基于化学史的教学设计-与科学家对话

基于化学史的教学设计:与科学家对话摘要将化学史与课堂教学有机融合，让学生沿着科学家的足迹重温科学探究之路，不仅能再现知识的动态演变过程，而且可以揭示知识背后所蕴含的科学思想和科学方法。使学生在获得基础知识与基本技能的同时，领悟科学精神，全面提高科学素养。本文介绍的教学设计是以科学家发现氯气的过程为线索，运用实验探究的教学手段，学习氯气的物理性质和化学性质，同时使学生初步认识科学的本质。关键词氯气教学设计化学史实验探究科学本质科学探究1教学流程本节课采用“以化学史为线索，创设情境；以实验探究为手段，展开活动”的教学策略进行教学。教学过程以时间和知识为坐标展开，以时间为纵坐标，通过呈现5个化学史资料提供氯气曲折的发现史,追踪氯气发现之旅的足迹；以知识为横坐标,让学生置身于化学发展的过程中,开展氯气的物理性质和化学性质的学习和探究,初识科学的本质。图1教学流程图2教学目标2．1知识与技能（1）了解氯气的物理性质；（2）初步掌握氯气能与水、氢氧化钙、金属单质和非金属单质反应等化学性质。2．2过程与方法（1）初步了解科学家探究氯气性质的过程和方法；（2）提高获取信息的能力。2．3情感态度与价值观（1）重温科学家的氯气发现之旅，体验成功的喜悦；（2）认识科学发展的过程是一个不断完善的过程。3教学过程3．1联系生活，引入新课近期世界各地爆发了甲型H1N1流感，为了加强防护措施，我们平时会喷洒84消毒液，提到消毒液，老师要告诉大家一个生活常识：84消毒液与洁厕灵一起使用会产生一种有毒的气体——氯气。氯气的应用已经深入到我们生活乃至工农业生产，科学技术的方方面面，但是它的发现却是一段曲折的历程。下面就让我们一同穿越时空，回到18、19世纪，与科学家对话，重温氯的发现之旅。【设计意图】由生活转向化学，实现思维的迁移。让学生置身于化学发展的过程中，准备与科学家一同经历矛盾、困惑、顿悟,体验为了追求真理而坚持不懈的探究过程。3．2发现之旅第一站【舍勒】我在一家药房任药剂师，并从事大量的实验研究工作，一个偶然的机会我将软锰矿（MnO2）与浓盐酸混合加热，产生一种黄绿色的气体，这种气体有强烈的刺激性气味，令我的肺部十分难受。而且它还能溶于水，我认为这是一种新的物质，所以我对它产生了浓厚的兴趣，准备对它做进一步的研究。【提出问题】同学们，通过老师手中的这瓶氯气我们可以观察到氯气是一种黄绿色的气体，刺激性气味也可以闻到。那么如何验证氯气能溶于水呢？请同学们利用老师所提供的仪器和试剂进行实验。【设计并完成实验】方案1：用玻璃注射器取适量蒸馏水注入到装有氯气的青霉素瓶中。振荡后观察气体和水的变化。方案2：用玻璃注射器先后取适量氯气和蒸馏水，迅速封住针头。振荡观察注射器内气体刻度的变化。【实验现象】方案1：气体的黄绿色变浅；水由无色变为浅黄绿色。方案2：注射器内气体的体积变小。【得出结论】氯气能溶于水。【设计意图】在第一站中，依据化学史学生能总结出氯气的部分物理性质，颜色、状态、气味可通过观察和闻得到。让学生自己设计实验验证溶解性，不但能调动全体学生学习的积极性，使其主动参与到探究知识的过程中，而且能使不同水平的学生获得不同的情感体验，满足个性化的需求。另外，实验中选用日常生活中常见的注射器和青霉素小瓶作为仪器，抓住了仪器微型化和试剂少量化两个特点，充分体现了绿色化学的原则。3．3发现之旅第二站【舍勒】当我对这种气体做进一研究的时候，发现它能使蓝色纸条变白，也能使有色花朵和绿叶褪色。所以我认为这种气体具有漂白作用，我迫不及待地把这个新发现告诉了我的好朋友贝托莱。【贝托莱】当我听说舍勒的发现后，就积极着手对这一新气体进行研究，但我发现真正具有漂白作用的物质不是这种纯净的气体，而是它的水溶液。【提出问题】到底两位科学家谁说得对？是氯气具有漂白作用还是氯水具有漂白作用？【设计并完成实验】将红色纸条分别放在两个密闭的青霉素小瓶中。向其中一瓶中注射氯气，向另一瓶中注射氯水。【实验现象】注入氯水的红色纸条褪色，而注入氯气的红色纸条没有褪色。【得出结论】氯气不具有漂白作用，氯水具有漂白作用。【学生讨论】为什么纯净的氯气不能使红色纸条腿色，而氯水却可以使红色纸条腿色呢？氯气与水反应生成一种具有漂白作用的物质——次氯酸。引导学生完成化学方程式。【设计意图】利用化学史创设情境，让学生产生认知冲突，使其进入一种积极的思维状态，主动动手实验，进行探究。通过实验把抽象的问题具体化，枯燥的知识趣味化，从而激发学生发现问题的欲望和探究问题的热情。问题层层深入，启发同学们探究表面现象背后所蕴含的氯气与水反应的化学性质。【贝托莱】为了进一步研究这种黄绿色气体的水溶液，我将它露置在阳光下，发现生成了盐酸并放出了氧气，但后来我试图分解纯净的黄绿色气体时，却无法得到盐酸和氧气，这令我百思不得其解！【提出问题】为什么氯水能够分解得到盐酸和氧气？【学生讨论】氯水中含有的次氯酸不稳定，可以分解得到盐酸和氧气。【设计意图】让学生大胆猜测，得出结论—次氯酸不稳定，为发现之旅第三站埋下伏笔。同时培养学生思维的深刻性和广阔性。3．4发现之旅第三站【讲述】当时的科学家力图把次氯酸应用于漂白工业，但是次氯酸不稳定，易分解。怎么办呢？英国化学家台耐特将这种气体溶于石灰乳（主要成分是氢氧化钙）中，发现形成了一种漂白作用更强，更稳定的物质——漂白粉。但是他并没有对漂白粉的成分进行探究。质反应的化学性质。看似氯气的成分尘埃落定，但吕萨克没有坚信实验事实，从而与真理的发现失之交臂。使同学们明白，在实验探究过程中要坚信实验事实，敢于质疑。3.6发现之旅第五站【戴维】我一生致力于电解法的研究，对于这种黄绿色的气体我也同样采用电解法进行研究，但是我的实验一次次地失败，并不能电解出任何物质。最终，我感到只有把它当成一种单质，才能合理地解释所有的实验现象。随后我用大量的实验证明了我的想法。1810年，我发表论说，把这种气体命名为氯气。【设计意图】戴维在发现氯元素的艰难历程中，坚信科学实验事实，大胆猜测，从而建立了不朽业绩。使学生认识到科学发展的过程是一个不断完善的过程，科学探究需要创新意识和革命精神。【小结】至此，我们终于揭开了氯气神秘的面纱。这节课我们站在巨人的肩上，也当了一次科学家，探究了氯气的物理性质和化学性质。氯气其他的性质，在我们以后的学习中还会继续探究。【布置作业】买一袋漂白粉，仔细阅读说明书上的主要成分、使用方法、注意事项、保质期，结合本节所学知识对其作出解释，尝试写出漂白粉使用原理和变质时所发生的反应方程式。你有什么更好的方法使漂白粉更好、更快地发挥漂白作用？【设计意图】课后学习是对课堂学习的巩固和延伸，通过布置作业让学生更加深刻地理解所学内容，并实际应用到化学学习以及生活之中。【提出问题】现在请同学们以小组为单位进行讨论，尝试着写出氯气与氢氧化钙反应的方程式。【得出结论】2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O【设计意图】让学生根据氯气与水反应的方程式类推出氯气与氢氧化钙反应的方程式，得出漂白粉的成分，培养学生的思维连贯性。另外通过小组学习不仅能培养学生的团队精神和合作意识，而且能拓宽学生的视野。3．5发现之旅第四站【吕萨克】我总结了前人关于这种黄绿色气体研究的经验教训，没有从分解它的角度去思考，而是将这种气体