窦星星 孙应伦

关键词：水的组成;教学设计;构建模型

一、问题的提出

课程主题“身边的化学物质”，要求认识和探究身边的化学物质，了解化学变化的奥秘。在听课调研时发现多数教师在教学时重视实验、注重小组合作，但实际教学效果却不尽如人意。究其原因多为元素及其化合物知识点繁多复杂，不成体系，学生记忆困难，而更多的原因则与教师的教学有关，教师的教学缺乏系统性，没有在教学中建立模型，没有帮助学生构建研究物质组成的思路和方法，这显然不利于学生核心素养的发展[1]。

本文以“水的组成”教学为例，体现学生的主体地位，阐述身边的化学物质组成的研究方法，构建研究物质组成的一般思路。

二、教学内容分析

1.课标要求

（1）科学探究：学会根据某些性质检验和区分常见的物质;（2）身边的化学物质：根据实验现象推断水的组成;（3）物质构成的奥秘：通过进行水的电解实验，能从元素组成上认识氧化物，能区分单质和化合物;（4）物质的化学变化：认识定量研究;（5）化学与社会发展：认识氢气燃烧，防范爆炸。课标要求从氢气燃烧和电解水两个实验入手，从定性和定量两个角度认识水的组成，培养学生阅读、分析、对比、归纳和表达等能力。在教学中应注重对学生思维和能力的培养，渗透宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想的学科核心素养，构建研究物质组成的一般思路。

2.教材分析

（1）内容分析

本节课安排在人教版初中化学上册第四单元课题3，先介绍氢气的性质及验纯、氢气的燃烧实验，再进行水的组成探究实验，不断深入认识水的组成，掌握研究物质组成的思路和方法。通过系统学习，有利于帮助学生构建研究身边物质的方法，渗透学科素养，提高学生对实验现象进行观察、数据记录、分析概括的能力，深刻体会化学学科的价值。

（2）“水的组成”知识的逻辑联系（见表1）

（3）教材栏目分析（见表2）

教材中的栏目围绕“水由氢元素和氧元素组成”这个中心而设计，如何通过这些素材在有限的时间内让学生学会对物质组成的分析，这是本节课的难点，教材通过几个栏目，循序渐进地帮助学生逐步认识氢气和水两种物质，从氢气的燃烧和水的电解两个实验得出水的组成，从水分子分解示意图得出水的微观构成。体会燃烧法和分解法是研究物质组成的基本方法。

3.学情分析

“水的组成”是初中学生第一次学习物质的组成，教学中应该在学生已有经验的基础上帮助学生搭建研究物质组成的学科支架，为今后学习身边的化学物质、元素及其化合物的性质做好铺垫。本节课的教学更注重学科的逻辑性和实验的规范性，注重对方法的提炼与总结，注重科学严谨的推理思维的培养。调动学生的前认知，将学生已有的经验同物质组成的研究方法紧密联系起来，丰富和完善学生的认知[2]。

三、教学过程

1.教学目标及重难点

教学目标：（1）通过阅读资料，了解水的组成发展史，重温化学反应前后元素种类不变的思想，并依据此思想开展实验探究，体会研究物质组成的两种方法——燃烧法与分解法;（2）通过氢气的燃烧和水的电解实验，得出水由氢、氧元素组成的结论，构建研究物质组成的一般思路;（3）用水分子分解示意图阐述水的微观构成，分析化学变化的实质;（4）通过筛选、比较认识单质与化合物，初步建立分类意识，认识分类法是化学研究的基本方法。

教學重点：水的电解实验现象的描述和水的组成的确定。

教学难点：研究物质组成的基本方法，从元素组成上区别单质和化合物、识别氧化物。

2.教学过程

[导入]“金、木、水、火、土”是中国古代五行学说的五种元素，请问同学们，以你现在的认识来看，水是一种元素吗？水由什么组成呢？

环节一：回顾科学家的探索之路

[师]引导学生阅读教材81页的资料卡片。科学家普利斯特里把“易燃空气”和空气混合后盛在干燥、洁净的玻璃瓶中，用电火花点火，发出震耳的爆鸣声，玻璃瓶内壁出现液滴。不久后另一位科学家卡文迪许用纯氧代替空气进行上述实验，确认得到的液滴是水，并确定两份体积的“易燃空气”与1份体积的氧恰好化合成水。但由于当时“燃素说”的束缚，两位科学家得出错误的结论，认为是两种气体中含有水。后来科学家拉瓦锡重复了他们的实验，并做了一个相反的实验：让水蒸气通过烧红的枪管，得到“易燃空气”，通过分析，他认为水不是一种元素，是“易燃空气”和氧的化合物，打破了“燃素说”的束缚，得到了正确的结论。由此，水的组成被揭秘。

[师]你能从三位科学家的实验中总结出研究水的组成的两种方法吗？

[生]思考、讨论。通过燃烧和分解可研究出水的组成，即用燃烧法和分解法可以研究物质的组成。

[师]我们在第三单元课题3“元素”中已经学过，化学反应前后元素不会改变。科学家研究水的组成采用了燃烧法和分解法，根据燃烧产物可以推断物质的元素组成，通过分解反应的产物也可以推断物质的元素组成。我们可以“水的组成”为例，将物质组成的研究方法推广到其他复杂物质组成的研究中，为高中研究物质组成的学习埋下伏笔。

设计意图：回顾科学家的探索之路，引导学生分析及初步提炼研究物质组成的基本方法，为后续实验方案的设计做铺垫。

环节二：重走科学家的探索之路[师]请各位同学站在巨人的肩膀上，以科学家的两个实验，即燃烧反应和分解反应为指导，依据化学反应前后元素种类不变的理论，设计两个实验，验证水的组成。

[生]小组讨论。

[师]提示学生：要想证明水的组成，可设计一个生成物只有水的实验或者反应物只有水的实验，再根据化学反应前后元素不变即可得出正确结论。

[生]讨论。

方案一：A+B→水氢气的燃烧。

方案二：水→A+B 水的分解。

[方案一]产物只有水的反应：氢气的燃烧。

[实验1]展示一瓶氢气，学生说出气体的颜色、状态，闻气味。并用氢气流吹肥皂泡，观察氢气泡的运动轨迹，得出氢气的密度比空气小的结论。

[实验2]在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，过一会儿，观察现象。

[生]观察并记录实验现象，得出结论。

[总结]氢气与氧气燃烧生成了水，发生了化学变化。反应物中含有氢元素和氧元素，依据化学反应前后元素种类不变，则生成物水应该由氢元素和氧元素组成。因此燃烧法是研究物质元素组成的方法之一。

[实验3]点燃氢气和空气的混合物，进行氢气的验纯。

用小试管收集少量氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，移开拇指。

[生]观察现象。发出尖锐的爆鸣声说明氢气不纯;声音很小说明气体较纯。

[師]强调注意事项：点燃氢气前要先检验氢气的纯度。

[方案二]反应物只有水的反应：水的分解。

[实验4]在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源，观察并记录两个电极附近和玻璃管内发生的现象，并比较两玻璃管内气体的体积。切断上述装置中的电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验电解反应中产生的气体，观察并记录发生的现象。

[生]观察并描述实现现象，与同伴交流，得出结论。

[师]正极端玻璃管的现象说明有氧气产生，负极端的现象说明有氢气产生，且产生的气体体积比约为2∶1，由这一实验可从定量角度认识水的组成。

[总结]水在通电的条件下发生分解，产生了氢气和氧气，由于化学反应前后元素种类不变，以此推断水由氢元素和氧元素组成。分解法也是研究物质元素组成的一种方法。

[师]演示电解水微观过程动画。根据精准的实验测定，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，当水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子聚集成氢气;2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。通过动画，从定量角度认识水分子的原子个数比。

[师]电解水产生的氢气和氧气的体积比通常大于2∶1，其原因是什么？在水中加入硫酸钠或氢氧化钠的目的是什么？

[生]讨论交流。

[师]点评总结。

[总结]从科学家的视角出发，观察氢气燃烧和水的分解两个实验，得出水由氢元素和氧元素组成的结论。在今后学习物质的组成时，我们就可以仿照这样的方法来进行研究。

板书如图1所示。

设计意图：引导学生以燃烧反应和分解反应为指导，设计出研究水的组成的实验方案，从定性角度研究水的组成。再通过微观图示及气体的体积比从定量的角度解析原子个数比。宏观、微观结合，突破难点，突破学生的认知障碍，帮助学生构建研究物质组成的方法和思路。

环节三：从元素组成的角度对纯净物分类[师]展示给学生一些写有纯净物化学式的卡片，让学生对其分类：分成只由一种元素组成的物质和由两种或两种以上元素组成的物质。

[生]按要求完成分类。

[师]讲解单质和化合物的概念。

请同学们从由两种元素组成的化合物中找出其中一种是氧元素的化合物。

讲解氧化物的概念。让学生列举其他的氧化物，巩固概念。

[总结]归纳总结纯净物分类的依据及意义，感受物质分类的重要性。

设计意图：从元素组成的角度帮助学生理解单质和化合物的区别和联系，完善物质分类的思想和体系。

[课堂小结]（1）氢气的燃烧;（2）水的分解;（3）纯净物的分类。

四、教学反思

初中化学课程标准要求引导学生观察和探究一些身边的化学物质，帮助学生理解其对生活的影响，增强学生对化学的好奇心和探索欲望。本课立足于用对“水的组成”的探究解决真实问题，在此过程中不断完善学生分析物质性质及其转化的模型，从而构建研究物质组成的一般思路和方法。教学过程中主线突出，注重从学生解决问题的角度出发，进行设问和探究，更贴近学生的真实情况，让学生明确应该用什么知识来解决问题，并在解决真实问题中不断调动主观能动性进行探究学习。本课利用实验探究的方式，提升课堂教学质量，注重培养学生的学科核心素养，充分调动学生学习的主动性和积极性。