铝和铝合金1.doc

基于对科学本质认识的教学设计——以“走下神坛的金属——铝”为例*江苏省中小学教学研究第十一期重点课题《基于对科学本质认识的高中化学教学实践研究》（主持人：孙夕礼）编号2015JK11-Z009。徐守兵（江苏南京市金陵中学210005）摘要：对元素化学“单质→氧化物→碱（酸）→盐”的教学内容安排进行历史和思维上的再加工，从对科学本质认识的角度进行“走下神坛的金属——铝”教学设计，发展学生的化学核心素养。关键词：科学本质；教学设计；铝；核心素养核心素养已经成为当前教育领域热议的话题，核心素养是学生在化学课程学习过程中形成和发展的，怎样使教学内容本身更有意义，使之符合人们对化学科学本质的认识规律，使之有利学生进行自主学习、合作学习，在继承既有知识的同时获得化学核心素养上的提高，一线教师需要结合自己的教学实际，对教学内容进行历史和思维上的优化设计，使教材中静态的、结论性的知识转化为动态的、发展性的知识，教学中在展示科学知识的客观性、可认识性、发展性、社会性等多方面属性的同时，追求学生在学业和品格上的成长。1教材分析由于铝制品表面氧化膜的普遍存在和去除后的瞬间再生，学习铝的性质时回避不了氧化铝及其水合物氢氧化铝，备课组进行单元教学内容设计时，讨论能否打破传统“金属单质→氧化物→氢氧化物→盐”的教学序，将氧化铝、氢氧化铝、铝盐先行整合教学，最后再学习铝。有了铝的化合物的知识经验，将更有利于学生辩证认识铝的“两性”，为什么既很容易和氧（游离态氧和化合态氧）反应，又能在空气中稳定存在，为什么既能和酸反应又能和碱反应，同时也使探究铝箔灼烧熔化却不滴落、铝和水不能持续反应的深入探究有了知识基础，因而这样的教学内容安排一方面更符合认知逻辑，同时也更契合人类对铝元素的认识历史。这种基于科学本质认识的教学设计将更有利于创设探究性情境，发展学生的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等化学核心素养。2教学过程实录[教师]大家知道，元素在地壳中的含量，铝在金属中排名第一。[PPT呈现]元素在地壳中的含量图（聚焦Al元素的含量7.73%）[教师]如此大量的铝元素，在地壳中以什么形态存在？[学生]化合态[教师]铝元素是许多矿物的主要成分，如：高岭石、蒙脱石、绿柱石、尖晶石、刚玉、冰晶石等等，从商业价值看，最重要的矿物是铝土矿（主要成分：氧化铝），为什么呢？[PPT呈现]边讲述边投影对应矿物的图片。[教师]因为地壳中铝土矿的储藏量极大。当前铝的产量和用量仅次于钢材，成为人类应用的第二大金属，广泛应用于电线、建筑、交通运输等多个行业。[PPT呈现]同步呈现架空电缆、汽车、飞机、月球车的图片。（设计意图：从学生熟悉的铝在地壳中较高含量和生活中的广泛应用引入，和下节金属铝使用历史短和冶炼困难形成强烈对比，激发学生的认知欲望。）[教师]那么，人类使用金属铝的历史悠久吗？[投影]铝的发现[教师]铝是大自然赐于人类的宝物，但人类对铝的认识却经历了较为漫长的过程，直到19世纪中期人类才制得少量铝，当时，铝极其珍贵，以致于在1855年的巴黎博览会上，铝与王冠上的宝石放在一起展出，皇帝拿破仑三世在国宴上本人使用铝制刀叉餐具，而大臣们只能用金制、银制餐具。[教师]后来，到了19世纪末，铝的价格却发生了成千倍的显著下跌，同时，产量也在急剧上升，寻常百姓家能也用得起铝了，这是什么原因呢？[投影]金属铝的价格变化图[学生]寻找到了新的廉价制备方法？找到了新的便宜原料？[教师]首先是由于1870年西门子改进了发电机，有了廉价的电力；其次是由于美国大学生霍尔和法国大学生埃鲁于1886年分别发现了将高熔点氧化铝熔解在冰晶石（Na3AlF6）中廉价电解的方法，他们两个人当时都才22周岁。[PPT呈现]霍尔和埃鲁照片及二位科学家的传奇人生简介。[PPT呈现]铝的冶炼方程式，氧化铝、冰晶石、氧化铝-冰晶石的熔点、铝的冶炼场景图。（设计意图：从金属铝冶炼的历史、铝价格的跌宕起伏，凸显两位年青大学生对科学发展的杰出贡献，激发鼓励高中生们创新创造的热情。）[教师]这项创举使铝从皇家贵族走进寻常人家，电解法终于将亲氧性极强的铝元素和氧分开了，那么我们在使用时需要象金属钠一样，倍加呵护，保存在煤油中吗？[学生]不需要。[教师]是铝和氧气常温下不容易反应吗？[学生]人类花了很大的力气才将大自然中稳定存在的铝和氧分开，预计铝和氧气应该容易反应。[教师]容易反应为何不需要特殊保存呢？[学生]初中学习过，铝表面有一层致密的氧化铝薄膜。[分组实验1]学生观察保存于空气中的铝箔、铝丝。（结合钠的特殊保存方式，学生们想象着铝表面致密氧化膜对内层铝的保护）[PPT呈现]4Al+3O2=2Al2O3常温下，铝与氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。[教师]那么加热条件下，氧化膜还能保护铝不会继续被氧化吗？此时，铝箔能燃烧吗？