李瑩瑋

一、研究背景

《自然界的水》是課程標(biāo)準(zhǔn)中課程內(nèi)容“身邊的化學(xué)物質(zhì)”的重要組成部分。關(guān)于水的組成學(xué)生在元素和分子原子的學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解，所以在本節(jié)課設(shè)計上以人類認(rèn)識水的組成的化學(xué)史實(shí)貫穿于始終。對水的組成的認(rèn)識是通過科學(xué)家們的氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)、水的電解實(shí)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的探究分析獲得的。通過證據(jù)推理與模型認(rèn)知建立守恒觀念，初步了解推斷化合物組成的思維方法。

二、課堂教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)

課題引入：水是我們身邊的重要物質(zhì)，你知道水的組成嗎？證據(jù)是什么？

設(shè)計意圖：開門見山，引領(lǐng)學(xué)生回顧已有知識，明確本節(jié)課的主題。

1.環(huán)節(jié)一：揭秘水的組成

閱讀資料：18世紀(jì)末，普利斯特里把空氣和“易燃空氣”(氫氣)混合后盛在干燥、潔凈的玻璃瓶中，當(dāng)用電火花點(diǎn)火時，發(fā)出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶內(nèi)壁上出現(xiàn)了液滴。不久另一位英國科學(xué)家卡文迪許用純氧代替空氣進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)所得液滴是水。

學(xué)生活動1：請自主閱讀材料，回答下列問題。

(2)水是由什么元素組成的？你的證據(jù)是什么？

設(shè)計意圖：該環(huán)節(jié)由科學(xué)史引出問題，吸取前人的經(jīng)驗(yàn)與思路，收集相應(yīng)的證據(jù)解釋氫氣氧氣在點(diǎn)燃的情況下生成水，利用元素守恒觀念可以推知水是由氫、氧元素組成的。

整理推斷水的組成的方法(從宏觀角度)：由合適的化學(xué)反應(yīng)、定性實(shí)驗(yàn)、元素守恒、定性組成。

2.環(huán)節(jié)二：探究水的組成

演示實(shí)驗(yàn)：電解水。

學(xué)生活動2：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論(宏觀角度)：水由氫、氧兩種元素組成。

選擇SPSS22.00軟件進(jìn)行分析，計量資料與計數(shù)數(shù)據(jù)的表示方法分別為、率、百分比，對比方法分別為獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)、配對t檢驗(yàn)等，檢驗(yàn)值為α=0.05。

引導(dǎo)學(xué)生分析得出：水由氫、氧兩種元素組成。同時得出利用元素守恒研究物質(zhì)組成的思路，利用將已知單質(zhì)化合為未知的化合物，推之其元素組成，反之，利用把未知的化合物分解為已知單質(zhì)，也能推知其元素組成。

教師提問：該反應(yīng)的化學(xué)本質(zhì)是什么？水分子中氫原子、氧原子個數(shù)比為多少？

實(shí)驗(yàn)獲得：兩電極產(chǎn)生氣體體積比為：

提供信息：(1)在同溫同壓下，氣體的體積比等于相應(yīng)的氣體分子個數(shù)比；(2)氫氣和氧氣分子皆是雙原子分子。

學(xué)生討論：分析水分子中氫原子、氧原子個數(shù)比為多少？

研究結(jié)論：水分子中氫原子、氧原子個數(shù)比為2 ：1

引導(dǎo)學(xué)生分析：根據(jù)信息里所提供“氣體的體積比等于相應(yīng)的氣體分子個數(shù)比” 可以推知生成的氫分子、氧分子的個數(shù)比為2:1；“氫氣和氧氣分子皆是雙原子分子”，可以了解氫氣分子、氧氣分子的微觀構(gòu)成，再根據(jù)反應(yīng)前后原子的個數(shù)和種類守恒，可以推知水中氫、氧原子個數(shù)比為2:1。

教師講授(微觀角度)：根據(jù)精確的實(shí)驗(yàn)測定每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的，因此水可以表示為H2O。

設(shè)計意圖：從宏觀角度觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出水分解可以生成氫氣、氧氣，利用元素守恒，推知水是由氫、氧元素組成的。從微觀角度通過對化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的分析，讓學(xué)生在已有證據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合所給信息得出每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的。體會物質(zhì)構(gòu)成和化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)與實(shí)質(zhì)。

整理推斷水的組成的方法(從微觀角度)：由合適的化學(xué)反應(yīng)、定量實(shí)驗(yàn)、原子守恒、定量組成。

3.環(huán)節(jié)三：鞏固提升

【閱讀資料】

1.1805年法國化學(xué)家蓋

●呂薩克精確測定水的組成：

2.同溫同壓下，氣體的體積比等于分子個數(shù)比。

學(xué)生活動3：

(1)畫出水分子、氧氣分子和氫氣分子(如圖1所示 )。

圖1

(2)繪制出化合成水的微觀過程。

設(shè)計意圖：該活動可以讓學(xué)生在已有證據(jù)的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮想象力，利用畫圖的方式表示微粒在化學(xué)變化中的變化，利用模型體會物質(zhì)構(gòu)成和化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)與實(shí)質(zhì)，對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用和提升。

4.課程小結(jié)

(1)水的組成。宏觀：水由氫、氧兩種元素組成。

微觀：一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成。

(2)歸納整理研究純凈物組成的方法(如圖2所示)。

圖2

板書設(shè)計如圖3所示。

圖3

三、教學(xué)反思

本課題在設(shè)計上重在落實(shí)知識基礎(chǔ)的同時，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。以人類認(rèn)識水的組成的化學(xué)史實(shí)為載體，對水的組成的認(rèn)識是通過科學(xué)家們的氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)、水的電解實(shí)驗(yàn)的討論分析獲得的。在課程的傳授過程中，注重建立守恒觀念，在認(rèn)識水的組成的基礎(chǔ)上建構(gòu)微觀模型，深化學(xué)生對分子模型的認(rèn)識。同時讓學(xué)生初步了解、推斷純凈物組成的方法，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。