基于化学史的微项目化学习

一、教材分析

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》对本课的要求是：认识物质是由元素组成的，知道质子数相同的一类原子属于同种元素，了解在化学反应中元素种类是不变的，初步认识元素周期表。

“元素”及其涉及的基本概念，在初中化学中占有很大的分量，这些生长性强的基本概念是支撑和构建初中化学知识结构的重要节点。正确理解这些基本概念，熟练运用有关化学术语和用语是学习元素化合物、化学实验和化学基本计算等其他知识板块的重要基础和工具。

具体涉及本课的教学，在元素组成物质及化学变化中元素守恒思想的建构过程中，通过观察、比较、分类、归纳等方法形成一定的证据推理能力；能以宏观、微观、符号相结合的方式认识和表征化学变化，初步建立物质及其变化的相关模型。同时培养学生的好奇心、探究欲，形成严谨求实、追求真理的科学态度。

二、学情分析

学生在本节内容前已经学习了物理变化、化学变化、物质的性质以及物质的初步分类，并有一定的区分辨别能力。学生已有的对宏观表象的理解可能对微观想象的发展有阻碍，对围观现象的理解缺乏理性认识，抽象思维能力欠缺。

三、教学目标

1. 了解物质是由元素组成，知道元素的表示方法。

2. 学习类比、模型等科学方法，培养抽象、想象、分析和推理等思维能力。

3. 了解化学在宏观物质和微观粒子之间建立联系的途径和特点。

4. 学习分子、原子、元素的知识，对物质的宏观组成与微观结构的认知统一。

四、教学过程

1. 情境引入

【视频】《门捷列夫很忙》的推介

【教师】通过这个短片，我们知道，世界万物都是由元素组成的，而这部纪录片之所以邀请门捷列夫作为主持人，不仅因为他发现了元素周期律，他还编制了世界上第一张元素周期表，元素周期表是化学学科的核心基础，也是理解元素性质和规律的关键工具。而今天我们这节课先来探究什么是元素？

【教师】（古代史）在了解元素的今生前，我们先来看一下元素的前世。不管是中国的五行元素说还是古希腊的四元素说，当时的人们都认为水是一种元素。那同学们认为，水是一种元素吗？

【学生】不是【教师】为什么？

【学生】水还可以再分

【教师】为什么可以再分就不是元素呢？元素是如何定义的？

【教师】（近代化学史介绍）1661 年，波义耳在他的《怀疑的化学家》一书中指出，四元素说不是真正的化学元素，他在书中说“它们应当是某种不由任何其他物质所构成的或是互相构成的、原始的和最简单的物质”他认为“不能用化学方法再分解的、简单的物质才是元素”这一定义为之后的化学家研究物质的组成指明了方向。

1803 年英国化学家道尔顿提出了原子学说，他认为同种的原子称为元素，这是元素今生的定义吗？（由化学史抛出问题）

2. 活动一：“探”元素

【教师】同学们请看水槽，你们看一下，老师给你们准备了几种物质的分子？你们能找出哪个是水分子吗？请同学们举起示意，很好！另一个就是我们天然气的主要成分，甲烷的分子模型，通过前几节课的学习，我们知道，物质是由微观粒子构成的，而分子是构成物质的一种重要的微观粒子，分子又是由原子构成的，在化学变化中，分子是可分的，同学们可以把构成不同分子的原子分类吗？试着动动手，将不同原子分类并放在不同的小烧杯内，同时想一想，你的分类标准是什么？

【学生】通过自己动手拆装球棍模型，更深一步体会分子是由原子构成的，并按照自己的理解将原子分类。

【教师】同学们按照原子的颜色、大小分为三类，其实原子是微观粒子肉眼不可见，这是人们根据不同原子的特性做的模型。根据道尔顿的理论，这些原子统称为元素。

【教师】请同学们再仔细观察一下你们分好类的原子，虽然它们的颜色和大小都一样，是否完全相同？这数字跟什么有关？

【学生思考】原子内部结构

【教师过渡】（化学史过渡）19 世纪末人们进一步了解原子内部结构，发现同种元素的原子结构并不完全相同，对元素的定义也进行了修正。

【教师提问】原子内部的微观粒子是不是都有影响呢？请同学们观察表格（另见学案），能不能通过对比分析，得出决定元素种类的是谁？

【学生】由学生自己观察，归纳出完整的元素的定义【提问】请同学思考一下，用作相对原子质量标准的碳 -12（6 个质子，6 个中子）和用来测定文物年代的碳-14（6 个质子，8 个中子）是同一种原子吗？

【回答】不是，因为中子数不同【追问】它们属于同种元素吗？

【回答】是同种元素，因为质子数相同

【小结】元素是一类原子的总称，是一个宏观概念。（通过练习，区分原子和元素）

【练习】让我们试着从宏观和微观两个方面对水的组成进行分析。

【学生】回答（用最熟悉的水，通过对比，更深一步认识宏观和微观）

【过渡】（化学史）PPT 展示，这是我们中文的水，这是水的英语表示方法，而世界各国对水的表示方法各不相同，科学家们在一起很难沟通，因此有了H2O 这个专业的化学符号，同样，元素也需要国际统一的符号，古希腊，元素用行星符号来表示，17 世纪元素的表示方法来自炼金术士，他们为了保密，画的各不相同，19 世纪道尔顿提出原子学说后改用各种圆圈来表示元素，但还是不太方便，1860 年世界各国化学家在卡尔斯鲁厄召开代表大会，制定通过了世界统一的化学元素符号。

【教师】通过 PPT 介绍元素符号的书写规则：采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示元素；几种元素拉丁文名称的第一个字母相同时，附加一个小写字母来区别。

【介绍】不管是核电荷数还是元素符号，在我们的元素周期表上都有体现，元素周期表每个元素的左上方的数字就是核电荷数也称为原子序数，我们可以通过他的元素符号，找到对应的原子序数，我们也可以 通过原子序数找到对应的元素，下面请同学们快速寻找下101 号元素是什么元素？这是科学家们为了纪念门捷列夫而特别命名的。

从元素周期表中我们除了可以查找原子序数，还可以查找元素符号，相对原子质量等信息，而元素周期表中的元素名称是中国近代科学的启蒙者徐寿翻译创造的。（增加学生的爱国情怀）

【过渡】截止至 2019 年我们总共发现了 118 中元素，其中包括 20 多种的人造元素，真正组成物质的元素只有 90 多种，而物质却多达 3000 多万种，为什么 90 多种元素可以组成3000 多玩种物质呢？同学们，用你们手上的三种元素，可以组成多少种物质呢？越多越好。

3. 活动二：“用”元素

【学生】在草稿纸上写出由“C、H、O”组成的物质

【引导】物质可以由一种元素组成，也可以多种元素组成，而同种元素也可以组成不同的物质，因此，组成物质的种类要比元素种类多得多，就像26 个字母可以组成无数个单词。

【提问】这么多的物质比较杂乱，我们是否可以给个统一标准让它们分一下类呢【学生】通过自己的观察可以根据组成物质的元素种类，将物质分类

【教师】根据学生的分类引出“单质”“化合物”“氧化物”，并让学生自己总结出“单质”“化合物”“氧化物”的概念。4. 活动三：“悟”元素

【教师】我们再次回到水，从物质分类上说，水属于氧化物，用化学的方法，水可以分解为氢气和氧气，那同学们可以根据手上的球棍模型演示出水分解成氢气和氧气的微观过程吗？体会下，从微观原子的种类数目和宏观元素两方面分析，化学反应前后有什么特点？并在学案上画一画。

【学生】动手拼装，体验化学反应过程中的原子、元素守恒。

5. 课堂小结

今天这节课，我们初步认识了元素周期表，我们跟着科学家们的探究之路探究了组成物质的元素的定义，知道了元素的表示方法，用三种元素组成尽可能多的物质更深刻体会物质是由元素组成的并根据元素种类对物质进行了二级分类，最后通过动手拆装构成物质的微观粒子体会化学反应中的原子守恒，元素守恒，当然，我们的学习远不止这些，我们今天只以水为例探究物质的组成和构成，换成青蒿素又该怎么分析？换成由原子构成的物质呢？由离子构成的物质？元素周期表还能给我们提供哪些信息？如何更好的运用元素周期表？学习之路永无止境，让我们怀揣梦想，勇往直前，汲取知识的甘泉。

五、课后反思

本课以化学史和学生最熟悉的水贯穿整个学习过程 ， 充分调动学生的积极性 ， 设计多个学生活动 ， 让学生感受学习的乐趣。在此过程中 ， 两种教学策略融合使用 ， 在学生思维中搭建起宏观物质与元素和微观原子分子的联系， 可以帮助学生深刻理解元素的概念。

追寻化学家的研究历程，并从中获取信息 ， 根据驱动性问题对信息进行初加工 ， 继而在完成任务的过程中深度加工信息， 转化为知识体系。比如：通过化学史，从中获取有效的化学信息 ， 让学生了解古代的元素学说 ， 对化学史产生兴趣 ， 获取本节课的有效问题 -- 什么是元素？学习古代思想家的思维 ， 以及化学家的探究精神。联系学生已有知识，对水是不是一种元素做初加工，与后面的问题与任务做好衔接。元素的定义是难点，学生较难理解，通过拆分分子模型，学生可以体会原子构成分子的事实，同时体会原子与元素的紧密联系和微小差异，对元素定义的信息进行深度加工，完成任务，理解元素概念。同时让学生书写已学过的含有碳、氢、氧元素的物质，体会元素组成物质，更深一步认识了物质是由元素组成的并根据元素种类对物质进行了二级分类。通过再次拼插球棍模型，水分解的微观过程，感知化学反应前后原子的种类和元素的种类不变，建立化学反应前后元素的守恒观。

参考文献：

[1] 义务教育化学课程标准（2022 年版）

[2] 学科大概念统摄下的中学化学大单元教学设计

[3] 项目学习实验教材教学指南