基于大单元的教学设计与实施-科学探究初体验

第一单元走进化学世界课题二化学是一门以实验为基础的科学2，1.2.1科学探究的能力本单元由“物质的变化和性质”“化学是一门以实验为基础的科学”“走进化学实验室”三个课题组成，按照课程标准的要求，教科书中安排的教学内容和多种形式的活动，注重引导学生主动参与、积极思考、亲身体验、广泛交流。从一些生活中常见的、与化学有关的事实、现象和问题出发，培养他们学习化学的兴趣，建立有关物质变化和性质的基本概念，结合具体事例了解化学的研究内容、范围和特点，体会实验探究的重要过程和方法，并初步学会一些化学实验基本操作，为今后的学习乃至终身学习打下必要的基础，本单元为后续学习准备基础的概念，基本的探究方法，和实验操作技能，其内容结构如图所示：（1）对应素养A、A化学观念素养BB科学思维现象。初步体会实验探究和模型建构是科学研究的基本方法。对应素养A、C科学探究与实践素养B对应素养CD科学态度与责任12以第二课时“对人体吸入的空气和呼出气体的探究”为例课时教学目标首先，基于单元教学核心素养目标确定第二课时教学目标如下：（1）定性和定量的角度认识化学变化。（2）通过设计验证化学变化产生的新物质的实验方案，初步学会运用控制变量法研究化学反应（3）构建科学探究的一般过程认识模型，感受学习化学的重要途径根据教学目标以及学习的起点确定教学重难点如下：重点：构建科学探究的一般过程认识模型。难点：设计实验方案的思路与方法。教学过程教学环节教学活动学生活动设计意图课堂导入视频展示课间操，引出呼吸作用。七年级的生物课堂上，大家已经对呼吸作用有了一定的了解。你们知道呼吸作用是物理还是化学变化？引导学生基于经验和已学知识做出猜想。学生思考并回顾知识点。回答化学变化会有新物质生成，会有哪些新物质呢？做出猜想：产生二氧化碳和水蒸气。联系生活，温故知新，引入本节课的探究内容。实验探究引导学生理清实验目的，落实实验任务和步骤。实验一如何收集两种气体？引导他们分析每种收集方法的优缺点，老师提供一套多功能瓶的仪器，让学生讨论使用方法。1.提供收集的资料这是各小组在课前收集到的二氧化碳的性质。（展示图片）学生讨论我们要探究的目的：通过比较呼吸前后气体含量的变化证明呼吸作用是化学变化。为实验准备相关资料与器材，列清单。初步设计实验方案。学生讨论出用排水法和塑料袋直接收集气体的方法，并让其尝试收集。培养学生查阅资料，收集信息的意识和能力。鼓励敢于根据实际创新实验。2.分析性质我们在分析物质的性质时，要思考如何利用这条性质，应该采取的实验装置，依据什么样的步骤进行，能否出现明显的现象，会不会得到正确结论等。学生讨论“二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，白色浑浊物越多，二氧化碳含量越多”这条性质可以用，从无色透明到出现明显的浑浊物，现象很明显。培养学生分析归纳，提取关键信息的能力。3.设计方案教师提问：如何比较二氧化碳含量多少?提示大家在这里我们可以用对照实验的思路来设计实验，注意控制变量学生思考，利用多功能瓶比较二氧化碳含量的方法，并尝试。培养学生能根据探究的问题设计简单的实验方案并形成对照实验的设计思想。4.进行实验明确实验时间、成员的任务和实验注意事项。操作要规范，仔细观察现象并及时记录。小组展示实验现象：呼出气体中石灰水变浑浊，而吸入的空气中无明显变化。得出结论：呼出气体中二氧化碳较多。培养学生基本实验操作能力、实验观察能力、小组合作能力。培养学生能对所获得的证据进行分析并得出可靠的结论。过渡：下面我们可以利用刚才的设计思路来验证氧气。实验二呼吸作用中氧气的含量1.收集资料（展示氧气的性质）学生思考，讨论。培养学生建构思维模型的能力，学会设计实验的一般思路。2.分析资料氧气的哪些性质可以用来验证氧气的多少？学生讨论后，采用氧气与发热铁粉反应的性质设计实验。3.设计方案学生讨论后，小组展示设计的方案（教师强调本实验观察哪方面的实验现象）在两个集气袋中分别放入燃着的木条，观察4.进行实验实验现象：呼出气体中木条熄灭。得出结论：说明空气中有较多的氧气。！过渡：我们呼出的气体中水蒸气含量怎样呢？验证一下水蒸气。教师提问：哪些性质可以用来进行验证实验呢？学生分析资料。引导学生用控制变量的方法用多功能瓶设计实验三呼吸作用中水蒸气的含量实验现象：呼出气体中屏蔽模糊，有水雾，空气中无明显变化。得出结论：呼出气体中水蒸气较多。实验设计思路多次应用，强化学生对科学探究环节的理解，有助于学生形成自己的思维模型。过渡：以上实验大家成功地设计了方案，验证了呼吸作用中三种气体的含量变化。那么吸入的空气中和呼出的气体里，氧气和二氧化碳的浓度有无准确数据呢？学生思考。精准测量数字化仪器检测吸入空气中和呼出气体里氧气和二氧化碳的体积分数。学生观察曲线的变化，并思考。分析：氧气的浓度由21%下降到17.15%，二氧化碳的浓度由百万分之300上升到百万分之40000。数字化设备可以让我们清晰地看到气体浓度的变化趋势。数字化设备更直观的将气体的浓度和变化趋势展示出来，让学生对实验探究有了更精确的认识。拓展延伸呼吸作用是化学变化，所以会消耗氧气产生新物质二氧化碳和水，所以你知道在封闭的场所如果人员多，要怎样做？展示二氧化碳含量对人体的反应。另外呼吸作用除了产生气体之外，还会产生能量供人体保持恒定温度，如果你想让你的有氧呼吸作用增强，就可以多运动，它会给你带来更多的能量，让你不再寒冷，也消耗你更多的脂肪。让化学知识落脚到生活中，使学生感到化学就在身边。化学与生活的密切联系，增强学生学习化学的自豪感涉及学生敏感话题，打开健康生活方式。课堂总结谈收获总结：今天在原有实验的基础上，我们重新设计了方案，而且初步形成了实验设计的思维模型。在此过程中也让老师看到了大家惊人的创造力；数字化设备的引入，可以使我们更加清晰地了解化学变化的完整过程；本课题作为探究活动，体现了化学是一门以实验为基础的科学，一些重大发现和理论都是基于实验，实验仪器的发明和实验方法的改进也为获得知识、推动学科发展做出了贡献。学生分享收获：学会了收集资料，分析资料，然后要利用对照实验的思路设计实验；感受到了数字化设备的精准测量；生活处处有化学，体验到了实验成功的乐趣！让学生初步感受化学实验的重要性。作业设计课外探究：1、探究薯片中的气体是不是二氧化碳？2、结合七年级生物和本节课所学知识，探究植物种子的呼吸作用。奖励每个小组一袋薯片，那么能否请大家利用今天所学的知识和面前的药品仪器，设计实验方案，验证薯片里的气体是否为二氧化碳。兴趣小组开展探究。理论联系实际，锻炼了学生的动手实践能力和运用所学知识解决问题的能力。板书设计对人体吸入的空气和呼出气体的探究呼吸作用有机物+O2→CO2+H2O释放能量二、科学探究的一般过程教学反思本课题以初中生物教材中呼吸作用的知识为导入，结合化学教材中对人体吸入的空气和呼出气体的探究知识，充分发挥学生的创新精神，创新实验方案，并对气体的浓度作了数字化设备的精准测量。再探究的过程中，体现了化学作为基础学科，在生物等其他学科的广泛应用。整个过程满足学生的好奇心和求知欲，发展了小组合作能力、实践能力和创新思维能力，并表现出化学与生活的密切联系。教、学、评一体