則意識和化學安全意識，通過小組合作樹立正確的合作與競爭觀念，具有團隊意識和互助精神。 通過我國古代提出的“五行說”，體現中華文明的源遠流長與博大精深，培養學生的文化自信。通過視頻資料展示“我國科學家首次在電子顯微鏡下看到了水分子的面貌”，進一步加深學生對水的微觀結構的認識，促使學生“宏—微—符”三重表征學科能力的形成，展示我國的科技力量，鼓舞、激勵學生，堅定其努力學習、科技報國的信念，培養其勇于創新、不懼困難的科學精神和踏實求是的科學態度。 在課后習題中構建課程思政元素遷移情境，促使學生學后反思，形成重要態度，增強自信，促進具體知識向核心素養的轉化。
目標確定（根據課程標準和學生實際，指向學科素養和思政育人，描述學生經歷學習過程后應達成的目標） 1.通過學習“水的組成”的科學發展史，感悟中華傳統文化的底蘊和靈動，培養文化自信，體會勇于質疑、不斷創新的科學家精神。 2.通過“氫氣燃燒”、“水的電解”的實驗探究，理性平和地看待實驗現象，通過證據推理、模型認知認識“水的組成”，構建“物質由元素組成”和“物質由微觀粒子構成的”的學科觀念，培養“宏—微—符”三重表征的學科能力。 3．通過實驗探究，初步形成從“合成和分解”兩個角度、“定性和定量”結合的實驗方法體會探索物質成分的學科思維方式。 4. 通過學習我國科學家首次看到水分子圖像的視頻資料，激發民族自豪感，厚植愛國主義情懷和科技強國的責任意識。
學習重點難點 重點：水的組成、水電解的微觀過程、認識物質組成的研究模型、科學家精神 難點：水的組成、水電解的微觀過程、認識物質組成的研究模型
6.學習活動設計
教師活動 學生活動
環節一：課前引入
教師活動 提出核心任務：“像科學家一樣認識水的組成”。 2. 圖片展示學生預習作業單，簡略概述從我國古代“五行說”到近代科學家們發現水的歷程中的典型人物和重要觀點。 學生活動 觀看課件，互評 思考討論并回答問題 學習科學家都是通過不斷的實驗探究最后得出重大的發現和成果。
設計意圖 ： 1. 課前發布“認識水的組成”學習單，設置問題，觸發自學，激發興趣。 2. 通過展示科學家們的故事，使學生體會尊重客觀事實、勇于質疑、大膽假設、永不言棄的科學精神； 3. 挖掘化學史中蘊含的中國古代文化元素“五行說”，讓學生感受中華文化的源遠流長與博大精深，增強文化自信。
環節二：重現人類認識水的歷史
教師活動 重現歷史實驗1——氫氣燃燒 【教師提問】 ①在近代科學家們的實驗中，都提到了“可燃空氣”，這種氣體是什么呢？可燃空氣燃燒時要注意哪些？ ②如何檢驗氫氣的純度？ 【教師演示實驗】——氫氣的驗純，同屏展示 【教師提問】 ③從實驗中可得出氫氣的哪些物理性質和化學性質，驗純的依據是什么？ 【教師提問】 ④純凈的氫氣燃燒有什么現象，生成了什么？ 【教師演示實驗】——純凈氫氣的燃燒，同屏展示 【教師活動】指導學生填寫任務單，展示學生任務單，組織討論； 【教師提問】 ⑤氫氣燃燒的火焰為什么看上去是黃色的？ 【教師活動】展示氫氣燃燒的改進實驗 【教師提問】 ⑥寫出氫氣燃燒的文字表達式，分析水是不是一種元素？ 2、回溯歷史——對比分析 【教師提問】 ⑦對比分析普利斯特里和卡文迪什的實驗，后者實驗有哪些優點？ ⑧對比“水的生成”說明拉瓦錫探究“水的組成”的思路。 學生活動 回答“可燃空氣”是氫氣。 觀察實驗，填寫實驗記錄單，根據實驗現象推理氫氣的相關性質。 回答驗純的依據是根據聲音進行判斷。 觀察實驗，填寫實驗記錄單，對氫氣燃燒時火焰的顏色進行討論。 觀察教師演示實驗，了解氫氣燃燒火焰的顏色為淡藍色而非黃色，學習必要時要對實驗裝置進行改進才可避免干擾。 寫出文字表達式，討論分析，得出結論：水由氫和氧兩種元素組成。 討論分析，得出結論：后者的實驗排除了空氣中其他成分的干擾，初步進行了定量實驗研究； 討論分析，得出結論：拉瓦錫從“分解”角度說明水的組成。
設計意圖 ： 通過重現經典實驗，引導學生初步形成從“合成和分解”兩個角度認識水的組成，體會探索物質成分的學科思維方式。 以學生的最近發展區為起點，通過設置“現象證據推理——文字表達式——反應類型判斷——比較反應物和生成物的元素種類”等問題串，引導學生從“氫氣燃燒和水的電解實驗”認識水的過程中，認識水的元素組成，并能形成判斷純凈物元素種類的一般方法。 通過對“氫氣燃燒”時火焰顏色的討論，使學生體會尊重客觀事實、勇于質疑的科學精神，通過展示實驗的創新改進，激發學生的求真創新意識和責任感。 在探究活動中，以趣激思、以疑引思和以實證思引導學生思考，積極展開小組思辨、討論和展示等活動，感悟科學精神，形成科學素養。
板塊三：模型建構水電解微觀過程
教師活動 回溯歷史——尼克爾萊的伏打電堆電解水 【過渡】1800年，英國科學家尼克爾森用伏特電池進行水電解，簡化了水的分解實驗。 【教師提問】 ①現代實驗室如何進行水的電解實驗？ ②電解水的實驗如何說明水的組成？ 【教師活動】 播放創新實驗視頻，組織學生填寫學案，交流討論 現代科技——展示水分子結構 【過渡】20世紀30年代以來，科學家們通過更精準的實驗測量出1個水分子中有2個氫原子和1個氫原子，從微觀角度認識了水分子，并用符號H20代表水。 【教師活動】 播放我國科學家首次看到水分子圖像的視頻資料 【教師提問】 ③你能用模型表示水電解的微觀過程嗎？你有哪些發現？ 【教師活動】 組織學生填寫學案，討論 學生活動 思考，回答 觀看實驗視頻，填寫學案，討論交流 觀看視頻，感悟科技力量，點燃愛國熱情 思考，討論，回答 填寫學案，交流討論 分析水的電解過程中分子改變，原子不變的觀點，以及反應過程中物質微粒的數量關系，從定量角度加深對水的認識。
設計意圖： 1.通過展示微課視頻中創新實驗，進一步激發學生的創新意識； 2.通過探究活動發展學生探究實踐能力，由宏入微，構建認識水及其變化的微觀模型，促進學科核心素養的進一步落實和發展； 3.通過視頻展示我國的科技力量，鼓舞學生科技報國，培養其勇于創新、踏實求是的科學態度和責任擔當。
板塊四：歸納和提升
教師活動 【教師活動】 組織學生討論，反思，總結研究物質成分的一般過程： 【教師活動】 組織學生思考，學以致用，應用模型回答科學史中關于氧化汞的組成分析： 學生活動 思考并建立模型認知，形成科學思維方式 練習模型的使用
設計意圖： 以模型建構的方式進行知識與方法的總結，建立模型認知，并通過對氧化汞成分的分析來診斷學生用模能力。 從科學史引發課程到科學史結束課程，能更好地形成教學閉環，讓學生更好地體會到科學史中蘊含的科學家精神，激發責任感。
板書設計：
8.作業與拓展學習設計 1.基礎性作業：化學與知識能力訓練配套練習 （作用：復習鞏固、診斷學習；預計時長：12分鐘） 2.拓展性作業（二選一）： （1）氫能是能源轉型的重要戰略選擇，我國已經是世界上最大的制氫國。2022年北京冬奧會，運行了超過1000輛氫能源汽車。請查閱資料，了解氫燃料新能源汽車的原理。 （2）用身邊的材料自制“簡易水電解器”。 （作用：診斷、發展。以小組合作的形式完成，預計時長30分鐘） 設計意圖： 構建思政元素遷移情境，促使學生學后反思，理性看待氫能源，形成綠色可持續發展觀； 2. 化學聯系生活，通過自制實驗，激發學生創新意識，形成像科學家一樣思考的重要態度，增強自信，促進具體知識向核心素養的轉化。
9.特色學習資源分析、技術手段應用說明 1.以3E微課視頻（包括實驗視頻、知識視頻、作業視頻）構建腳手架，推動課程路徑實施； 2.通過創新改進實驗（氫氣燃燒實驗、水電解實驗）和同屏技術的使用，創新實驗教學方式，有助于形成證據意識與建模思維，培養實驗能力和創新意識。 3.通過學習“水的組成”的科學發展史，感悟中華傳統文化的底蘊和靈動，培養文化自信，體會勇于質疑、不斷創新的科學家精神。 4.通過學習我國科學家首次看到水分子圖像的視頻資料，激發民族自豪感，厚植愛國主義情懷和科技強國的責任意識。
10.學習評價設計 教學環節評價任務主要評價方式評價結果呈現與反饋課前任務 自行查閱資料，簡略描述人類認識水的組成的過程。填寫實驗單 學生互評 教師分析A：資料科學性強，表述完整嚴謹 B:資料科學性較強，表述較完整，無明顯錯誤 C：不會查閱資料，無表述內容環節1 重現人類認識水的歷史1.描述實驗現象，得出結論； 2.從人類發現水的組成歷史中，描述水的組成。口頭表達 填寫學習單 學生互評 教師分析A：描述科學、完整嚴謹 B:表述較完整，無明顯錯誤 C：無表述內容環節2 模型建構水電解微觀過程1.描述實驗現象，得出結論； 2.探究活動，構建水電解過程的微觀模型。口頭表達 填寫學習單 小組合作實踐探究 學生互評 教師分析A：描述科學、完整嚴謹、能動手操作完成任務，積極主動 B:表述較完整，無明顯錯誤，能在小組互助下完成探究任務，較積極 C：無表述內容，不能完成探究任務，不積極，不主動環節3 歸納和提升歸納研究物質成分的一般思路方法，建立認知模型，繪制思維導圖； 運用模型分析氧化汞的元素組成。口頭表達 繪制思維導圖 學生互評 教師分析A：描述科學、完整嚴謹、歸納性強 B:表述較完整，無明顯錯誤，有一定的歸納性 C：無表述內容課后創生 1.查閱資料，了解氫燃料新能源汽車的原理。 2.用身邊的材料自制“簡易水電解器”。課后作業 書寫小論文 小組合作實踐探究A：資料科學性強，描述完整嚴謹、能動手操作完成任務，積極主動 B: 資料科學性較強，無明顯錯誤，能在小組互助下完成探究任務，較積極 C：無表述內容，不能完成探究任務，不積極，不主動

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