資源簡介

教學分析
課標分析
知道金屬材料的常見類型，結合實例認識材料組成、性能于應用的聯系；能從材料組成的角度對生活中常見的材料進行分類，能根據使用需求選擇適當的材料，能解釋使用注意事項，并能科學合理的使用。
教材分析
①內容分析：教材按照“鐵合金—鋁和鋁合金—新型合金”的順序介紹金屬材料。教材在編排上聯系實際創設情境，采用圖片、框圖、資料卡片等多種欄目介紹鐵合金；在介紹鋁及鋁合金時采用實驗探究從材料角度簡單介紹鋁單質及氧化物的化學性質，引出兩性氧化物概念，豐富學生認識金屬的多樣性；新型合金的介紹教材采用了大量的圖片及實際應用實例，體現金屬材料的發展趨勢。
②教育功能：
社會價值層面：本節內容通過金屬材料的發展史可以引導學生體會化學、技術與社會的重要關系，拓展學生對金屬材料的認識，有利于激發學生社會責任感，提高求知欲，感受金屬材料的發展對技術、社會發展有著重要意義。
育人價值層面：金屬材料的學習不僅能培養學生嚴謹求實的科學態度，激發學生的模型認知和建構的能力，還能培養學生結構決定性能、性能決定用途的意識。在問題解決的過程中精確的提取出相關信息，解決問題的策略。
學科價值層面：金屬材料的學習是豐富學生對金屬多樣性認識的良好開端，而鋁及氧化鋁化學性質的認識可以為后續元素周期表及元素周期律作重要鋪墊，通過金屬材料的學習能引導學生形成可以通過添加不同金屬改變合金結構，從而決定合金性能、性能決定用途的化學思維模型。
學情分析
①知識層面：學生已經知道合金的概念，能列舉生活中常見的金屬材料，能從生活經驗出發了解金屬材料的一些優良性能，初步具備物質性質決定其用途的化學思維，。
②能力層面：具有簡單歸納能力，能在教師引導下進行概念知識系統的構建，但知識結構化能力，構建模型、問題解決等高階思維發展不足。
③素養層面：學生具備一定的宏微認知基礎，但結構決定性能、性能決定用途思維模型認識不深，缺乏對化學科學技術應用于社會的價值認識。
教評目標
（1）教學目標：
①通過課前自主學習任務，了解合金的概念，常見金屬材料及其分類，提高自主學習能力。
②通過探究任務對高鐵建設中使用的金屬材料討論分析，能聯系純金屬與合金的微觀結構解釋二者性能的差異，形成結構決定性能，性能決定用途的思維模型，發展宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知核心素養。
③通過未來高鐵的討論暢想，了解新型合金，感受化學科學對創造更多新材料以滿足人類生活需要和促進科技發展的重要作用，發展創新意識。
（2）評價目標：
①通過任務一和任務二，診斷并發展學生結構決定性能、性能決定用途的化學思維，宏-微-符三重表征水平、學生認識金屬多樣性水平，豐富認識視角，提升實驗探究能力，落實宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知核心素養；
③通過任務三及任務四，感受化學科學對創造更多新材料以滿足人類生活需要和促進科技發展的重要作用，發展創新意識，發展化學價值認識水平，落實科學態度與社會責任核心素養。
教學重難點
教學重點：結構決定性能、性能決定用途的思維模型構建
教學難點：結構決定性能、性能決定用途的思維模型構建
教學方法
教法：任務驅動法、問題引導法
學法：項目式學習
教學工具
教具：多媒體信息資源（視頻資料、圖片、課件）、學案
教學思路
本節課將以《追趕者到領跑者：進擊的中國高鐵》作為教學載體，微項目主題為《探究中國高鐵建設中金屬材料的選擇》，具體項目框架如下所示。
項目任務 問題設計 學習活動 項目成果
項目任務一：探究中國高鐵建設中軌道材料的變化 問題1—問題5 結合信息材料分析軌道所使用的金屬材料的變化及原因，并能從微觀角度解釋原因 了解鐵合金的分類及應用，并能結合生活實例進行解釋 初步形成組成、結構決定性能、性能決定用途的思維模型
項目任務二：探究中國高鐵建設中車身材料的變化 問題1—問題6 結合信息材料分析車身所使用的金屬材料的變化及原因，實驗探究鋁及氧化鋁的性質 了解鋁及鋁合金的應用及化學性質，初步認識兩性氧化物，能應用思維模型解決實際問題
項目任務三：中國高鐵建設中金屬材料的來源 問題1—問題2 通過問題探究合金的制備，通過材料分析多角度思考問題，感悟金屬發展的趨勢 了解合金的制備，形成綠色環保意識，多角度多維度思考問題
項目任務四：設想未來高鐵的材料 新型合金可用于未來高鐵的哪些方面？ 結合教材，發揮創造力設想未來高鐵所使用的金屬材料及應用領域 了解新型合金、創新意識，化學價值認識
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
發布項目主題 播放視頻《進擊的中國高鐵》 感悟中國高鐵的發展歷史 增強民族自豪感，社會責任感，發展科學態度與社會責任核心素養
自主學習成果檢測 展示學生自主學習成果并點評 展示自主學習成果 提升自主學習能力
任務一：探究中國高鐵建設中軌道材料的變化 問題1：作為火車軌道的金屬材料需要具備哪些性能？ 問題2：結合材料1及課本內容分析，早期火車軌道所使用的金屬材料屬于哪一類？有哪些缺陷？ 小組交流并展示 火車軌道：硬度大，耐磨損、耐腐蝕 早期火車軌道屬于鐵合金，低碳鋼，硬度不夠，磨損程度較大，易生銹，耐腐蝕性不強 應用自主學習知識解決實際問題，加強性能決定用途的思想
問題3：結合材料2表格數據分析，我國目前使用的鋼軌材料與早期有什么變化？為什么？由此思考你能得出什么結論？ 目前使用的鋼軌材料添加了其他金屬，硬度增大，耐腐蝕性增強 結論：組成不同，性能不同 通過對比學生容易發展組成元素、含量不同時合金具有不同的物理性能
問題4：結合材料3所給信息，從結構角度分析為什么鋼軌使用鐵合金而非純鐵？由此思考你能得出什么結論？ 純鐵易生銹，硬度不足，使用鐵合金硬度更大，更耐磨損 純金屬原子排列整齊，而合金原子排列不整齊，相對滑動困難，因此硬度更大，熔點低 通過微觀原子示意圖引導學生分析，從微觀角度解釋純金屬與合金性能上的差異，完善結構決定性能、性能決定用途的思維模型，發展宏觀辨識與微觀探析核心素養
問題5：討論總結改進合金性能的常用措施有哪些？ 可以通過改變合金的組成與結構，從而具備更優良的性能，有不同的用途 構建思維模型
任務二：探究中國高鐵建設中車身材料的變化 問題1：結合圖片信息及材料4指出早期解放型火車車身所使用的金屬材料，并討論其優缺點（提示：可從行駛速度、外觀、性能等方面進行討論） 使用的是鐵合金，外觀較為笨重，行駛速度慢，易生銹，但硬度較大，耐磨損，自身重，對軌道磨損程度較大
問題2：火車提速的關鍵為降低行駛阻力，對比列車外觀有什么變化？為什么？對車體材料有什么要求？ 結合分析你會選擇以下哪種合金材料？為什么？ 小組討論與交流 提速：降低阻力，可以降低自身重量、流線型設計 車體材料需密度小、硬度大、耐腐蝕、熔點低易加工，故選擇鋁合金 學生通過所需性能選擇不同的材料，加強性能決定用途的觀念
問題3：為什么復興號車身材料使用鋁合金而非純鋁？比較Fe、Al的金屬活動性，及其合金的耐腐蝕性，并結合教材P81頁思考為什么車體材料使用鋁合金？說明理由 純鋁硬度不足，耐腐蝕性不好，鋁易被氧化，形成致密的氧化膜，保護內部金屬 提取信息呢能力
問題4：致密的氧化膜能否成為鋁的“無敵防御”？ 【實驗探究3-4】在一支試管中加入5 mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，你觀察到什么現象？ 【實驗探究3-5】 在兩支試管中分別加入少量的 NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過的一小塊鋁片。觀察現象。過一段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么現象？ 實驗探究，記錄實驗現象，書寫化學方程式 致密氧化膜不是無敵的，鋁合金耐腐蝕性較弱 實驗探究能力 宏微符三重表征水平
問題6：還可采取哪些措施提高其耐腐蝕性？改進合金性能？ 問題7：根據性質推測，鋁合金還能用于什么領域？ 添加其他金屬，改進合金性能，添加涂層 航天航空領域 應用模型解決實際問題
任務三：探究中國高鐵建設中金屬材料的來源 問題1：合金是如何形成的？觀察下列表格，某同學要用金屬鈉與金屬鐵來制成合金，請問他的方案可行嗎？為什么？ 小組交流 通過問題，提取信息，探究合金制備的條件
問題2：結合材料5比較鐵單質與鋁單質的制備工藝，從反應類型上它們有什么共同特點？對比解放型火車，復興號動車組采用鋁合金材料有何優勢？（可從價格、外觀、性能及環保、回收利用角度思考） 小組交流 通過信息整合，多角度多維度思考問題，形成綠色環保意識，認識科學技術發展對化工生產的重要意義
任務四：設想未來高鐵的材料 【小組交流】結合教材P83討論，未來高鐵還可以使用哪些材料？應用于哪些方面？ 新型合金 動力系統：儲氫合金等 了解新型合金的發展 發展創新意識
評價檢測 課堂檢測 課堂檢測
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