基于化學核心素養的“鈉的性質與應用”教學設計

宋茜 錢鵬

1 問題的提出

為落實課程教育改革，教育部于2017年印發了普通新一版高中化學課程標準，課程標準中明確提出了化學學科核心素養體系，其包括五個方面：“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據推理與模型認知”、“科學探究與創新意識”、“科學態度與社會責任”。為在課堂教學中實現新的學科核心素養培養要求，教師需要在課堂教學實踐當中注重以素養為本。教師在教學設計中要依據化學學科核心素養制定具體可行的教學目標，讓教學內容能最大限度的發展學生的化學學科核心素養;為了使學生學習主體意識擴大化，應酌情將教學內容置于貼近生活實際的情境當中，通過創設真實的問題情境，開展以化學實驗解決實際問題的多樣化探究活動，使學生成為具有較高主觀能動性的學習主體，注重學生化學學習興趣的培養，在學習過程中潛移默化提升學生的科學探究能力、證據推理能力、創新意識以及社會責任感，這是教學活動結構化進行的重要環節。為使學生在情境化學習的過程當中產生強烈的探究欲望，教師還應當進行適時引導。通過將學科知識情境化教學的方式能夠較為充分的開發學生潛力，促進學生主觀個性發展，培養能夠應對未來困難和挑戰的良好心理承受能力，提高學生創新精神和社會社會責任。

2 “金屬鈉的性質與應用”教學設計

2.1教學目標

（1）通過觀看“火光中的生死隔離”體驗化學科學知識在社會實踐中的應用，樹立安全意識（科學態度與社會責任）

（2）通過鈉原子結構示意圖，建立鈉的化學性質與最外層電子分布之間的聯系，形成“結構決定性質”的學科觀念（宏觀辨識與微觀探析）

（3）根據氧化還原和原子守恒推斷鈉與水反應產生的氣體。（證據推理和模型認知）

（4）對金屬鈉與氧氣、水等物質進行反應實驗，在此過程中掌握鈉的物理性質，并對化學性質有深刻的理解，培養科學探究意識與能力。（實驗探究及創新意識）

（5）比較鈉與氧氣在常溫與加熱兩種不同外部條件下發生的不一樣的化學反應，認識反應條件對化學反應的影響。（變化觀念和平衡思想）

2.2 教學重難點

教學重點：鈉與氧氣、水的反應。

教學難點：金屬鈉與氧氣、水反應的實驗現象的觀察與分析

2.3 教學流程

2.3.1新課引入

【學習任務1】觀看“火光中的生死隔離”視頻

【評價任務1】能對物質的性質和化學變化作出預測。

【情景導入】播放視頻：“火光中的生死隔離”。

【提問】火災中鈉的出現讓消防人員感到害怕，大家猜測一下這是為什么？

【生】可能是鈉容易燃燒

【師】今天我們將一同走進金屬鈉的世界來了解金屬鈉。

設計意圖：由真實發生的情境，引發學生對問題的思考，激發學生的學習興趣。

2.3.2探究鈉的性質

【學習任務2】金屬鈉與氧氣反應

【評價任務2】通過實驗觀察能辨識金屬鈉分別在常溫和加熱兩種不同條件下與氧氣反應物質的變化，形成變化的觀念，認識化學反應需要特定的條件

【提問】請同學們拿出存放鈉的試劑瓶，鈉是存放在某種液體中的，這種液體是什么呢？有同學聞到了氣味了，是煤油。金屬鈉為什么要保存在煤油中呢？我們先做實驗，看做完實驗我們能不能找到答案。

【學生實驗】鈉與氧氣在常溫下反應（教師引導觀察要點：將被切去表層的金屬鈉置于空氣中，一段時間后觀察金屬鈉切面的顏色變化）

【提問】表面顏色發生了什么變化呢？

【生】剛開始的時候金屬鈉的切面是銀白色的，比較亮，很快就變暗了

【提問】變暗說明了什么？鈉與哪種物質反應??？

【生】應該是與空氣中的氧氣反應

【師】常溫環境下，鈉與氧氣反應生成氧化鈉，它是一種白色固體，請同學們在熟記并能夠書寫該反應的化學方程式的前提下，標出鈉元素在化學反應前后化合價，并說出它們的不同。

【生】書寫化學反應方程式：4Na + O2 =2Na2O，從0價升高到+1價

【提問】我們剛才觀察了金屬鈉在常溫下與氧氣反應，然而火災現場溫度是很高的，甚至火勢會蔓延到儲存金屬鈉的倉庫，又會發生什么樣的反應呢？

【學生實驗】鈉與氧氣在高溫條件下反應（教師引導觀察要點：實驗過程中鈉燃燒的火焰顏色與生成的固體顏色）

【提問】你觀察到了哪些現象？

【生】與空氣中的氧氣劇烈反應，產生黃色火焰，最后生成一種淡黃色固體。

【師】鈉的燃燒時黃色火焰，大家想想看能不能聯想到哪個知識點呢？

【生】焰色反應

【師】這個產物是淡黃色，它并不是白色的，它是鈉的過氧化物，叫做過氧化鈉。我們來分析一下過氧化鈉的化合價。

【師】我們在前面已經知道鈉是正一價的，那這里面的氫就只能是負一價，過氧化鈉中氧的化合價是負一價。

【提問】這組實驗給了你怎樣的啟示？

【生】不同反應條件下反應生成的產物可能不同。

【師】過氧化鈉的用途有很多，我們一起來了解一下（PPT展示過氧化鈉的用途）

【師】過氧化鈉原來有這么多重要的用途，由此我們可以看出，化學物質與我們的日常生產生活是密切相關的，因此，學好化學是十分必要的！

設計意圖：在實驗過程中觀察金屬鈉在不同反應條件下與氧氣發生化學反應的現象和產物，體會化學反應中的條件不同產物不同，分析現象產生的原因的同時鞏固了之前學過的焰色反應相關知識。

【學習任務3】金屬鈉與水反應

【評價任務3】能通過金屬鈉與水反應實驗現象的觀察，發展學生概括能力和分析揭示現象的本質和規律的能力

【學生實驗】金屬鈉與水反應（教師引導學生分別從反應的劇烈程度、反應過程中鈉的狀態變化、反應中顏色的改變這幾方面進行觀察）

【提問】你觀察到了什么現象?。?/p>

【生】金屬鈉浮在水面上，到處的游動，然后變成一個白色的小球，然后溶液變成紫紅色，聽到有嘶嘶的聲音

【師生共同歸納】五個字來概括反應現象：浮、熔、游、響、紅

【師】這些現象產生的原因是什么呢？

【生】鈉會浮在水面上是因為鈉的密度比水小;鈉熔化說明鈉與水反應過程中能夠產生熱量且鈉的熔點較低;鈉在水面上游動應該是反應過程中產生了氣體推動了它的游動;會發出嘶嘶的響聲說明反應比較劇烈;變紅色原因是因為滴加了酚酞，反應后產生了堿性物質，使酚酞變紅了（多位學生回答）

【提問】你能推測出金屬鈉與水反應產物嗎？你推測的理由是什么？

【生】可能是NaOH

【提問】可能的原因是什么呢？

【生】因為有關鈉的常見的堿性物質是NaOH和Na2CO3

【提問】那為什么不是Na2CO3呢？

【生】這里面沒有碳元素參與反應，所以不可能，只有H、O元素和Na元素，所以應該是NaOH

【提問】用的是我們初中學過的什么守恒呀？

【生】元素守恒

【提問】我們剛才對實驗現象進行分析，得出反應過程中還產生了一種氣體，那么這種氣體是什么呢？

【生】應該是氫氣

【提問】為什么是氫氣呢？

【生】在前面學過的氧化還原反應知識中，我們了解到在反應過程中，元素化合價升高必然帶來另外元素化合價的降低。Na變成NaOH，化合價是上升的，另外一個化合價是下降的。氫氧根里面氧的化合價是-2價，而氫是+1價，后面氣體的化合價是0，降低的話只可能是氫元素。

【教師歸納】這就是高中的第二種守恒，稱為電子的守恒

【提問】從理論上分析，我們推測產生的氣體是氫氣，能否用實驗來驗證一下？你有哪些方法呢？

【生】把氣體收集起來，如果是氫氣，用帶火星的木條靠近，會聽到爆鳴聲

【教師演示實驗】檢驗反應產生的氣體，確定是氫氣

【生】寫出化學反應方程式：2Na+2H2O= 2NaOH + H2↑

【師生歸納】根據上述一系列實驗現象，歸納金屬鈉的物理性質，總結口訣“軟、白、小、低、導”

設計意圖：減少盲目性的探究，引導學生探究內容的先期性確定，充分發揮學生在教師問題引導下的自主探究能力，能夠對探究過程中觀察到的實驗信息進行整理總結并獲得一定的結論，初步學會收集各種證據。通過實驗探究讓學生能夠自己歸納總結出金屬鈉的物理性質和保存在煤油中的原因。通過鈉與水的反應的產物分析，能夠對物質在反應過程中的變化提出可能的假設，預測物質及其變化可能的結果。

【學習任務4】金屬鈉具有強還原性

【評價任務4】能用宏觀辨識與微觀探析相結合的方式，通過分析金屬鈉的原子結構，領會“結構決定性質”思想。

【師】通過實驗我們觀察到鈉的性質十分活潑，那為什么金屬鈉這么活潑呢？我們能不能從原子結構的角度來解釋一下？

【生】鈉原子共有11個核外電子，以 2、8、1的狀態分層排布。在各類化學反應中，鈉原子很容易失去最外層一個電子，以形成最外層8個電子的穩定結構。

【師】這就是化學中非常重要的“結構決定性質”的思想。

【提問】那么失去電子，體現出氧化性還是還原性？

【生】體現出還原

設計意圖：架構鈉的化學性質與原子結構之間連接的橋梁，加深學生對金屬鈉的化學性質的理解，能夠形成“結構決定性質”的學科觀念。

【提問】通過以上兩個實驗能否說出金屬鈉保存在煤油中原因是什么？

【學生回答】為了隔絕空氣中的氧氣和水蒸氣

2.3.3成果應用

【學習任務5】鈉的應用

【評價任務5】通過展示學生本節課學習之前搜集的鈉的各類應用圖片，講述學生自主整理的鈉的用途，加深對化學科學在社會發展中的重要作用的了解。

【師】在看我的開始我們觀看視頻中知道，著火的工廠中存放著大量的金屬鈉讓消防員感到十分害怕，假如不幸的是鈉著火了，那消防員又該如何滅火呢？我們繼續來看完課的開始播放的一段視頻。該如何滅火呀？

【生】用干燥的沙土來滅火

【師】非常好！金屬鈉著火了一定不能用水來滅火，會導致火勢變得更加嚴重！

設計意圖：讓學生體會到所學內容的價值所在，并且樹立學生的安全意識。

2.3.4 課堂小結

【學習任務6】鈉的知識結構圖

【評價任務6】通過教師在課堂上的板書帶領學生回顧本節課所學習的鈉的性質，在學生頭腦中構建知識結構圖。

【教師總結】本節課我們學習了金屬鈉及其化合物，主要有金屬鈉的物理性質以及化學性質。物理性質我們用一句口訣來方便我們記憶：“軟白小低導”。化學性質我們首先通過分析鈉原子結構圖得知鈉最外層只有一個電子，性質比較活潑。主要學習了金屬鈉分別在常溫和加熱點燃條件下與氧氣發生的不同反應，反應條件不同產物也就不同。另外，我們還學習了金屬鈉與水的反應，對觀察到的實驗現象，我們也總結出了五個字：“浮熔游響紅”。

本節課依據化學學科核心素養的五個維度進行《金屬鈉的性質與應用》教學設計。在教學中打破了傳統元素化合物知識教學從物理性質講到化學性質的模式，由真實發生的生產生活情境入手，提出問題引起學生的認知沖突，進行金屬鈉化學性質的探究。

（作者單位：青海師范大學化學化工學院）