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-1-《铁和水蒸气反应后固体产物的探究》教学设计霍邱一中江明在新课程理念指导下，以学生为主体，以教师为主导，充分运用多媒体手段，积极调动学生的思维，引导学生深入对教材的挖掘，化结果为过程，突出研究性学习的思维方法，并充分展现化学实验在科学研究过程中的魅力，融素质教育与创新教育于一体，这就是我设计“铁和水蒸气反应固体产物的探究”的实质所在。其具体理念和操作步骤如下：一、教材分析1.地位和功能本节课的内容是人教版化学教材必修一铁的性质一节的教学内容。铁与水的反应是铁的化学性质中的一个重要反应。教材在学习了活泼金属钠与水的反应后提出了铁是否与水蒸气反应的疑问，目的在于让同学们通过本节课的学习在获得结论的同时，体验科学探究的过程，了解科学探究的方法。因此这节课是培养学生实验设计能力的一个很好地平台，由于是高中第一节实验探究课，需要结合学生在初中学习到的一些实验装置的知识，把已经学过的零散的知识进行整合，进一步提升学生的实验能力。2.教学目标知识与技能：了解铁与水蒸气反应的原理，设计出简单可行的铁与水蒸气的反应后固体产物的探究方案。过程与方法：在探究铁与水蒸气反应固体产物的过程中培养学生对了解未知事物的分析能力和实验操作能力。情感态度与价值观：在学生互评铁与水蒸气反应产物的探究方案的过程中培养学生发现问题的能力；在小组协作完成实验探究中培养学生的团队协作意识；在完成实验方案及实验的过程中体验到成功感，增强学习化学，探究化学的兴趣。3.教学重难点教学重点：铁与水反应的条件；铁与水蒸气反应固体产物实验探究方案的设计及其试验流程。教学难点：依据实验目标完成反应固体产物的探究能力。二、学情分析这个实验的难度非常大对于现在刚进入高中的学生来说，这个时刻还不具备铁及铁的化合物的相关的知识储备，让学生在通过自学老师所补充的相关的化学知识的储备，来设计这个对学生们来说其实验难度就更大，但经过初中化学的学习，同学们也只是对于简单实验的基本操作掌握得还可以，只是没有实验设计的经历，可能会对化学实验设计产生畏难情绪，但他们有很高的学习热情。因此引导学生从水蒸气的产生，铁粉与水蒸气的反应，反应物的检验等环节讨论实验装置的设计。对于反应产物的检验，学生现阶段只具备铁的简单知识，对铁的氧化物的种类及其性质并不清楚，这时让学生在观察过演示实验后进行探究，就需要对其进行提示和补充。三、教学方法以问题的形式将学生的注意力转移到整个教学活动中，搭建知识平台，发挥教师的导向作用。采用的方法包括：归纳和推理；问题探究；启发诱导；质疑反驳；发放讨论；创造性情景设计；矛盾分析法；一分为二的分析法。在铁与水的教学过程中存在如下四个问题。第一，铁与水的条件能否由学生根据已有的知识自我推理出来？第二，如何引导学生根据已有的知识对上述反应的产物进行推理和预测？第三，如何引导学生设计实验方案和实验装置来验证上述推理和设计？第四，如何引导学生通过对实验现象的观察和分析来确定实验产物？针对上述这些问题，我认为可以采用层层设问的问题导向探究型教学模式进行突破。四、学习方法学生在初中已经见过一些简单物质的检验方法，比如H2的实验室验证的方法，H2可以发出轻微的爆-2-鸣声的性质实验，具备了完成化学实验的基本思路和方法，具备设计简单实验的能力。这些知识都是本节课探究性学习的前提和基础。在教学过程中，要以学生为主体，使学生成为知识的积极构建者，自主发现问题、解决问题、积极思维，通过小组讨论主动参与到教学过程中。五、教学过程1.新课引入：[设疑]：请问同学们铁在潮湿的空气中有没有什么变化？有没有颜色变化呢？[讨论]：铁锈，红褐色。[师]：请同学们回忆一下：Na与水反应的现象和产物。[讨论]：现象是：浮、熔、游、嘶；钠与冷水剧烈反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑[师]：那同学们能否告诉老师，日常生活中我们最常见到的金属有哪些？[回答]：铝，铁，铜。[启发]：很好，那同学们能否告诉老师，那铁能否可以与水反应呢？[学生]：可以！[师]：是吗？铁与水是否是在任何时候都可以反应吗？那是否是和钠与水反应一样剧烈呀！[学生讨论]：没有那反应的那么剧烈，条件没有那么简单。[启发性设问]：那同学们能否举出在我们日常生活中有哪些是铁和水反应的产物吗？[师]：同学们也许在一些电影电视中看过这样的一些视频，铁匠在锻打一些铁器的时候会将红热的铁器快速的通入到冷水中，这样操作以加强铁器的硬度和使用寿命。我们把这样的操作称之为“淬火”。[过渡]这也就是说除了在常温下可以和潮湿的空气发生缓慢氧化，那铁也可以和水蒸气反应，下面就让我们通过实验来探究铁与水蒸气是如何反应，其生成物又是什么呢？[设问]：下面就请同学们结合钠与水反应的结果，想一想铁与水蒸气反应的产物有哪些呢？[集体讨论]:1、可能有铁的氢氧化物2、可能要铁的氧化物3、可能既有铁的氢氧化物又有铁的氧化物[师]：好的，请同学们结合导学案中的“资料信息一”，分小组讨论这里的固体产物是否如同学们刚才的讨论结果。[投影]:【资料信息一】铁的氢氧化物有两种：（1）氢氧化亚铁：白色难溶的固体，具有还原性，很容易被空气中的氧气给氧化，不稳定受热易分解；在隔绝空气的时候可发生：Fe(OH)2==Δ====FeO（黑色）+H2O（2）氢氧化铁：红褐色难溶性的固体，具有不稳定性，受热易分解，2Fe(OH)3==Δ====Fe2O3（红褐色）+3H2O[分组讨论]：完成导学案的相关内容。[初步得出结论]：反应后的固体产物只可能有铁的氧化物：FeO，Fe2O3，Fe3O4[师]：从同学们的讨论结果可以看出同学们都非常认真的进行了思考，那下面就让我们用实验来验证一下铁和水蒸气反应的固体物质到底是什么？[演示实验]：按照下图实验装置演示铁与水蒸气反应的实验。-3-[要求]：请同学们分析一下，通过铁与水蒸气反应的现象我们可以看到在盛有水的蒸发皿中产了大量的气泡，拿这些气泡到底是什么呢?[学生活动]：请一位同学到试验台来，请他用点燃的火柴棒来给大家检验一下这些气泡到底是什么！[要求]：同学们看到了什么呀！听到了什么呀？这是什么气体呀？[陈述]：这个反应需要在高温下进行，我们可以看见铁与水蒸气可以反应，并且生成的气体遇到明火后会发生爆鸣声，从元素的角度分析只能是氢气。[设问]那在这反应后的物质还有什么呢？它是什么颜色的呢？这里又有哪些成分？[要求]：请同学们在分到反应后的物品后认真观察，并填写导学案中的相关内容。[设问]：同学们看到反应后的物质什么颜色的呀!它的成分是什么呢?请同学们结合导学案中相关的材料来进行推测一下！小组讨论后我们大家一起来分享！[学生活动]：学生讨论所拿到的黑色药品的组成，经讨论请一小组的代表发言的同学给大家展示小组的推测结果。[师]：很好！同学们是否有不同的观点呀？[师]：那同学们现在一定很想知道这黑色的物质里到底有什么?那就请同学们认真阅读资料信息二中的相关知识，让我们更进一步的认识它。【资料信息二】铁的氧化物有三种：（1）FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化为Fe3O4。（2）Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，它可以用于作油漆的颜料。（3）Fe3O4是一种复杂的化合物，它是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。（4）铁的氧化物都不溶于水，也不与水起反应，都能与酸反应生成对应的盐。（5）FeO、Fe2O3都不被磁铁吸引，Fe3O4和单质铁则可以被磁铁吸引。[要求]：学生们要结合资料信息二的相关内容对所拿到的黑色物质进行理论推导，并用已有的知识加以判断。[讨论]让学生分小组讨论，并记录讨论结果。[小组活动2]：让学生在讨论的过程中加以记录，并让他们与大家一起分享他们小组的推理结果。[展示]：请一个小组的发言的同学将其小组的推测结果通过展示台展示给大家。[分析]：让这位同学将他们小组对这些推测结果的获得进行简单的阐述。[评价];让其他小组的同学对该小组的推测结果给出相应的评价。[师]：很好！这位同学很勇敢，他的阐述非常详细。[师]：大家也看到了这个黑色的物质，同学们也给出了其成分的推测，那同学们可能告诉老师这里面到底有什么呢？[师]：下面请同学们根据相关的信息设计合理实验方案来验证我们这里的产物的成分。[投影]资料信息三：-4-1、Fe3O4溶于酸可以发生：Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O2、Fe3+的特殊性质：氧化还原反应：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+显色反应：Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(溶液呈红色)[师]：请同学们结合导学案上的相关信息，利用我们实验台上的所给出的试剂和仪器，对我们这里的黑色物质的成分进行实验检验，以来验证刚才我们的推测结果是否正确。[小组活动3]：请同学仔细阅读导学案中的信息，小组讨论如何运用所给仪器和试剂来进行检验，同时认真记录每一步的实验现象，完成导学案的内容：实验步骤实验现象结论1、2、3、[小组汇报]：分别请六个小组的发言同学将他们的导学案内容利用展示台，投影给大家，并汇报他们的结论。同时要求每小组的同学结合其他小组同学的实验、现象、结论，再进行讨论，进一步整合。[师]：这同学们的实验过程中老师看到了同学们都有着很扎实的实验基本功，同学们各自的结论经过整合后进一步的得出了铁与水蒸气反应后的固体产物的成分……Fe3O4[课堂小结]：通过这节课的学习同学们学到了什么？[师]：通过本节课的学习，你对科学探究的方法和流程又有了哪些新的认识?请谈谈你的体会。(设计意图：通过学生对整个教学环节设计的反思，加强对三维目标的认识。)[学生总结]:①通过对已有知识的归纳总结得出物质间反应的规律性认识，然后利用这个规律的认识可以用来指导对物质之间未知反应的研究。②通过参与本实验方案的设计分析，让我们更深刻地认识到实验是在人们的理论指导下才能设计出来的，实验是理论指导下的实验。③在这堂课中学到了或更加清楚认识了一些常用的化学仪器的结构特点与使用方法，同时也对一般化学实验方案的设计流程有了更加深入的了解。④实验的结论的确定不是老师直接告诉我们，而是通过实验方案的设计分析和验证得出来的，比较可信。这种分析方法使我们了解化学研究科学严谨的态度。[课后作业]：钠与水反应和铁与水反应的条件有何异同，导致它们现象的差异是什么被？请同学们查阅相关的资料，探究一下该反应如何肯定定量的检测出铁与水蒸气反应的生成物中肯定是Fe3O4？[板书设计]:铁与水蒸气反应后固体产物的探究铁与水能否反应铁与水蒸气反应的产物固体生成物的成分设计实验验证实验总结：铁与水蒸气反应后的固体产物是Fe3O4六、课后反思:新课程标准特别提出：一是体验科学探究的过程和问题意识的培养，二是化学学习方法和终生学习-5-能力的培养。所以在进行这节课的教学活动时我也始终贯彻这两点。这节课激发了学生对实验的兴趣，课后同学们仍然继续在谈论是否还有更好的实验设计。我想这节课很有意义的一点是让学生体会了科学探究的过程，让同学们真正的全程参与，让他们的思维和实践有了一次强烈的碰撞。通过这节课我体会到了作为一名教师真正的快乐。七、教学流程图提出问题：铁和水蒸气反应后固体产物是什么？提出假设结合信息，修正假设设计实验，验证假设实验探究验证假设，得出结论