新課程理念下“鋁及鋁合金”探究式教學設計

新課程倡導以“主動、探究、合作”為主要特征的多樣化教學方式，激勵學生主動參與、樂于探究、交流與合作。新課程標準以“培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的探究能力，一切為了學生的發(fā)展”為宗旨，讓學生多一份感悟、體驗的機會，多一份參與的激情與動力，多一份心靈的對話與碰撞。

化學實驗也特別強調(diào)學生的實驗設計能力、觀察能力、動手能力和科學探究能力，怎樣在課堂教學中用實驗體現(xiàn)學生的學習主體性呢?筆者試作“鋁及鋁合金”教學的設計。

一、教材內(nèi)容的分析

從本節(jié)教材內(nèi)容的分析可知，是讓學生進一步探究鋁的性質(zhì)，并與初中所學習的知識進行有機整合。由于學生學習了原子結(jié)構、氧化還原反應、兩性和離子反應等理論和部分元素化合物知識，所以，學生在教師的指導下，對鋁性質(zhì)的進一步探究可以自己完成。基于上述分析，可以確定本節(jié)課的教學目標和教學重點、難點。

1.教學目標:

(1)知識目標:①使學生了解鋁的物理性質(zhì)和用途。

②使學生了解鋁合金的相關知識。

③使學生掌握鋁的化學性質(zhì)。

(2)能力目標:①通過所學理論知識，推測元素化學物性質(zhì)，培養(yǎng)學生的探究意識。

②通過學生自己動手，培養(yǎng)學生實驗設計能力和觀察能力。

③使學生學會運用科學探究的方法進行學習。

(3)情感目標:①培養(yǎng)學生辯證唯物主義觀點。

②培養(yǎng)學生的人文精神。

2.教學重點、難點

重點:鋁的化學性質(zhì)。

難點:用理論推測并設計實驗探究鋁與堿的反應歷程以及鋁的鈍化。

二、教學過程組織的基本策略

1.創(chuàng)設情境、設計問題、激發(fā)思維

2.知道探索、互動研討、突出主體

3.概括歸納、得出結(jié)論

4.反饋調(diào)節(jié)、遷移提高

三、教學過程的組織

過程一:引入新課

引入觀看《2012》的剪接片段。

教師引入:2012年離我們很近，當?shù)厍驓绲臅r候，能拯救全人類似乎只有飛機和諾亞方舟了，據(jù)說每張票為10億歐元，同學們你們登機的票買好了么?(學生大笑)

無論是Made in America的飛機還是Made in China的諾亞方舟，都離不開一種重要的金屬元素——鋁。

如今鋁已經(jīng)與我們的生活息息相關，大到宇宙飛船、人造衛(wèi)星，小到日常生活用品，比如我們吃飯的工具——鍋，利用了鋁的良好的導熱性;易拉罐——輕便:密度小，擠壓:硬度小;糖紙——延展性;電線——導電性。

那熔點怎樣呢?打磨——銀白色(展示)，燒——熔點低。

過程二:鋁性質(zhì)的探究

教師提問:鋁的熔點低，那為什么還可以用來做炊具呢?

學生回答:在鋁的表面生成一層致密的氧化膜——氧化鋁，說明鋁是一種非常活潑的金屬。氧化鋁的熔點高，可以作耐火材料。

板書:1.鋁與氧氣反應方程式:4Al+3O2=

2Al2O3

教師提問:鋁與氧氣的反應體現(xiàn)了鋁的強還原性，那么鋁還能還原哪些物質(zhì)呢?

學生討論:根據(jù)金屬活動性及鈉和鎂與水反應的情況，請推測鋁與水反應的情況。

學生回答:非常緩慢。

板書:2.鋁與水反應方程式2Al+6H2O=

2Al(OH)3+3H2↑ (體現(xiàn)了鋁的還原性)

探究1:請設計實驗加快鋁與水的反應?

學生討論:實質(zhì):減少Al(OH)3的濃度

方法:①加熱。②加入稀鹽酸或稀硫酸。③加入強堿。

學生實驗:在鋁與水的反應試管中分別加入稀硫酸和氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生氣泡的速度明顯加快。

副板書:2Al+3H2O=2Al(OH)3+3H2↑①

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O ②

①②式約減去Al(OH)3即得到鋁與強堿反應的原理:

板書:3.鋁與氫氧化鈉的反應:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

分析:Al為還原劑，H2O為氧化劑。NaOH只是堿性介質(zhì)。用雙線橋分析此方程式。

教師提問:依據(jù)活潑金屬與酸的反應規(guī)律，書寫出鋁與鹽酸反應的方程式。

板書:4.鋁與鹽酸的反應。2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

(講解:鋁作還原劑，鹽酸作氧化劑，將金屬鋁氧化為+3價。)

教師提問:對比鋁與其余活潑金屬，性質(zhì)有什么不同之處?——鋁的兩性。

練習:兩份鋁屑，第一份與鹽酸反應，第二份與NaOH溶液反應，產(chǎn)生的氫氣的體積比為1∶1，則第一份與第二份鋁屑的質(zhì)量比為;消耗的酸和堿之比為:。(解析:兩個反應中，均體現(xiàn)了鋁的強還原性)

探究2:鋁和鹽酸反應，被鹽酸中的氫離子氧化為+3價，如果換成氧化性更強的濃硝酸、濃硫酸又會如何呢?

學生實驗:2個小組成員各取兩只試管，一個取濃硝酸、一個取濃硫酸，將長的鋁條打磨后分別放入試管中，觀察現(xiàn)象。

學生猜測:

①不反應(否定:弱氧化劑都能將鋁氧化，那強氧化劑肯定也能)

②反應，現(xiàn)象不明顯(如果反應，那鋁應該被氧化成+3價的氧化鋁)

教師提問:如何檢驗鋁是否被氧化?

學生討論:

①稱量反應前后的質(zhì)量(不可行)

②用酸——氧化鋁、鋁均能反應;

③用堿——氧化鋁、鋁均能反應;

④用鹽——硫酸銅溶液。(可行)

學生實驗:取出，用水沖洗，將反應的一段和打磨過的另一段分別放入硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象。

結(jié)論:發(fā)生了反應，生成了致密的氧化膜——氧化鋁。

板書:5.鈍化定義:

常溫下:鋁與濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化。

濃硫酸、濃硝酸可以怎樣運輸?

教師過渡:大家討論如此激烈、探究如此成功，那我就以鋁為原料，給大家來個焰火表演吧。

(邊說邊做)我事先在紙質(zhì)的漏斗中按照質(zhì)量比1∶3，加入鋁粉和氧化鐵粉末的均勻混合物，用鎂條引燃，大家看清楚了:哇塞，火星四射，鐵都流水啦!(展示紅紅的鐵珠)

板書:6.鋁熱反應方程式:

教師講述:該反應屬于置換反應，工業(yè)上利用它來焊接鐵軌，所以鋁有一個雅號:“鋼鐵的裁縫師”，工業(yè)上也常用它來冶煉某些稀有金屬，如:錳、鎢等。(下轉(zhuǎn)第12頁)

(上接第11頁)學生回答:書寫:鋁與氧化鎢(WO3)的反應。

教師過渡:當然，日常生活中，使用最頻繁的并不是鋁單質(zhì)而是鋁合金。看視頻。

鋁合金的特點:密度小，硬度、強度都遠大于鋁單質(zhì)。——鋁合金防盜窗。

歸納提升:回顧鋁參加的這些反應，鋁在其中體現(xiàn)了強的還原性，從鋁的原子結(jié)構示意圖分析，鋁最外層為3個電子，易失去電子達到穩(wěn)定，正所謂結(jié)構決定性質(zhì)!

過程三:培養(yǎng)能力 解決問題

問題提出:根據(jù)我們所學的知識，鋁制的容器不能盛放酸性、堿性物質(zhì)。我們在一次實驗中發(fā)現(xiàn)，在鋁制的容器中盛放同濃度的CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液、CuSO4溶液，發(fā)現(xiàn)鋁制容器被腐蝕的速率相差很多，試推測其原因。

再給學生一個想象的空間，在培養(yǎng)學生想象力的同時，給學生創(chuàng)設一個研究型的學習環(huán)境，培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識。

四、教學效果與反思

本節(jié)課很好地實現(xiàn)了教學目標，取得了良好的教學效果。讓學生自己根據(jù)所學的知識通過多種方式的探究活動，特別是實驗研究，引導學生認識完成實驗過程和結(jié)果記錄，對實驗現(xiàn)象進行思索、歸納，并進行師生、生生的交流和討論，得出結(jié)論。特別是將難點化解，鋁和強堿的反應一直是中學化學的教學難點，本次通過分解讓學生更深層次地理解了此反應的真正歷程。當然，還有待進一步改進，比如，對鈍化的討論和分析，學生無法調(diào)動知識來回答出表層生成致密的氧化膜，此處也是探究教學的難點。當然，筆者相信，只要我們持續(xù)地給予學生開放、探究的課堂，一定會讓學生成為真正學習的主人。

作者單位:江蘇省江陰市山觀中學