指向核心素养的教学设计研究——以金属化学性质为例

 指向核心素养的教学设计研究——以金属化学性质为例

管雅利

浙江省杭州市萧山区朝晖初级中学  311200

【教学目标】

知识素养：①知道金属单质能与氧气反应生成金属氧化物，且知道金属与氧气反应的难易和剧烈程度能够反映金属的活泼程度。

②知道某些金属能够与盐酸（或硫酸）反应产生氢气且知道可通过比较不同金属与酸反应的剧烈程度来粗略比较金属的活动性

③知道某些金属能够与一些金属化合物的溶液反应生成新的金属单质，知道活动性强的金属可以通过这类反应生成活动性弱的金属。掌握常见金属的活动性顺序的应用，并能举例。

方法素养：学会运用规律归纳，演绎和验证的方法探究金属活动性顺序。

能力素养：通过对大量实验事实的观察、分析，通过归纳、演绎等方法获取科学结论的科学方法。

【教学过程】

环节一：创设教学情景，触发思考

【设计】

1.创设教学情景

[师]用PPT展示材料：2007年，考古队对沉船“南海一号”开展打捞，得到金银铜铁瓷器文物4000余件，其中黄金首饰依然闪闪发亮；铜制品色泽暗淡、花纹装饰仅残留一些痕迹；铁锅和铁钉作为船舱里比较大量的东西，已经变成了铁疙瘩。

设计意图：九年级学生正处于生理和心理迅速发育和成熟的阶段。这一阶段的学生具有强烈的好奇心会促使学生去探索一个未知的世界。利用考古发现常见金属的的变化差异，结合生活经验，密切的联系科学与现实世界，充分调动了学生的探索热情，提升了学生宏观辨析的能力；通过金属的锈蚀现象，促使学生梳理物质是在不断运动变化的，且这种运动变化是有条件。

2.问题驱动下的教学预设1

[师]文物告诉我们早在南宋我们已经使用了金、银、铜、铁等多种金属，常见的金属有哪些呢？②自学：阅读课本P41，了解常见金属。③发现：发现金属的多样性并归纳出金属元素的汉字表征规律，除了汞元素和金元素外，其余都是“钅”旁；在通过生活经验，归纳出金属都有金属光泽、良好的导热性常温下金属单质为固态（除了汞）。

3.问题驱动下的教学预设2

    [师]为什么一样久远的金属制品，金闪闪发光，铜色泽暗淡，铁锈迹斑斑？猜想在不同的环境中，不同金属和氧气发生的反应程度不同。

设计意图：现象是规律的外在表现形式，规律要通过现象来表现，现象和规律统一在同类事物中。通过大量的外部现象，促使学生去认识、发现、或推演客观规律。因此，让学生在不同金属在历史长河里最后的存在状态这个表象，发现和提出有探究价值的化学问题，成功突破探究活动的首要环节，并在此基础上依据探究目的设计并优化实验方案，从而提升学生科学探究能力。

环节二：大胆设想，实验探究

1.不同金属与氧气反应

探究1：将砂纸打磨过的相同形状的铜、铁、铝丝置于酒精灯上方灼烧。现象：铜丝、铁丝表面变黑，铝与氧气发生剧烈反应。结论：铝和氧气发生的反应程度强于铁、铜。

探究 2：将带有引火小木条的相同形状的铜、铁、铝丝置于装有氧气的集气瓶内引燃点燃。现象：铜丝表面变黑，铁、铝与氧气发生剧烈反应。结论：铝和氧气发生的反应剧烈程度强于铁，强于铜。

设计意图：培养学生的实验操作能力，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论，从而提升从实验现象这一表象到物质性质、结构这一本质的结论的推理。从而在“性质源于结构”这一角度逆向“结构决定性质”这一基本观点，提升实验探究和创新精神的核心素养。

2.铝的表面有致密氧化膜

[师]既然铝与氧气的反应程度要强于铁，为什么生活中见到的铁要么锈迹斑斑、或外涂油漆、或加入其他金属制成不锈钢，而铝制品却依然银光闪闪？

探究：将铝带置于酒精灯上灼烧。现象：铝加热的一端慢慢熔化而鼓起，铝液似有一层膜裹着而不下滴。用探针去划开这层膜，液滴仍然不下滴。查阅资料：酒精灯火焰最高温度为700℃-800℃，而氧化铝和铝的熔点分别为2050℃和660℃。正因为铝表面有一层致密的氧化膜存在，使得内部铝不再进一步氧化，在生活中人们大量使用铝制品。

设计意图：让学生能通过观察、初步掌握物质及其变化的分类法方法，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念。

3.酸与不同金属的反应

[师]不同金属与氧气反应，存在剧烈程度的差异，那么是否金属和其他物质反应也存在差异呢？

探究：将砂纸打磨过的相同形状的铜铁铝浸没于稀硫酸中。现象：铜丝没现象，铁与铝表面有大量气泡产生，且铝表面气泡明显多于铁。结论：和硫酸发生的反应剧烈程度铝强于铁，铁强于铜。

设计意图：仅从金属与氧气反应的剧烈程度来推理金属的活动性存在是不严谨的；设计不同金属与酸反应来发现也存在与氧气反应存在类似剧烈程度差异，从而增强不完全归纳法的科学性。

4.得出普遍规律

归纳与概念得出：不同金属与氧气、稀硫酸反应剧烈程度存在差异，且根据剧烈程度排列不同金属。经过许多实验，人们总结出的此条规律称之为金属活动性顺序。

设计意图：从金属与氧气反应的剧烈程度，仅仅只能代表金属与一类物质反应的剧烈程度，并不能归纳出金属与其他物质反应剧烈度的一般规律。该规律的得出属于完全归纳法。鉴于此，在不同金属与氧气反应存在剧烈程度差异后，提出不同金属与酸反应是否也存在剧烈程度差异；若存在差异，是否和与氧气反应的差异一致。在实验探索的结论基础上，归纳出金属活动性概念及活动性顺序。

环节三：规律演绎，实验验证

[师]金属除了与氧气和酸等常见物质反应外，还会和哪些物质发生反应？

如果将锌片和铁片分别以相同的表面积插入相同的硫酸铜溶液，在一定时间内将会观察到什么现象？现象：锌片与铁片液面下的表面均变红，但是锌表面变红程度明显较深。结论：锌和铁均是氢前面的金属，活动性比铜强，且锌的金属活动性明显强于铁。

设计意图：改环节的设计也是对归纳法得到的结论的真伪论证。初步培养学生学会收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行实验与分析推理，从而确定形成科学结论所需要的证据。

得出结论:金属活动性顺序是客观存在的规律，它是指金属的活跃程度，代表了金属的反应活泼性。

【课后反思】

化学学科核心素养的构成，主要包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识和科学精神与社会责任。本节课是初中科学九年级上册第二章第二节的内容，主要包括金属元素符号的识记、金属活动性顺序的得出。为了更好地在化学学科培养学生良好的思维品质，提升核心素养，本课时的设计采用“生活现象→符号表征→提出问题→实验探究→规律归纳→规律演绎→实验验证”教学流程，教学中注重教师的引导，注重学生对知识的建构和对逻辑思维的提升，淡化教师的教和学生对知识机械记，让学生在积极互动、理性思辨中实现教学目标。

本节课的教学使学生的认知活动变得有序，围绕金属活动性的规律存在，通过一系列的问题与实验，在表象与规律中实现对方法的显化，从而提升学生的核心素养。在深化理解典型的化学事实和核心概念的基础上，通过自己的思考、体会和知识的应用，领悟和内化知识中蕴含的化学基本观念、提升科学素养。

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