追尋化學史，構建化學教學的探索
——以“金屬的化學性質”的教學設計為例

■福建省福安市實驗中學 史月英

一、教材依據

人教版初中化學第八章金屬和金屬材料課題2金屬的化學性質。

二、學習分析

本節課內容在初中化學中具有重要的地位，是學習的重點和難點。學生在第二單元氧氣的學習中已認識到鐵能在氧氣中燃燒，在第五單元質量守恒定律的學習中探究過鐵與硫酸銅溶液的反應，在第七單元燃料及其利用中知道鎂與稀鹽酸反應會放出熱量，以及實驗室可用鋅與稀硫酸制取氫氣，這些知識儲備為學習金屬化學性質奠定堅實的基礎。但尚未對金屬的化學性質進行分類研究和系統總結，更缺乏對金屬反應規律的深入探究。

三、設計思路

（一）創造性地使用教材

教師和學生借助教材在教和學活動中，都會有自己的思路。課堂教學在整體上應該實現編寫者、教師、學生三者思路上的和諧統一。新課程教材，在科學方法核心內容的編寫上，注重讓學生了解化學家研究化學的方法，培養學生科學精神和科學方法。結合學生已有的儲備知識，用生動的化學史實，有機地將其滲透到金屬化學性質教學的整個過程，幫助學生實現對金屬化學性質的整體、深入的認識。

（二）課堂主線

知識主線：從晉朝鐵和硫酸銅反應，到唐朝利用金屬與氧氣反應，再到近代科學家經過漫長時期探索和發現金屬與酸反應的產物。最后總結出金屬活動性規律。探究方法主線：從實踐中發現金屬的個性→實驗驗證金屬的共性→反思和推導金屬的差異性、遞變性→系統研究金屬的規律→用規律指導實踐。

（三）實驗改進

為了讓學生感受金屬燃燒形成煙花特效，每組準備鐵粉，用紙張自制凹狀并用筆尖刺成幾個細孔，取少量鐵粉在紙上并放在酒精燈火焰上方輕輕抖動，鐵粉燃燒出現煙花狀，學生體驗到化學美。往燒杯中放入幾粒鋅粒，加入約40%的稀硫酸10 毫升，再滴入膠水甘油洗潔精，片刻觀察到氫氣的大氣泡，用點燃的木條靠近氣泡，氣泡燃燒起來。

四、教學過程

展示歷程1：晉朝266～420年，《抱樸子內篇?黃白》中記載：以曾青（硫酸銅溶液）涂鐵，鐵赤色如銅。問題導引：“鐵赤色如銅”，這句表達反應中出現了什么的現象？實驗再現：學生分組實驗鐵粉和硫酸銅溶液反應。設計意圖：基于學生在“質量守恒定律”一課中已學到鐵和硫酸銅反應的認知，通過“鐵赤色如銅”這句的分析，簡潔表示了鐵與硫酸銅反應的現象和生成的新物質。第二部分通過分組探究鐵粉和硫酸銅溶液反應，觀察到一種金屬可以制取另一種新金屬，體驗到化學的用處。

展示歷程2：唐朝618～907 年，火藥中添加金屬（鎂等）粉，會發亮光，制成煙花。教師演示：鎂帶在空氣中燃燒實驗。問題追問：1.以上史實說明鎂有何化學性質？2.金屬中只有鎂有這樣的性質嗎？3.所有的金屬都有這樣的性質嗎？分組實驗：取少量鐵粉放在帶有細孔的凹狀的紙上，并放在酒精燈火焰上方輕輕抖動，鐵粉燃燒出現煙花狀。學生活動：通過比較Mg 、Fe 、Cu 、Au 與氧氣反應的劇烈程度，初步排出這四種金屬化學性質的活潑性由強到弱的順序？設計意圖：基于學生在氧氣的學習中已認識到鐵絲能在氧氣中燃燒事實，及觀察到鎂帶燃燒的劇烈，再次驗證鎂的化學性質比鐵活潑。觀察鐵粉能在空氣中燃燒產生焰火，讓學生體會到化學美，喜歡上化學。通過對比實驗和自主討論，從能否與氧氣反應和反應的條件中，初步得出金屬的活動性強弱。

展示歷程3：1625～1782 年，1625 年德國化學家格勞貝爾意外發現金屬放入酸中會“消失”，這次意外讓格勞貝爾有了很多想法。同學們，你們有什么想法呢？演示實驗：鎂和稀硫酸反應。

（1）觀察——反應有無新物質生成？

（2）猜想——這是什么物質？

（3）驗證——如何進行檢驗氣體？

時代背景：追溯到1625 年，當時認為世界上只有一種氣體——空氣，所以認為產生的氣體是空氣。再追溯到1766 年，拉瓦錫重復卡文迪什的實驗，并在1787年把它命名為氫氣，意喻“會制造水的物質”。過渡：鎂和稀硫酸的反應是個例嗎？還有哪些金屬也會與稀酸反應？反應的程度是一樣嗎？分組實驗：往燒杯中放入幾粒鋅粒，加入約40%的稀硫酸10 毫升，再滴入膠水甘油洗潔精，片刻觀察到氫氣的大氣泡，用點燃的木條靠近氣泡，氣泡燃燒起來。演示實驗：鋅、鐵、銅和稀硫酸（或稀鹽酸）的反應。學生活動：通過比較不同金屬與稀酸反應的程度，排出這四種金屬化學性質的強弱？設計意圖：借助近代科學家發現氫氣的歷程，激發學生探究的意愿。這時適時安排學生用鋅與稀硫酸反應的探究，使學生更加熱愛化學。在教學中，教師有意識引導學生從發現實踐中個別金屬的個性，通過實驗驗證金屬與酸反應的共性，反思不同金屬與稀酸反應的差異性。這種科學探索方法給學生開啟一扇化學思維的大門。過渡：鐵與硫酸銅溶液反應只是個例嗎？是否還有更多類似反應的例子？演示實驗：1.Al和Cu?SO4 溶液反應。2.Cu 和AgNO3 溶液反應。學生活動：1.觀察現象，說出原金屬表面變成哪一種金屬？3.分析出這幾種金屬化學性質的活動性強弱？過渡：那么以上變化的依據是什么？

展示歷程4：1812 年利用金屬活動性順序表的誕生和發展的史實。時代背景：1812 年化學家齊里烏斯根據實驗現象最先提出金屬活動性順序。1865年俄國化學家貝開托夫在大量實驗和系統研究的基礎上提出了金屬活動性順序：

拓展：銅和鋅的合金外觀呈金黃色，市面上有人用它制成假金元寶行騙，你能否設計實驗方案揭穿它？設計意圖：通過金屬活動性順序表的誕生和發展的歷史，使學生理解其歷史的階段性，感受到科學知識的發展性。依據以上已認知的探索方法，提出要探究的問題，培養學生能對觀察的實驗信息進行加工并獲得結論。課堂總結：由學生總結基礎上，教師幫助學生建立探究方法的基本過程（圖1）：

圖1 探究方法的基本過程

設計意圖：探究過程始于學生在一定經驗的基礎上，將廣泛收集信息并以科學思維去相應的行動理念。在教學中教師有意識地幫助學生建立這種模型，在任務驅動下，進行探究、總結、反思、應用，提高了學習動力。

五、結語

在教學上，將化學史作為分散的知識點之間的橋梁，從歷史的維度把握知識的起源與歷程，從學生認知出發，挖掘每一個知識背后的歷史，讓學生能感受并贊嘆化學是改變世界的重要科學。從某種意義上說，每位化學教師都是一位化學史的傳承人，都有責任和義務向我們的學生展現一幅化學發展的動態畫卷。