人教版選修6 第四單元課題二 身邊化學問題的探究 教案.doc

課題二 身邊化學問題的探究當代科技的進步，使人類社會進入了空前繁榮與發(fā)展的階段。20世紀人類進步的一個表現(xiàn)是通過使用天然的與合成的化學物質(zhì)解決迅猛增加的人口的生存問題；另外也迅速提高了人類的生活水平。但經(jīng)過一百多年的發(fā)展之后，我們慢慢覺悟到生存、生活質(zhì)量和安全是相互關(guān)聯(lián)的，不可忽視其中任何一個方面。各種化學品的使用一方面使我們生活得更加舒適，但另一方面，不容忽視或小看化學技術(shù)的不穩(wěn)定性，無限制和不合理地使用化學品以及某些人類活動使人暴露于某些化學物質(zhì)中，又使我們處在對健康的威脅之中。因此，每個人都必須意識到這一點，明白什么東西宜用，什么東西不宜用，應該怎樣用以及怎樣合理地生活，以同時保證生活質(zhì)量和安全。正因如此，化學與生活的關(guān)系就顯得尤為密切。一、課題引入通過本課題的研究，使學生關(guān)注常用化學品在生活中的重要作用，正確使用化學品幫助我們的生活。讓學生了解化學與生活的關(guān)系，一方面使學生能夠?qū)⑺鶎W的理論知識用于實踐，用于解釋生活中的某些現(xiàn)象；另一方面，鼓勵或啟發(fā)學生能夠積極地將某些化學成果用于改善我們的物質(zhì)生活。這是本課題的教學目標。本課題包括兩部分內(nèi)容，第一部分是引導學生對身邊化學問題的關(guān)注，通過食物酸堿性的測定實驗，使學生進一步清晰開放性更強的研究型實驗的一般程序（如下列圖示），明確定性實驗與定量實驗相結(jié)合的設(shè)計思想：第二部分是實驗設(shè)計。實驗4-3含氯消毒液性質(zhì)、作用的探究，參考本課程教材第三單元課題一物質(zhì)的檢驗，以定性實驗研究為主。實驗4-4飲料的研究，結(jié)合本課程教材第三單元課題二物質(zhì)含量的測定，側(cè)重定量實驗探究。本節(jié)內(nèi)容與社會、生活聯(lián)系密切，學生通過課題一的學習，已經(jīng)具備一定的實驗探究能力，初步熟悉了探究的一般過程與原則，因此可提高教學的開放性與學生的自主參與。教學中注意通過【思考與交流】，使學生明確認識未知事物、解決未知問題的態(tài)度與策略，體會不斷探索、進取是科學的終極目標。食物酸堿性的測定是對未知物質(zhì)性質(zhì)探究的范例，先明確原理、概念，根據(jù)原理設(shè)計定性檢驗，定量測定，為后續(xù)實驗做較好的鋪墊。應當特別注意的是研究型實驗的探究過程中，易忽視對知識和基本操作的落實、對方法的系統(tǒng)整理；此外，開放性較強的研究型實驗的影響因素較多，操作程序較復雜，學生不易掌握。因此，探究過程中教師應注意加強引導學生對知識、方法的系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化的整理工作?！舅伎寂c交流】1關(guān)鍵的一步是明確食物酸堿性的概念、原理，不事先明確實驗基本原理，就不可能選擇到正確的探究途徑，設(shè)計合理的實驗方案并得實驗結(jié)果。2在實際問題的探究中，遇到未知的概念或原理是一種很普遍的現(xiàn)象，在學校所學知識有限，而實際生產(chǎn)、生活中的問題往往需要多方面的知識與方法才能解決，在學習過程中，除積累知識外，更重要的是掌握學習、研究的方法，形成終身學習的能力。在學習或研究過程中，會不斷地產(chǎn)生新的問題，這些問題既可來自于知識本身，也可來自于科學實驗、生產(chǎn)實踐與生活實際。實驗4-3 含氯消毒液性質(zhì)、作用的探究教學設(shè)計研究本實驗應充分考慮學生水平與課堂教學特點。課堂教學不能等同于真正的科學研究，并非所有身邊發(fā)現(xiàn)的化學問題都適合作為研究型實驗教學的對象。實驗原理在現(xiàn)階段難以為學生理解、操作過于復雜、現(xiàn)象不明顯或不易比較，存在安全問題、實驗條件不具備的實驗方案和課題，建議不由學生完成或適當加以改進。例如，84消毒液、漂白粉、雙氧水、高錳酸鉀等消毒試劑成分單一、作用原理明確、生活中使用廣泛，作為研究型實驗教學的對象比較適宜，而洗滌劑、季銨鹽類消毒劑等成分多樣，作用原理復雜，不適合做課堂教學的研究課題。建議采用小組合作討論法，這一教學模式的一般程序是：這一過程要求學生有較多的思考和討論，學生處于一種主動學習探索知識的狀態(tài)，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力非常有利。它既要求教師根據(jù)教材內(nèi)容選擇探究課題，創(chuàng)設(shè)問題情景；又要求學生自主探究，合作交流，從問題情景中概括出實驗結(jié)論。首先向?qū)W生提出問題，問題應具有較強的開放性、指向性，例如：你是否使用過消毒液？你了解哪些關(guān)于消毒液的知識？還想了解什么？消毒液給你的生活帶來了哪些益處？生活用品中哪些用品有消毒、殺菌作用？哪些含消毒劑？你想怎樣研究消毒液？（程序、方法、內(nèi)容）更為吸引學生的是：消毒液、潔廁液等多種清潔用品混合使用是否可增強清潔效果？通過實驗，學生發(fā)現(xiàn)84消毒液與潔廁液兩種液體混合后產(chǎn)生了黃綠色的氯氣，不但輕而易舉地否定了“多種清潔用品混合使用可增強清潔效果”的假設(shè)，而且進一步產(chǎn)生疑問：“氯氣是怎么產(chǎn)生的？”，接著順理成章地沿著原理分析、實驗探究的思路了解消毒液的成分、性質(zhì)、使用、制造等問題。還可以指導學生閱讀84消毒液的產(chǎn)品說明書，有意識地注意從中了解了什么信息，還想了解哪些性質(zhì)？在本套教科書必修1第二章中，學生掌握了物質(zhì)及其變化的基本分類與研究物質(zhì)化學性質(zhì)的一般方法；在第四章中，已經(jīng)初步了解了氯氣的消毒、漂白，以及氯氣對自來水消毒的同時會產(chǎn)生三氯甲烷等致癌物質(zhì)等知識。在這些已有知識基礎(chǔ)上，可于課前布置學生收集消毒劑的相關(guān)資料，提出問題，分類整理、篩選，分小組設(shè)計討論后，在班級匯報交流，小組間評價、修正方案，教師批準后，實施方案?；蛱岢銎渌钪懈信d趣的化學問題，按研究型化學實驗的一般方法與程序?qū)嵤?。學生通過綜合運用已學化學、生物學的知識、實驗技能和方法，研究生活中的常用物質(zhì)，培養(yǎng)科學探究實驗的能力，學會制定課題研究計劃。通過對消毒劑性質(zhì)研究實驗方案的設(shè)計，學生學習了關(guān)于氯化合物的諸多性質(zhì)，但這些知識的獲取是零散的，教師應引導學生通過實驗驗證，對含氯化合物的性質(zhì)從通性、氧化還原性、特殊性等方面進行梳理歸納，知識從零散到條理系統(tǒng)化的過程，也是思維從發(fā)散到收斂的過程，是學生的認識提煉升華的過程。通過歸納總結(jié)，梳理知識，落實教學目標。進行知識梳理時，應著重總結(jié)：（1）問題發(fā)生發(fā)展的過程 ；（2）得出結(jié)論的抽象歸納過程；（3）得到這些結(jié)論時所涉及到的分析問題的思想方法。實驗的實施：本實驗專題涉及的內(nèi)容較多，以84消毒液為例，首先通過閱讀說明，明確消毒液的有效成分為naclo，然后根據(jù)說明及物質(zhì)分類獲知naclo為弱酸鹽，在溶液中可以水解，呈堿性，可與較強的酸溶液反應；根據(jù)氯元素化合價又可推測naclo有較強的氧化性。根據(jù)學生的知識與能力水平，大致可完成以下幾方面的實驗探究：（一）消毒液化學性質(zhì)的探究實驗（二）研究實驗條件對消毒液使用的影響例如，濃度、溫度、溶液酸堿性、保存條件等對消毒液滅菌效果或漂白效果的影響：相同條件下培養(yǎng)菌落，記錄菌落數(shù)目。也可以使用相同的有色布條浸入消毒液中，比較漂白效果。(三)消毒液滅菌效果檢測實驗1消毒液對多種細菌的滅菌效果的實驗檢測2消毒液對單一細菌的滅菌效果檢測實驗(四)評估報告如對消毒液生產(chǎn)廠家的建議（對產(chǎn)品更詳細的說明、新產(chǎn)品開發(fā)方向）、對消費者的建議（適度使用量、濃度、次數(shù)、范圍）、安全使用與儲運。教學中，不同小組可以做不同方向的研究，實驗后，交流實驗成果與問題?；顒咏ㄗh【問題與討論】1略。2由消毒液說明中的成分、保存、使用注意等可以得到一定的關(guān)于消毒液性質(zhì)方面的信息。例如，由某消毒液禁止與易燃、易爆及酸性物質(zhì)存放在一起，可推測其具強氧化性、能與酸反應；由原液勿接觸衣物，易導致脫色，可推測消毒液具有漂白性等。3研究本實驗后，又能想到許多值得進一步研究的問題，如消毒劑大量使用對水、土壤的污染，對生物的影響（三致：致癌、致畸、致基因突變）研究，經(jīng)常性長期使用消毒劑對人體免疫系統(tǒng)的影響等等。實驗說明1實驗過程中注意消毒劑的安全使用，含氯消毒液一般具強氧化性，與某些有機物混合可能發(fā)生爆炸，如84消毒液原液與酒精混合后，加少量的酸可能會爆炸燃燒；84消毒液原液與濃鹽酸混合劇烈反應，可產(chǎn)生大量氯氣；消毒液對人體和金屬有較強的腐蝕性。因此在學生動手實驗前應充分進行實驗方案的討論與安全評價。教師應在學生實驗前充分預見實驗中可能出現(xiàn)的問題，控制好試劑濃度與使用量。2實驗涉及的生活中的應用實驗，如漂白效果、去污效果等較難定量觀察與評價，建議不做這方面的定量實驗研究，只對現(xiàn)象進行定性的描述與分析。3涉及與生物滅菌相關(guān)的簡易實驗可參考人教版義務教育課程標準實驗教科書生物學（八年級上冊）第四章56頁“檢測不同環(huán)境中細菌和真菌”實驗。需要注意的是，用消毒劑消毒后的樣品上含有一定量消毒劑，接種后會長時間抑制細菌生長，因此須經(jīng)去消毒液處理，處理的方法一般是使用蒸餾水漂洗數(shù)次，還可以將消毒后的樣品中浸入na2s2o3溶液還原后再使用蒸餾水漂洗。4實驗需要兩套裝有培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿，一套用來做消毒樣本細菌培養(yǎng)實驗，一套做未消毒樣本細菌培養(yǎng)對比實驗。干擾因素主要是有外界雜菌進入培養(yǎng)基干擾實驗結(jié)果，培養(yǎng)條件不同也影響實驗結(jié)果。為了消除干擾，裝有培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿必須經(jīng)過高溫滅菌，以消除培養(yǎng)基中原有細菌干擾；實驗中使用到培養(yǎng)基之前不能打開培養(yǎng)皿，采集細菌所用的物品（如棉簽等）必須是無菌的，以免外界雜菌進入培養(yǎng)基；兩套培養(yǎng)基接種后應密閉于培養(yǎng)皿中，控制相同的培養(yǎng)條件。拓展實驗洗滌劑成分多樣，作用原理復雜，一般不適合做課堂教學的研究課題。漂白粉、雙氧水、高錳酸鉀、過氧乙酸、na2feo4等消毒試劑成分清楚、生活中使用廣泛，可以作為研究型實驗的研究對象。實驗4-4 飲料的研究教學設(shè)計人們對層出不窮的商品的了解和正確使用，最直接的途徑就是商品的標簽和說明書。來源于標簽的信息，可以使學生了解生活中物質(zhì)的成分，進而了解其性質(zhì)，對人體、環(huán)境的作用等。在生活中，能了解商標的意義，讀懂標簽的內(nèi)容，是生活在現(xiàn)代社會的人所應有的基本能力。本實驗的內(nèi)容涉及對商品成分的分析，關(guān)于vc，學生從生物學的學習中，以及對日常生活的關(guān)注中獲得了一定的了解，在選修1化學與生活的第一章第四節(jié)“維生素和微量元素”中也有所介紹，教師可結(jié)合選修1的相關(guān)內(nèi)容與學生共同研究本實驗。與實驗4-3相比，本實驗側(cè)重定量測定。在本教材第三章物質(zhì)的檢測中，學生已經(jīng)掌握了應用酸堿滴定法測定物質(zhì)中酸含量的基本方法，且熟悉探究實驗的一般過程，學生在本實驗中設(shè)計探究方案以及測定飲料的ph或酸性實驗中，通過復習整理，參考實驗3-6食醋中總酸量的測定說明，可以較好的完成實驗原理分析、安排實驗步驟、掌握操作要領(lǐng)、排除干擾因素、分析實驗誤差、整理實驗結(jié)果。因此在教學過程中教師不必直接指導學生的實驗與操作，而是作為一個組織者、引導者，與學生平等交換意見，培養(yǎng)學生獨立操作能力、實驗設(shè)計能力、分析能力，實驗前讓各組學生充分匯報自己的實驗方案，并組織學生結(jié)合實驗的方案進行分析和討論，使學生在討論中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，掌握解決一個問題的多種途徑；實驗后組織學生交流、評價實驗結(jié)果。本實驗的難點是應用氧化還原法比較飲料中的vc含量，其中反應物性質(zhì)、氧化還原滴定法的原理、指示劑的選擇，是學生較難理解的，在此只要求學生了解本實驗的化學原理，并在酸堿滴定方法的基礎(chǔ)上弄清本實驗的操作原理和過程?？梢圆捎萌N方式處理，一是由教師講授反應物性質(zhì)，介紹滴定方法，由學生結(jié)合酸堿中和滴定分析總結(jié)滴定過程中應注意的問題后，教師指導學生實驗；二是在第三單元物質(zhì)的檢測中，適當介紹氧化還原滴定法，為后續(xù)教學做好鋪墊，在本單元學生自學反應物性質(zhì)后，結(jié)合已有知識，研究操作注意事項，并實施實驗；三是提出問題后，由學生通過小組合作，尋找方法，通過自評互評，完善實驗方案。（一）實驗中應完成的教學目標如下：1知識與技能（1）了解vc的分子式和結(jié)構(gòu)簡式。（2）了解vc還原性及含量測定方法。（3）能將所學的“中和滴定”原理和操作技能應用于物質(zhì)含量測定，熟練利用滴定技能測定物質(zhì)含量的基本方法。2能力目標（1）學生通過設(shè)計方案和實驗，測定飲料中酸含量，探究vc的還原性，設(shè)計vc含量測定的實驗方案。培養(yǎng)學生的滴定實驗操作能力。（2）加深對科學探究一般過程的認識，進一步提高提出問題、作出假設(shè)、制定并實施探究計劃、處理數(shù)據(jù)和分析探究結(jié)果的能力。（3）通過研究vc實驗方案設(shè)計的原理，培養(yǎng)學生獲取、處理化學信息的能力。3情感態(tài)度與價值觀通過小組活動，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和合作精神。教學難點是如何通過自主學習初步掌握vc的化學性質(zhì)，如何半定量地分析實驗數(shù)據(jù)及控制干擾因素。（二）教學方法和過程教學方法：實驗探究法。教學過程：1教師提出問題并引入課題，由學生在教師提供的情境下，分析材料和說明研究的問題。具體情景的設(shè)置：問題（1）展示某種果汁飲料或碳酸飲料瓶，閱讀產(chǎn)品說明，由產(chǎn)品說明可以獲得什么信息？你想研究飲料中的哪些性質(zhì)？問題（2）人為什么要食用新鮮蔬菜與水果？介紹17、18世紀長期在海上航行的船員患壞血癥的癥狀：早期有倦怠，食欲不振，煩躁或抑郁，隨后出現(xiàn)毛囊角化、齒齦炎和廣泛出血癥狀（毛囊角化多見于前臂、腹部及大腿部，形成角栓，毛發(fā)卷于毛囊內(nèi)，稱為螺旋狀毛發(fā)，皮膚亦干燥，類似維生素a缺乏病；齒齦炎表現(xiàn)為齒齦腫脹、發(fā)紅、出血，牙齒松動，可因牙齦萎縮，牙槽壞死而脫落，常伴有口臭；廣泛出血表現(xiàn)為皮膚出現(xiàn)瘀點或瘀斑，開始在毛囊周圍，后波及大腿和小腿處，在撞擊和受壓處易發(fā)生帶狀或點狀瘀點或瘀斑。）如有創(chuàng)傷，其傷口愈合緩慢，常伴有繼發(fā)感染和出血。醫(yī)生發(fā)現(xiàn)通過食用新鮮蔬菜和水果可以治療壞血癥。你從中發(fā)現(xiàn)什么問題？想繼續(xù)研究什么問題？問題（3）哪些性質(zhì)的研究在現(xiàn)有實驗條件與實驗水平下可行？（酸度與vc含量）準備如何研究這種飲料中vc的含量與酸含量？這屬于定量或半定量實驗，解決該問題的關(guān)鍵是什么？可繼續(xù)分解為以下問題： 測定vc含量、酸含量的原理是什么？ 需要測定哪些物理量？選用哪些測定方法？ 選擇什么試劑和儀器？ 實驗操作中注意什么？2教學組織（1）將學生組合成小組，并分工協(xié)作提出問題、收集資料、設(shè)計方案，不同組間進行方案的交流、評價。（2）教師組織實驗方案評價，提供實驗用品，控制實驗安全。（3）合作完成實驗、記錄、處理數(shù)據(jù)，發(fā)布實驗結(jié)果與意見；組織實驗結(jié)果評價。3學生研究過程（1）調(diào)查、收集市售的各類純果汁、果汁飲料、碳酸飲料、茶飲料的成分說明。（2）預習維生素相關(guān)的知識，上網(wǎng)查閱相關(guān)資料。（3）提出課題定性或定量測定飲料的ph或酸性飲料酸性與身體健康（如對牙齒的腐蝕作用、對骨骼中鈣質(zhì)的作用等）vc的含量測定可供選擇的課題：vc的性質(zhì)與測定原理、測定方法、實驗用品、實驗要點。不同蔬菜、水果中的vc含量。不同成熟程度的水果與蔬菜中vc含量的比較或測定。藥品vc片中vc含量測定。不同加工、儲存條件對vc含量影響的比較。（4）方案展示與評價：各組學生展示實驗方案并進行討論、分析，討論、分析主要圍繞方案的原理、實驗方法與操作、實驗試劑的選用等進行。（5）教師組織學生對實驗的方案和結(jié)果進行討論和分析。（6）學生實驗：學生按自己所設(shè)計并經(jīng)教師核準的方案，利用攜帶的材料進行分組驗證實驗。（7）各組匯報自己的實驗結(jié)果，對各組的實驗結(jié)果進行比較，并討論實驗誤差產(chǎn)生的原因和減小實驗誤差的方法。提出實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，想繼續(xù)研究的問題。例如，vc極易受到熱、光和氧的破壞，如何盡可能減少食物中vc的損失？水果、蔬菜貯存越久，維生素損失越多，因此，盡可能吃最新鮮的水果、蔬菜，若要保存，請盡可能貯存在冰箱里。水果、蔬菜不要切得太細太小，切開的果蔬不要長時間暴露在空氣中，以減少氧化機會。燒煮富含vc的食物時，時間應盡可能短，并蓋緊鍋蓋，以減少高溫和氧的破壞。湯汁中vc含量豐富，應盡可能喝掉。（三）實驗方案分析