课题1 金刚石、石墨和C60教学目标设计

《单质碳的化学性质》教学设计

——基于化学核心素养的课时教学设计

佛山市高明区沧江中学 罗彩凤

一、教学目标

1、教学目标

（1）能说出碳单质的化学性质，并能根据碳单质的性质认识其不同用途。

（2）能构建或选择适合的模型认识碳的完全燃烧和不完全燃烧产物，提高安全素养。

（3）能根据化学反应分辨出氧化反应、还原反应。并指出氧化反应、还原反应中的反应物所表现出的氧化性、还原性。

2、评价目标

（1）通过结合生活实例和微观结构分析，诊断并发展学生联系生活实际以及微观角度去理解物质的性质。（微观水平、学科价值视角、社会价值视角）

（2）通过探究碳单质的可燃性过程，诊断并发展学生以元素观去认识反应产物、以微粒观去认识反应的本质的水平；从定性辨识反应产物、从定量水平推知反应条件的水平；用模型解释或表达复杂化学问题的能力。（元素观、微粒观、定性定量水平、模型认知）

（3）诊断并发展学生化学方程式的书写水平、实验现象观察水平。（语言水平、观察水平）

二、教学重点与难点

教学难点：碳的稳定性、可燃性、稳定性

教学重点：碳与某些氧化物的反应（碳的还原性）

三、教学过程

1、教学模式

在学科核心素养培养下，提出以“微粒观”培养学生微粒观的教学模式，即以“微粒观”——培养微粒观的策略作为教学手段进行课堂教学活动，并在课堂活动中巩固学生的微粒观；同时又将以“微粒”的绘制过程作为评估检测学生微粒观水平的一种手段，获得反馈的同时也会同步提升学生的微粒观。其中，作为手段的“微粒观”表示反映微粒观的一些图形数字手段，即原子结构图、反应示意图、分子模型、原子个数等数据信息、微观动画等。

第 1 页

图1-1 以微粒观作为评价手段、教学手段

2、教学流程图

图2-1 教学流程

第 2 页

3、主要教学环节

（1）课前自主预学

图3-1 《智慧自主学习单》选图

（2）引于宏观，释于微观，用于宏观

【学习任务1】从生活现象理解、从微观角度认识碳的稳定性。

【评价任务1】诊断并发展学生联系生活实际以及微观角度去理解物质的性质。（微观水平）

【课堂环节1】巧用原子结构图，解释物质性质

第 3 页

图3-2 碳的稳定性层次、表征关系

[学生活动]

设计意图：复习结构、性质、用途三者的关系，为下面的教学活动作铺垫。

[师追问]古代用墨书写或绘制的字画能够保存很长时间不变色;书写档案文书时，最好使用碳素墨水笔，不易褪色。这些碳的用途，反映了碳的什么性质呢？

[生]稳定性！

[师]出来上述生活例子可以反映单质碳的稳定性，同学们还能想到哪些例子呢？

[生]比如将电线杆表面烧焦后会炭化,不易腐烂！

[师]为什么单质碳在常温下化学性质不活泼呢？仔细回想一下物质的性质与什么有密切联系？

[生]最外层电子数。

[学生活动]画出碳元素的原子结构图，并描述出其最外层电子数有什么特点。

碳原子的最外层电子数为4，既不容易得到4个电子，也不容易失去4个电子，所以常温下碳的化学性质比较稳定。

设计意图：通过生活现象引入碳的稳定性，进而提出“为什么”，引导学生绘画原子结构（同时对学生的1-20号原子结构图的掌握情况进行评价），从原子结构角度解释物质的性质，进一步构建和巩固微粒观。

（3）宏观微观相辅，变化观念与模型共建

【学习任务2】从生活现象理解、从微观角度认识碳的可燃性及不完全燃烧产物。

【评价任务2】诊断并发展学生以元素观去认识反应产物、以微粒观去认识反应的本质的水平；从定性辨识反应产物、从定量水平推知反应条件的水平；用模型解释或表达复杂化学问题的能力。（元素观、微粒观、定性定量水平、模型认知）

【课堂环节2】巧用反应示意图，推测产物并建立模型

第 4 页

图3-3 碳的可燃性层次、表征关系

[师]展示烧烤时烧炭、烧炭取暖的的图片，以上图片又体现出单质碳的什么化学性质呢？

[生]可燃性！

[师]对，没错。但是呀，冬天烧炭取暖一定要小心，不然死神就会找上门来了哦。你们知道这个死神是谁吗？

[生]一氧化碳！（学生根据预习及生活常识就能轻易回答出该问题）

[师]咦，问题来了。之前我们不是学过，碳在氧气中燃烧会生成二氧化碳吗？怎么会有一氧化碳产生呢？

从元素守恒角度分析，反应前有什么元素？根据我们经验，碳与氧气发生氧化反应，那反应物应该属于什么类别？

[生]反应前有碳元素、氧元素。应该生成氧化物。

[师]碳的氧化物有哪些呢？

[生]二氧化碳！一氧化碳！

[师]也就是说，从元素守恒定律来看，碳的燃烧的确是可以生成一氧化碳的。那什么时候生成一氧化碳，什么时候生成二氧化碳呢？

在黑板上用两种不同颜色的小磁铁分别表示氧原子、碳原子，并画好方框，将氧分子和碳原子摆列好，提出框内的微观粒子全部恰好完全反应，请学生上黑板摆出生成物来。

（1）情况一：产物为二氧化碳

（2）情况二：产物为一氧化碳

第 5 页

[生]对比两种情况，发现氧分子不足的情况下会生成一氧化碳分子，氧分子充足的情况下会会生成二氧化碳分子。

设计意图：学生通过绘制完善反应过程微观图，在绘制过程，不仅同步检测评价学生对反应实质的掌握程度以及对微观粒子上数量守恒规律的理解，还进一步提升学生的微粒观。可见，以“微粒观”作为教学手段、评价手段对培养学生的微粒观起着双重促进作用。

[师]那什么样的情况下才算是“氧气充足”、“氧气不足”呢？

[学生活动]根据微观粒子所展示的反应示意图，分别写出两种情况的化学方程式。

设计意图：让学生从想象化的微观粒子表征转为化学语言表征，用化学方程式表达出反应过程，有助于实现从原子个数比到质量比的过渡。

[师]抛出两个引导性问题，将学生从质量比角度分析氧气是否充足的问题。

问题一：3克碳燃烧，若产物全部是CO2

，需要氧气的质量是多少？

问题二：3克碳燃烧，若产物全部是CO，需要氧气的质量是多少？

经过上述两个问题的解答，提出让学生列出各反应物与生成物之间的质量关系。

[师]再抛出另外？个问题，引导学生建立模型。

问题三：3克碳在 9克

氧气中燃烧生成的产物是CO还是CO2？

问题四：3克碳在 3克

氧气中燃烧生成的产物是CO还是CO2？

问题五：3克碳在 6克

氧气中燃烧生成的产物是CO还是CO2？

第 6 页

[生]形成一个区间观念，发现不同的区间有不一样的规律，并且基于上述规律，以数轴为载体建立模型。

设计意图：通过抛出梯度性的引导性问题，让学生进行梯度式的思考，从微观的原子个数比视觉转向宏观的质量比视觉，并且以可视化的手段——数轴的形式建立关于碳的燃烧产物模型，实现图形表征，使生成物一目了然，降低学习难度。

【反思】在该教学过程中，充分利用微观视觉进行解决教学重点与难点，灵活进行微观到宏观、宏观到微观的转换，运用多重表征，并且建立可视化模型，培养学生的微粒观，提高学生的多重表征能力、模型构建能力，充分体现化学核心素养的培养方向。

（4）宏观辨识反应，微观辨析性质

【学习任务3】从实验现象入手，结合化学方程式认识碳还原氧化铜的反应本质。从微观角度认识物质的还原性。

【评价任务3】诊断并发展学生化学方程式的书写水平、实验现象观察水平。（语言水平、观察水平）

图3-4 碳的还原性层次、表征关系

【课堂环节3】结合宏观实验现象，认识反应本质及物质的性质。

[教师活动]介绍碳还原氧化铜的实验装置，并引导学生对比该装置与高锰酸钾制取氧气装置的异同，帮助学生回顾固固加热装置的实验要点。

进行演示实验。

[学生活动]观察实验现象，并从质量守恒定律角度尝试分析产物的成分。

[学生活动]学生代表尝试上黑板写出该反应的化学方程式。

设计意图：通过先观察现象再引导学生进行反应物和生成物分析，写出化学方程式，实现从宏观实验现象到化学语言表征、微观角度理解化学反应本质进而理解物质的还原性。

第 7 页

[教师活动]根据学生在自主预学部分所得到的反馈，引导学生从得氧去氢的角度理解单质碳的还原性。

结合碳还原氧化铁进一步对还原性、氧化性进行分析

[学生活动]进行系列反应的化学方程式书写练习。

（5）课堂小结及课堂练习

[教师活动]简单对本节课学习的单质碳的化学性质进行小结以及练习。

四、教学反思

对于本课例，充分运用了各种微观角度的教学手段（微观原子结构图、反应示意图、微观粒子模型、微观粒子数学信息处理等）实现以“微粒观”培养学生的微粒观，并结合定性与定量水平探究、模型构建等培养学生的元素观、微粒观、模型构建能力等。结合较多的生活实例强化物质相关性质的学习，灌输“物质-性质-结构”的关系，渗入化学的学科价值、社会价值教学。

以本课时教学为案例，为初中化学教学开发了一套以“微粒观”养微粒观的教学模式，在微粒观以及其他核心素养培养课上，以相关微观手段解决难题、建立微粒观与元素观、评价学生微粒观水平等，为其他教学人员提供有效的参考价值。

四、板书设计

单质碳的化学性质

图4 《单质碳的化学性质》板书设计

第 8 页