同素異形現象教學設計

張王春

【背景分析】

同素異形現象是構成物質種類多樣性的主要形式之一。《學科教學指導意見》中明確說明同素異形現象的教學只要求學生簡單了解物質多樣性與同素異形現象的存在有關，知識要求不高。但C、O 的同素異形體與生產、生活、及科技 的發展有著密切的聯系， 碳納米管、C 60 等是科技發展的最新成果(如碳納米管在太空梯、高清電視、晶體管制造等方面的應 用，碳納米泡沫的特性與應用等)對現在與未來生活的影響，激發學生興趣，讓學生深刻體會化學科學在提高人類生活質量和促進社會發展中的重要作用，促進 學生情感、態度、價值觀的發展。

【設計思路】

微觀結構較為抽象，學生掌握的感性材料并不多，教學中通過具體的實例觀察、分析、比較，幫助學生理解物質的微觀結構與物質的多樣性的關系在教學中，利用實物、 模型、三維動畫（VRML 等）、圖片、網絡等手段，用具體、直觀、形象的感性知識展現有關物質的結構與性質信息，同時要指導學生利用信息，對物質的性質與結構進行比較分析，積累“同”與“異”的感性認識并了解“異”的內在原因，通過創設一定的情境，讓學生發現問題，利用各種手段搜集和處理信息，通過交流與驗證最終獲得知識與技能、體驗和科學研究方法的過程。

【教學目標】

1.知識與技能

①從同素異形現象認識物質的多樣性與微觀結構的關系；②以金剛石、石墨、足球烯等碳的同素異形體為例，認識由于微觀結構的不同從而導致的同素異形現象；③能例舉C 、O、P元素的常見同素異形體。

2.過程與方法

①學習運用結構模型理解與研究物質的微觀結構，幫助形成概念；②比較同位素與同素異形體，觀察氧氣和臭氧的相互轉化、白磷與紅磷燃燒實驗，幫助理解鞏固概念。

3.情感態度與價值觀

①通過錄像、圖片及網絡查閱等形式，了解碳的同素異形提在社會發展中的重要意義，贊賞化學對個人生活和社會發展的貢獻；②感受氧氣和臭氧對個人生活的重要性，關注社會熱點問題。

【教學重點】同素異形現象、常見的幾種同素異形體

【教學難點】同素異形現象

【教學過程設計及意圖】

環節一：通過故事學習金剛石和石墨，學生自主建構同素異形現象的概念

教師活動 學生活動 設計意圖

故事情境：一顆燃燒的鉆石。

從故事中你能得到哪些化學知識？

展示：金剛石、石墨是實物圖，用途（裝飾品如鉆石或切割玻璃等、石墨的導電性、潤滑劑等以圖片的形式出現）

提問:為什么金剛石和石墨在性質上有如此大的差異？ 閱讀故事，歸納總結：

1、金剛石和石墨的相關性質

2、認真完成表格填寫

實物 物理性質 用途

金剛石

石墨

觀察體會金剛石、石墨外觀的不同，理解金剛石、石墨的不同用途及物理性質差異。

回憶知識：結構決定性質，性質的不同反映出結構的差異； 以故事引入，引起學生學習興趣，既加深知識的印象，又樂于學習，使學生形成金剛石與石墨是不同單質的印象。

引導學生從結構角度體會金剛石、石墨的不同，為后面概念的理解鋪墊。

展示金剛石、石墨的結構模型，請同學們認真觀察

指導閱讀閱讀教材，結合金剛石、石墨的結構模型，請同學總結歸納金剛石、石墨的微觀結構 觀察金剛石、石墨的結構模型；

歸納總結：

1、構成金剛石的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，結合成空間網狀結構，金剛石的基本結構單元是正四面體；

2、構成石墨的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，在石墨的每一層，每個C原子與周圍3個C原子以共價鍵相連，排列成平面六邊行，無數平面六邊行形成平面網狀結構，石墨的不同層之間存在分子間作用力。 建立石墨、金剛石在微觀結構中碳原子的結合方式、作用力及空間排列方式有差異的觀點；

引導學生從“異形”角度認識同素異形現象，幫助形成概念。

鞏固已有的知識（結構與性質的關系）。

板書

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

領悟知識；

明確重要性；

感受解決問題帶來的愉悅。 歸納知識，使知識條理化，便于應用。

提問：金剛石光彩奪目，價值連城；石墨灰不溜秋，普普通通。當發現它們都由碳組成時，知道這個事實后，當時的人們立刻開始了一項新的研究，你能猜的到他們的研究的問題嗎？

化學史：

1、1799年法國科學家摩爾沃將一顆金剛石轉變為石墨。

2、1955年美國科學家霍爾在1650℃，95000個大氣壓下用石墨合成了金剛石。

3、播放視頻：人工合成金剛石 領悟梳理：“同素異形現象”這一概念

在一定條件下，同素異形體可以相互轉化；同素異形體完全燃燒的產物相同。 引起學生的興趣，拓展學生視野，進一步感受化學的魅力——“點石成金”

使知識條理化，建立完整的知識。

拓展視野納米碳管實物圖和微觀結構模型。

展示 足球烯分子結構模型。

講述 納米碳管、足球烯的結構特點、部分性質及用途前景。 觀察模型；

分析它們的結構；

傾聽它們的用途；

感受化學與社會生活、科學技術等的密切聯系；

欣賞奇妙的化學世界。 加深學生對 “異形”的認識；

形成“同素異形現象”的概念。

發展學習興趣。

環節二：以氧氣和臭氧，白磷和紅磷為例，引導學生進一步認識同素異形現象認識到同素異形現象是普遍存在的，是物質多樣性的原因之一。

同素異形現象在自然界中是很普遍的，比如同學們早在初中就學過的氧氣和臭氧、紅磷和白磷。

教師活動 學生活動 設計意圖

情境

1、閱讀教材，觀看視頻——臭氧層、臭氧空洞。

化學式 顏色 氣味 沸點℃ 溶解度

O2 無色 無味 -183 0.030

O3 淡藍色 魚腥味 -112.4 >O2

2．介紹全球三大環境問題

3、白磷和紅磷

白磷 紅磷

分子式和結構 見教材第20頁

性質

用途

閱讀教材，觀看視頻，感受化學與社會的密切聯系。

直接危害人體健康，像皮膚癌、白內障、各種傳染病患者大幅度增加；

對生態環境和農林牧漁業造成破壞，農產品減產、品質下降，漁業產量減少，森林覆蓋率減少等。

每年的9月16日為“國際保護臭氧層日”。 2009年國際臭氧層保護日主題——全球參與，攜手保護臭氧層。 借用“同素異形現象”學習化學物質，增長知識。

使學生關注社會熱點問題，體會社會和諧、生活美好需要學習更多的化學知識，滲透德育。

【課堂練習】

1.由同種元素組成的物質不可能是（ ）

A、單質 B、化合物C、純凈物 D、混合物

2.下列各組物質中屬于同素異形體的是（ ）

A. 1H、2H B、Fe2+、FeC、O2 、O3 D、H2O、H2O2

（設計意圖：通過練習鞏固同素異形現象的概念）

【討論】同素異形現象的同和異

（設計意圖：學生自由發言，闡述對同素異形現象概念的認識。）

【教學反思】

本節課以具體的實例引出概念，通過不斷的創設情境，引導學生自主探究；采用啟發、對比、制作模型、講解、等方法幫助學生形成和鞏固概念，從而突出重點、突破難點；最后運用已學的概念學習常見的同素異形體，讓學生感受化學物質的豐富多彩、化學世界的奇妙無窮，同時又拓展了化學知識。

板書設計

一、同素異形現象

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

實例（1）：金剛石、石墨、C60等

實例（2）：O3和O2

實例（3）：白磷和紅磷

endprint

【背景分析】

同素異形現象是構成物質種類多樣性的主要形式之一。《學科教學指導意見》中明確說明同素異形現象的教學只要求學生簡單了解物質多樣性與同素異形現象的存在有關，知識要求不高。但C、O 的同素異形體與生產、生活、及科技 的發展有著密切的聯系， 碳納米管、C 60 等是科技發展的最新成果(如碳納米管在太空梯、高清電視、晶體管制造等方面的應 用，碳納米泡沫的特性與應用等)對現在與未來生活的影響，激發學生興趣，讓學生深刻體會化學科學在提高人類生活質量和促進社會發展中的重要作用，促進 學生情感、態度、價值觀的發展。

【設計思路】

微觀結構較為抽象，學生掌握的感性材料并不多，教學中通過具體的實例觀察、分析、比較，幫助學生理解物質的微觀結構與物質的多樣性的關系在教學中，利用實物、 模型、三維動畫（VRML 等）、圖片、網絡等手段，用具體、直觀、形象的感性知識展現有關物質的結構與性質信息，同時要指導學生利用信息，對物質的性質與結構進行比較分析，積累“同”與“異”的感性認識并了解“異”的內在原因，通過創設一定的情境，讓學生發現問題，利用各種手段搜集和處理信息，通過交流與驗證最終獲得知識與技能、體驗和科學研究方法的過程。

【教學目標】

1.知識與技能

①從同素異形現象認識物質的多樣性與微觀結構的關系；②以金剛石、石墨、足球烯等碳的同素異形體為例，認識由于微觀結構的不同從而導致的同素異形現象；③能例舉C 、O、P元素的常見同素異形體。

2.過程與方法

①學習運用結構模型理解與研究物質的微觀結構，幫助形成概念；②比較同位素與同素異形體，觀察氧氣和臭氧的相互轉化、白磷與紅磷燃燒實驗，幫助理解鞏固概念。

3.情感態度與價值觀

①通過錄像、圖片及網絡查閱等形式，了解碳的同素異形提在社會發展中的重要意義，贊賞化學對個人生活和社會發展的貢獻；②感受氧氣和臭氧對個人生活的重要性，關注社會熱點問題。

【教學重點】同素異形現象、常見的幾種同素異形體

【教學難點】同素異形現象

【教學過程設計及意圖】

環節一：通過故事學習金剛石和石墨，學生自主建構同素異形現象的概念

教師活動 學生活動 設計意圖

故事情境：一顆燃燒的鉆石。

從故事中你能得到哪些化學知識？

展示：金剛石、石墨是實物圖，用途（裝飾品如鉆石或切割玻璃等、石墨的導電性、潤滑劑等以圖片的形式出現）

提問:為什么金剛石和石墨在性質上有如此大的差異？ 閱讀故事，歸納總結：

1、金剛石和石墨的相關性質

2、認真完成表格填寫

實物 物理性質 用途

金剛石

石墨

觀察體會金剛石、石墨外觀的不同，理解金剛石、石墨的不同用途及物理性質差異。

回憶知識：結構決定性質，性質的不同反映出結構的差異； 以故事引入，引起學生學習興趣，既加深知識的印象，又樂于學習，使學生形成金剛石與石墨是不同單質的印象。

引導學生從結構角度體會金剛石、石墨的不同，為后面概念的理解鋪墊。

展示金剛石、石墨的結構模型，請同學們認真觀察

指導閱讀閱讀教材，結合金剛石、石墨的結構模型，請同學總結歸納金剛石、石墨的微觀結構 觀察金剛石、石墨的結構模型；

歸納總結：

1、構成金剛石的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，結合成空間網狀結構，金剛石的基本結構單元是正四面體；

2、構成石墨的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，在石墨的每一層，每個C原子與周圍3個C原子以共價鍵相連，排列成平面六邊行，無數平面六邊行形成平面網狀結構，石墨的不同層之間存在分子間作用力。 建立石墨、金剛石在微觀結構中碳原子的結合方式、作用力及空間排列方式有差異的觀點；

引導學生從“異形”角度認識同素異形現象，幫助形成概念。

鞏固已有的知識（結構與性質的關系）。

板書

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

領悟知識；

明確重要性；

感受解決問題帶來的愉悅。 歸納知識，使知識條理化，便于應用。

提問：金剛石光彩奪目，價值連城；石墨灰不溜秋，普普通通。當發現它們都由碳組成時，知道這個事實后，當時的人們立刻開始了一項新的研究，你能猜的到他們的研究的問題嗎？

化學史：

1、1799年法國科學家摩爾沃將一顆金剛石轉變為石墨。

2、1955年美國科學家霍爾在1650℃，95000個大氣壓下用石墨合成了金剛石。

3、播放視頻：人工合成金剛石 領悟梳理：“同素異形現象”這一概念

在一定條件下，同素異形體可以相互轉化；同素異形體完全燃燒的產物相同。 引起學生的興趣，拓展學生視野，進一步感受化學的魅力——“點石成金”

使知識條理化，建立完整的知識。

拓展視野納米碳管實物圖和微觀結構模型。

展示 足球烯分子結構模型。

講述 納米碳管、足球烯的結構特點、部分性質及用途前景。 觀察模型；

分析它們的結構；

傾聽它們的用途；

感受化學與社會生活、科學技術等的密切聯系；

欣賞奇妙的化學世界。 加深學生對 “異形”的認識；

形成“同素異形現象”的概念。

發展學習興趣。

環節二：以氧氣和臭氧，白磷和紅磷為例，引導學生進一步認識同素異形現象認識到同素異形現象是普遍存在的，是物質多樣性的原因之一。

同素異形現象在自然界中是很普遍的，比如同學們早在初中就學過的氧氣和臭氧、紅磷和白磷。

教師活動 學生活動 設計意圖

情境

1、閱讀教材，觀看視頻——臭氧層、臭氧空洞。

化學式 顏色 氣味 沸點℃ 溶解度

O2 無色 無味 -183 0.030

O3 淡藍色 魚腥味 -112.4 >O2

2．介紹全球三大環境問題

3、白磷和紅磷

白磷 紅磷

分子式和結構 見教材第20頁

性質

用途

閱讀教材，觀看視頻，感受化學與社會的密切聯系。

直接危害人體健康，像皮膚癌、白內障、各種傳染病患者大幅度增加；

對生態環境和農林牧漁業造成破壞，農產品減產、品質下降，漁業產量減少，森林覆蓋率減少等。

每年的9月16日為“國際保護臭氧層日”。 2009年國際臭氧層保護日主題——全球參與，攜手保護臭氧層。 借用“同素異形現象”學習化學物質，增長知識。

使學生關注社會熱點問題，體會社會和諧、生活美好需要學習更多的化學知識，滲透德育。

【課堂練習】

1.由同種元素組成的物質不可能是（ ）

A、單質 B、化合物C、純凈物 D、混合物

2.下列各組物質中屬于同素異形體的是（ ）

A. 1H、2H B、Fe2+、FeC、O2 、O3 D、H2O、H2O2

（設計意圖：通過練習鞏固同素異形現象的概念）

【討論】同素異形現象的同和異

（設計意圖：學生自由發言，闡述對同素異形現象概念的認識。）

【教學反思】

本節課以具體的實例引出概念，通過不斷的創設情境，引導學生自主探究；采用啟發、對比、制作模型、講解、等方法幫助學生形成和鞏固概念，從而突出重點、突破難點；最后運用已學的概念學習常見的同素異形體，讓學生感受化學物質的豐富多彩、化學世界的奇妙無窮，同時又拓展了化學知識。

板書設計

一、同素異形現象

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

實例（1）：金剛石、石墨、C60等

實例（2）：O3和O2

實例（3）：白磷和紅磷

endprint

【背景分析】

同素異形現象是構成物質種類多樣性的主要形式之一。《學科教學指導意見》中明確說明同素異形現象的教學只要求學生簡單了解物質多樣性與同素異形現象的存在有關，知識要求不高。但C、O 的同素異形體與生產、生活、及科技 的發展有著密切的聯系， 碳納米管、C 60 等是科技發展的最新成果(如碳納米管在太空梯、高清電視、晶體管制造等方面的應 用，碳納米泡沫的特性與應用等)對現在與未來生活的影響，激發學生興趣，讓學生深刻體會化學科學在提高人類生活質量和促進社會發展中的重要作用，促進 學生情感、態度、價值觀的發展。

【設計思路】

微觀結構較為抽象，學生掌握的感性材料并不多，教學中通過具體的實例觀察、分析、比較，幫助學生理解物質的微觀結構與物質的多樣性的關系在教學中，利用實物、 模型、三維動畫（VRML 等）、圖片、網絡等手段，用具體、直觀、形象的感性知識展現有關物質的結構與性質信息，同時要指導學生利用信息，對物質的性質與結構進行比較分析，積累“同”與“異”的感性認識并了解“異”的內在原因，通過創設一定的情境，讓學生發現問題，利用各種手段搜集和處理信息，通過交流與驗證最終獲得知識與技能、體驗和科學研究方法的過程。

【教學目標】

1.知識與技能

①從同素異形現象認識物質的多樣性與微觀結構的關系；②以金剛石、石墨、足球烯等碳的同素異形體為例，認識由于微觀結構的不同從而導致的同素異形現象；③能例舉C 、O、P元素的常見同素異形體。

2.過程與方法

①學習運用結構模型理解與研究物質的微觀結構，幫助形成概念；②比較同位素與同素異形體，觀察氧氣和臭氧的相互轉化、白磷與紅磷燃燒實驗，幫助理解鞏固概念。

3.情感態度與價值觀

①通過錄像、圖片及網絡查閱等形式，了解碳的同素異形提在社會發展中的重要意義，贊賞化學對個人生活和社會發展的貢獻；②感受氧氣和臭氧對個人生活的重要性，關注社會熱點問題。

【教學重點】同素異形現象、常見的幾種同素異形體

【教學難點】同素異形現象

【教學過程設計及意圖】

環節一：通過故事學習金剛石和石墨，學生自主建構同素異形現象的概念

教師活動 學生活動 設計意圖

故事情境：一顆燃燒的鉆石。

從故事中你能得到哪些化學知識？

展示：金剛石、石墨是實物圖，用途（裝飾品如鉆石或切割玻璃等、石墨的導電性、潤滑劑等以圖片的形式出現）

提問:為什么金剛石和石墨在性質上有如此大的差異？ 閱讀故事，歸納總結：

1、金剛石和石墨的相關性質

2、認真完成表格填寫

實物 物理性質 用途

金剛石

石墨

觀察體會金剛石、石墨外觀的不同，理解金剛石、石墨的不同用途及物理性質差異。

回憶知識：結構決定性質，性質的不同反映出結構的差異； 以故事引入，引起學生學習興趣，既加深知識的印象，又樂于學習，使學生形成金剛石與石墨是不同單質的印象。

引導學生從結構角度體會金剛石、石墨的不同，為后面概念的理解鋪墊。

展示金剛石、石墨的結構模型，請同學們認真觀察

指導閱讀閱讀教材，結合金剛石、石墨的結構模型，請同學總結歸納金剛石、石墨的微觀結構 觀察金剛石、石墨的結構模型；

歸納總結：

1、構成金剛石的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，結合成空間網狀結構，金剛石的基本結構單元是正四面體；

2、構成石墨的微粒是C原子，C原子以共價鍵相連，在石墨的每一層，每個C原子與周圍3個C原子以共價鍵相連，排列成平面六邊行，無數平面六邊行形成平面網狀結構，石墨的不同層之間存在分子間作用力。 建立石墨、金剛石在微觀結構中碳原子的結合方式、作用力及空間排列方式有差異的觀點；

引導學生從“異形”角度認識同素異形現象，幫助形成概念。

鞏固已有的知識（結構與性質的關系）。

板書

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

領悟知識；

明確重要性；

感受解決問題帶來的愉悅。 歸納知識，使知識條理化，便于應用。

提問：金剛石光彩奪目，價值連城；石墨灰不溜秋，普普通通。當發現它們都由碳組成時，知道這個事實后，當時的人們立刻開始了一項新的研究，你能猜的到他們的研究的問題嗎？

化學史：

1、1799年法國科學家摩爾沃將一顆金剛石轉變為石墨。

2、1955年美國科學家霍爾在1650℃，95000個大氣壓下用石墨合成了金剛石。

3、播放視頻：人工合成金剛石 領悟梳理：“同素異形現象”這一概念

在一定條件下，同素異形體可以相互轉化；同素異形體完全燃燒的產物相同。 引起學生的興趣，拓展學生視野，進一步感受化學的魅力——“點石成金”

使知識條理化，建立完整的知識。

拓展視野納米碳管實物圖和微觀結構模型。

展示 足球烯分子結構模型。

講述 納米碳管、足球烯的結構特點、部分性質及用途前景。 觀察模型；

分析它們的結構；

傾聽它們的用途；

感受化學與社會生活、科學技術等的密切聯系；

欣賞奇妙的化學世界。 加深學生對 “異形”的認識；

形成“同素異形現象”的概念。

發展學習興趣。

環節二：以氧氣和臭氧，白磷和紅磷為例，引導學生進一步認識同素異形現象認識到同素異形現象是普遍存在的，是物質多樣性的原因之一。

同素異形現象在自然界中是很普遍的，比如同學們早在初中就學過的氧氣和臭氧、紅磷和白磷。

教師活動 學生活動 設計意圖

情境

1、閱讀教材，觀看視頻——臭氧層、臭氧空洞。

化學式 顏色 氣味 沸點℃ 溶解度

O2 無色 無味 -183 0.030

O3 淡藍色 魚腥味 -112.4 >O2

2．介紹全球三大環境問題

3、白磷和紅磷

白磷 紅磷

分子式和結構 見教材第20頁

性質

用途

閱讀教材，觀看視頻，感受化學與社會的密切聯系。

直接危害人體健康，像皮膚癌、白內障、各種傳染病患者大幅度增加；

對生態環境和農林牧漁業造成破壞，農產品減產、品質下降，漁業產量減少，森林覆蓋率減少等。

每年的9月16日為“國際保護臭氧層日”。 2009年國際臭氧層保護日主題——全球參與，攜手保護臭氧層。 借用“同素異形現象”學習化學物質，增長知識。

使學生關注社會熱點問題，體會社會和諧、生活美好需要學習更多的化學知識，滲透德育。

【課堂練習】

1.由同種元素組成的物質不可能是（ ）

A、單質 B、化合物C、純凈物 D、混合物

2.下列各組物質中屬于同素異形體的是（ ）

A. 1H、2H B、Fe2+、FeC、O2 、O3 D、H2O、H2O2

（設計意圖：通過練習鞏固同素異形現象的概念）

【討論】同素異形現象的同和異

（設計意圖：學生自由發言，闡述對同素異形現象概念的認識。）

【教學反思】

本節課以具體的實例引出概念，通過不斷的創設情境，引導學生自主探究；采用啟發、對比、制作模型、講解、等方法幫助學生形成和鞏固概念，從而突出重點、突破難點；最后運用已學的概念學習常見的同素異形體，讓學生感受化學物質的豐富多彩、化學世界的奇妙無窮，同時又拓展了化學知識。

板書設計

一、同素異形現象

1、同素異性現象：同種元素形成多種不同單質的現象。

2、同素異形體：同一種元素形成的不同單質。

實例（1）：金剛石、石墨、C60等

實例（2）：O3和O2

實例（3）：白磷和紅磷

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