基于学生科学素养培养的化学教学——以《燃料的合理利用与开发》第一课时为例

基于学生科学素养培养的化学教学

——《燃料的合理利用与开发》教学案例

南京市江宁区陆郎初级中学余静

【案例背景】

科学素养是公民素养的重要组成部分，公民具备基本科学素养一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用科学处理实际问题、参与公共事务的能力。在教育部正式颁布的《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》中明确提出义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，激发学生认识和探究化学事物的兴趣，培养科学探究的能力，发展学生对于物质世界的认识，获取进一步学习和发展需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在促进社会发展、提高人类生活质量方面的巨大作用和合理使用化学品的重要性；通过化学学习培养学生的团队合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力，并且提出通过科学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面来体现化学对学生科学素养的培养。

化学教师应努力让所有的学生经过课程的学习都有机会使自己成为具有良好科学素养的人。现以《燃料的合理利用与开发》为例，谈在教学过程中的几点教学设计，试图培养学生的科学素养。

【教学实践】

环节一：引入课题

课件出示：

煤液化石油气天然气汽油

师：生活经验告诉我们，燃料燃烧时产生了热量。那么，是不是只有通过燃烧才能获得能量呢？

下面请大家完成以下几个分组实验，并记录实验现象。

生：完成实验，填写学案进行交流讨论分组汇报实验现象，其他组补充完整。

师：根据以上实验请你分析化学变化的基本特征？

生：化学变化过程中生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，通常表现为放热或吸热。师：我们之前学习过的反应里，哪些是放热反应，哪些是吸收反应呢？小组之间相互讨论下。

生：氧化钙和水反应，镁条与盐酸反应还有燃烧反应等是放热反应，碳与二氧化碳的反应是吸热反应。

【设计意图：学生的学习是建立在原有知识和生活经验的基础之上的，此环节利用生活中常见燃料的图片引入课题，之后开门见山抛出问题“是不是只有通过燃烧才能获得能量呢？”学生分组完成课本上的实验以及补充的对比实验，很快就能进入学习状态并解决问题，认识化学变化的基本特征是在生成新物质的同时，伴随着能量的变化。】

环节二：学习新知

师：在当今社会，人类需要的大部分能量是由化学反应产生的，最常见的就是燃料的使用。

课件出示：1、你家中烧菜、洗浴等使用什么燃料？

2、汽车、轮船、飞机、拖拉机使用什么燃料？

3、炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？

生1：家里用天然气

生2：我家用液化石油气

生3：汽车、轮船等用的是汽油或者柴油

生4：炼钢厂估计用的是煤

师：大家讨论的很好。作为重要的能源，燃料对于人类社会是非常重要的。目前，人们使用的燃料大多来自于化石燃料。比如，煤、石油和天然气等。

课件出示：

煤石油天然气

师：请大家自学课本，完成学案上的问题。

化石燃料是由古代生物的遗赅经过一系列复杂变化而形成的，是能源。

天然气的主要成分是。池沼中沼气的主要成分也是。

师：煤，石油，天然气从物质的分类角度考虑分别属于哪类物质？

生：它们都是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。从分类上看属于混合物。

师：煤，石油，天然气中分别含有哪些元素，因此你觉得它们若完全燃烧可能会产生哪些气体？对空气造成污染吗？谁比较适宜直接用作燃料？

生1：煤是固体混合物，主要元素是C，还有少量的H S N O等元素。石油是液体混合物，主要元素是C H ，还有少量的S N O等元素。天然气的主要成分是甲烷。

生2：我觉得天然气比较适合直接做燃料。依据煤和石油的元素组成，产物中的粉尘是雾霾的罪魁祸首，产物中的二氧化硫和氮的氧化物会造成酸雨，这些产物会造成空气污染。

师：回答的很全面。三种化石燃料中可以直接作为燃料的是天然气。请你根据天然气主要成分甲烷的元素组成分析，甲烷燃烧的产物以及燃烧产物的检验。

生：天然气中含有碳元素，完全燃烧时产生二氧化碳，应用澄清石灰水检验；天然气中含有氢元素，完全燃烧时产生水，可以用无水硫酸铜检验，也可以用干冷的烧杯检验。师：你设计实验的依据是什么？

生：化学反应前后，元素的种类不变。

师：很好，在前面的学习中，我们有做过类似的检验物质组成的实验吗？

生1：蜡烛燃烧的实验。

生2：水的组成

师：很好。哪位同学来详细描述下，应如何具体操作。

生：将气体点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，一段时间后向烧杯中加入澄清石灰水，振荡，观察现象。

师：【演示实验】甲烷燃烧

生：观察现象，并完成学案

（2）现有以下定量实验的数据：

1.6g甲烷与氧气充分反应后，生成4.4g二氧化碳和3.6g水。

（相对原子质量C-12 H-1 O-16）

【设计意图：化学学科与生活联系紧密，利用生活中的事例让学生来回忆讨论，学生更易认识化石能源对人类生活起着重要的作用。本环节还涉及到化学学科的知识即学习如何通过物质组成元素分析反应后的生成物，以及生成物的检验。这一知识点是本节课的重难点，利用讨论、设计实验、不断追问的方法，学生掌握的更好。】

环节三：深化认识

师：正常的燃气燃烧为蓝色火焰，而有时燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，锅底出现黑色，这是怎么回事呢？

课件出示：

生：燃料不完全燃烧导致的。

师：燃烧不完全燃烧有什么坏处？

生：氧气不足时，燃料中的碳不能充分燃烧，产生黑烟，并生成CO等物质，使燃料燃烧的利用率降低，浪费资源，且污染空气。

师：如何使燃料完全燃烧呢？

生：燃烧时要有足够的空气。

师：还有呢？汽车燃料进行雾化处理后，燃烧的更充分，尾气更少更环保。这又是为什么呢？

课件出示：

汽车燃料雾化处理

生：燃料与空气有足够大的接触面，燃烧更充分。

师：如果能有效的提高煤等化石燃料的利用率，就相当于延长了化学能源的使用期限。天然气可以直接用作燃料。而煤和石油该如何进行综合利用呢？

播放视频：煤的干馏

师：煤干馏的产品有多种，煤气作为生活燃气，减少了污染，提高了燃料的利用率。

课件出示：石油的综合利用