基于化學史的教學設計-與科學家對話

基于化學史的教學設計:與科學家對話摘要將化學史與課堂教學有機融合，讓學生沿著科學家的足跡重溫科學探究之路，不僅能再現(xiàn)知識的動態(tài)演變過程，而且可以揭示知識背后所蘊含的科學思想和科學方法。使學生在獲得基礎知識與基本技能的同時，領悟科學精神，全面提高科學素養(yǎng)。本文介紹的教學設計是以科學家發(fā)現(xiàn)氯氣的過程為線索，運用實驗探究的教學手段，學習氯氣的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，同時使學生初步認識科學的本質(zhì)。關鍵詞氯氣教學設計化學史實驗探究科學本質(zhì)科學探究1教學流程本節(jié)課采用“以化學史為線索，創(chuàng)設情境；以實驗探究為手段，展開活動”的教學策略進行教學。教學過程以時間和知識為坐標展開，以時間為縱坐標，通過呈現(xiàn)5個化學史資料提供氯氣曲折的發(fā)現(xiàn)史,追蹤氯氣發(fā)現(xiàn)之旅的足跡；以知識為橫坐標,讓學生置身于化學發(fā)展的過程中,開展氯氣的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的學習和探究,初識科學的本質(zhì)。圖1教學流程圖2教學目標2．1知識與技能（1）了解氯氣的物理性質(zhì)；（2）初步掌握氯氣能與水、氫氧化鈣、金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)反應等化學性質(zhì)。2．2過程與方法（1）初步了解科學家探究氯氣性質(zhì)的過程和方法；（2）提高獲取信息的能力。2．3情感態(tài)度與價值觀（1）重溫科學家的氯氣發(fā)現(xiàn)之旅，體驗成功的喜悅；（2）認識科學發(fā)展的過程是一個不斷完善的過程。3教學過程3．1聯(lián)系生活，引入新課近期世界各地爆發(fā)了甲型H1N1流感，為了加強防護措施，我們平時會噴灑84消毒液，提到消毒液，老師要告訴大家一個生活常識：84消毒液與潔廁靈一起使用會產(chǎn)生一種有毒的氣體——氯氣。氯氣的應用已經(jīng)深入到我們生活乃至工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學技術的方方面面，但是它的發(fā)現(xiàn)卻是一段曲折的歷程。下面就讓我們一同穿越時空，回到18、19世紀，與科學家對話，重溫氯的發(fā)現(xiàn)之旅?！驹O計意圖】由生活轉(zhuǎn)向化學，實現(xiàn)思維的遷移。讓學生置身于化學發(fā)展的過程中，準備與科學家一同經(jīng)歷矛盾、困惑、頓悟,體驗為了追求真理而堅持不懈的探究過程。3．2發(fā)現(xiàn)之旅第一站【舍勒】我在一家藥房任藥劑師，并從事大量的實驗研究工作，一個偶然的機會我將軟錳礦（MnO2）與濃鹽酸混合加熱，產(chǎn)生一種黃綠色的氣體，這種氣體有強烈的刺激性氣味，令我的肺部十分難受。而且它還能溶于水，我認為這是一種新的物質(zhì)，所以我對它產(chǎn)生了濃厚的興趣，準備對它做進一步的研究?！咎岢鰡栴}】同學們，通過老師手中的這瓶氯氣我們可以觀察到氯氣是一種黃綠色的氣體，刺激性氣味也可以聞到。那么如何驗證氯氣能溶于水呢？請同學們利用老師所提供的儀器和試劑進行實驗?！驹O計并完成實驗】方案1：用玻璃注射器取適量蒸餾水注入到裝有氯氣的青霉素瓶中。振蕩后觀察氣體和水的變化。方案2：用玻璃注射器先后取適量氯氣和蒸餾水，迅速封住針頭。振蕩觀察注射器內(nèi)氣體刻度的變化?！緦嶒灛F(xiàn)象】方案1：氣體的黃綠色變淺；水由無色變?yōu)闇\黃綠色。方案2：注射器內(nèi)氣體的體積變小。【得出結(jié)論】氯氣能溶于水。【設計意圖】在第一站中，依據(jù)化學史學生能總結(jié)出氯氣的部分物理性質(zhì)，顏色、狀態(tài)、氣味可通過觀察和聞得到。讓學生自己設計實驗驗證溶解性，不但能調(diào)動全體學生學習的積極性，使其主動參與到探究知識的過程中，而且能使不同水平的學生獲得不同的情感體驗，滿足個性化的需求。另外，實驗中選用日常生活中常見的注射器和青霉素小瓶作為儀器，抓住了儀器微型化和試劑少量化兩個特點，充分體現(xiàn)了綠色化學的原則。3．3發(fā)現(xiàn)之旅第二站【舍勒】當我對這種氣體做進一研究的時候，發(fā)現(xiàn)它能使藍色紙條變白，也能使有色花朵和綠葉褪色。所以我認為這種氣體具有漂白作用，我迫不及待地把這個新發(fā)現(xiàn)告訴了我的好朋友貝托萊?！矩愅腥R】當我聽說舍勒的發(fā)現(xiàn)后，就積極著手對這一新氣體進行研究，但我發(fā)現(xiàn)真正具有漂白作用的物質(zhì)不是這種純凈的氣體，而是它的水溶液?！咎岢鰡栴}】到底兩位科學家誰說得對？是氯氣具有漂白作用還是氯水具有漂白作用？【設計并完成實驗】將紅色紙條分別放在兩個密閉的青霉素小瓶中。向其中一瓶中注射氯氣，向另一瓶中注射氯水。【實驗現(xiàn)象】注入氯水的紅色紙條褪色，而注入氯氣的紅色紙條沒有褪色。【得出結(jié)論】氯氣不具有漂白作用，氯水具有漂白作用。【學生討論】為什么純凈的氯氣不能使紅色紙條腿色，而氯水卻可以使紅色紙條腿色呢？氯氣與水反應生成一種具有漂白作用的物質(zhì)——次氯酸。引導學生完成化學方程式?！驹O計意圖】利用化學史創(chuàng)設情境，讓學生產(chǎn)生認知沖突，使其進入一種積極的思維狀態(tài)，主動動手實驗，進行探究。通過實驗把抽象的問題具體化，枯燥的知識趣味化，從而激發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題的欲望和探究問題的熱情。問題層層深入，啟發(fā)同學們探究表面現(xiàn)象背后所蘊含的氯氣與水反應的化學性質(zhì)?！矩愅腥R】為了進一步研究這種黃綠色氣體的水溶液，我將它露置在陽光下，發(fā)現(xiàn)生成了鹽酸并放出了氧氣，但后來我試圖分解純凈的黃綠色氣體時，卻無法得到鹽酸和氧氣，這令我百思不得其解！【提出問題】為什么氯水能夠分解得到鹽酸和氧氣？【學生討論】氯水中含有的次氯酸不穩(wěn)定，可以分解得到鹽酸和氧氣?！驹O計意圖】讓學生大膽猜測，得出結(jié)論—次氯酸不穩(wěn)定，為發(fā)現(xiàn)之旅第三站埋下伏筆。同時培養(yǎng)學生思維的深刻性和廣闊性。3．4發(fā)現(xiàn)之旅第三站【講述】當時的科學家力圖把次氯酸應用于漂白工業(yè)，但是次氯酸不穩(wěn)定，易分解。怎么辦呢？英國化學家臺耐特將這種氣體溶于石灰乳（主要成分是氫氧化鈣）中，發(fā)現(xiàn)形成了一種漂白作用更強，更穩(wěn)定的物質(zhì)——漂白粉。但是他并沒有對漂白粉的成分進行探究。質(zhì)反應的化學性質(zhì)?？此坡葰獾某煞謮m埃落定，但呂薩克沒有堅信實驗事實，從而與真理的發(fā)現(xiàn)失之交臂。使同學們明白，在實驗探究過程中要堅信實驗事實，敢于質(zhì)疑。3.6發(fā)現(xiàn)之旅第五站【戴維】我一生致力于電解法的研究，對于這種黃綠色的氣體我也同樣采用電解法進行研究，但是我的實驗一次次地失敗，并不能電解出任何物質(zhì)。最終，我感到只有把它當成一種單質(zhì)，才能合理地解釋所有的實驗現(xiàn)象。隨后我用大量的實驗證明了我的想法。1810年，我發(fā)表論說，把這種氣體命名為氯氣?！驹O計意圖】戴維在發(fā)現(xiàn)氯元素的艱難歷程中，堅信科學實驗事實，大膽猜測，從而建立了不朽業(yè)績。使學生認識到科學發(fā)展的過程是一個不斷完善的過程，科學探究需要創(chuàng)新意識和革命精神?！拘〗Y(jié)】至此，我們終于揭開了氯氣神秘的面紗。這節(jié)課我們站在巨人的肩上，也當了一次科學家，探究了氯氣的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。氯氣其他的性質(zhì)，在我們以后的學習中還會繼續(xù)探究?！静贾米鳂I(yè)】買一袋漂白粉，仔細閱讀說明書上的主要成分、使用方法、注意事項、保質(zhì)期，結(jié)合本節(jié)所學知識對其作出解釋，嘗試寫出漂白粉使用原理和變質(zhì)時所發(fā)生的反應方程式。你有什么更好的方法使漂白粉更好、更快地發(fā)揮漂白作用？【設計意圖】課后學習是對課堂學習的鞏固和延伸，通過布置作業(yè)讓學生更加深刻地理解所學內(nèi)容，并實際應用到化學學習以及生活之中?！咎岢鰡栴}】現(xiàn)在請同學們以小組為單位進行討論，嘗試著寫出氯氣與氫氧化鈣反應的方程式?！镜贸鼋Y(jié)論】2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O【設計意圖】讓學生根據(jù)氯氣與水反應的方程式類推出氯氣與氫氧化鈣反應的方程式，得出漂白粉的成分，培養(yǎng)學生的思維連貫性。另外通過小組學習不僅能培養(yǎng)學生的團隊精神和合作意識，而且能拓寬學生的視野。3．5發(fā)現(xiàn)之旅第四站【呂薩克】我總結(jié)了前人關于這種黃綠色氣體研究的經(jīng)驗教訓，沒有從分解它的角度去思考，而是將這種氣體