初中北京课改版第8章 碳的世界综合与测试教学设计

教学基本信息

课题

碳元素的奇妙之旅

——碳的世界复习

是否属于

地方课程或校本课程

否

学科

化学

学段： 初中

年级

九年级

相关

领域

环境科学

教材

书名：义务教育教科书·化学   出版社：北京教育出版社

指导思想与理论依据

1. 促进学生观念的建构

帮助学生从多角度认识物质的性质以及物质的反应，不断建构物质分类观、物质变化观

2. 基于碳循环大背景、以核心概念二氧化碳为中心的任务驱动型教学

    在自然界的碳循环的大背景下，地球的各个碳库均可以和大气中的二氧化碳建立联系，选择核心概念二氧化碳，探讨二氧化碳的来龙与消除，利用5大驱动型任务统领教学。

3. 基于基于智慧学伴平台，利用平台资源的诊断、预测、评价功能

    利用智慧学伴平台的单元微测，进行课前的学情诊断，探查学生的已有基础，利用平台的能力指标，进行教学目标的制定，预测学生可能到达的水平，课后利用单元微测，进行评价，了解学生到达的水平。

教学背景分析

1.教学内容分析

碳是构成生命的基本元素，是形成物质种类最多的元素，在自然界中的蕴藏量极为丰富。地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换，容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。

碳循环中的核心物质就是二氧化碳，大多数含碳物质都能够与二氧化碳建立起联系。碳的世界的复习实际上就是以二氧化碳为核心的系统复习。

二氧化碳在大气中的含量要趋于稳定，保持平衡。含量过少，保温效果不好，地球温度下降，将变成一个孤寂的世界；含量过多会导致温室效应，全球变暖，地球将变成另一颗金星。要解决二氧化碳造成的环境问题，就要清楚二氧化碳的来龙去脉。

二氧化碳的来龙，涉及到碳家族的各个成员。存在哪些成员？这些成员又能如何转化成二氧化碳？是通过自然界中的反应还是通过人为的活动？是在工厂中还是在实验室中？

二氧化碳的去脉，解决二氧化碳过多的方法：①吸收法：从循环图中，增加向其他碳库的转化量，如绿色植物、海水的吸收；再深入分析，利用已有的二氧化碳的性质选择合适的吸收试剂，再到实际生产中的合理做法。②减排法：从碳循环图中，切断或减少化石燃料对二氧化碳产生的贡献，再到实际生活中可能造成的碳排放量过多的方面，实行低碳生活。

2. 学生情况分析

    课前利用智慧学伴的单元微测二氧化碳001对学生进行前测，结果如下：

不难看出，学生们的辨识记忆、说明论证方面表现良好，知道二氧化碳能发生一系列的反应，但是仍在以下几方面存在不足：

         A2-1 建立物质分类与二氧化碳的对应关系

         B1-1用二氧化碳性质解释自然界中的碳循环、低碳生活措施、碳酸饮料、灭火方法等

         C1-1 利用二氧化碳性质进行复杂推理

         C3-1 依据二氧化碳性质创造性解决实际应用问题

   体现在无法从反应物认识生成物，知道常见的性质与用途，无法建立二氧化碳性质与用途之间的联系性，尤其是面对复杂的实际问题时，不能抽提其中涉及到的性质，更无法充分考虑各种因素，进行有层次的分析与论证，缺乏实验方案的设计思路。

3.教学方式：教师引导下的交流讨论式教学

4.技术准备：

PPT课件、学案、各种仪器的图片

 教学目标(内容框架)

教学目标

1.从自然界的碳循环，找出含碳物质，以二氧化碳为核心建立物质分类与二氧化碳的对应关系。

2.对二氧化碳的实验室制法，在装置上进一步分析，推断陌生装置的原理。

3.通过小组合作，交流研讨，用二氧化碳性质解释自然界中的碳循环、低碳生活措施，利用二氧化碳的性质进行复杂推理，设计二氧化碳含量过多的有效方法。

4.利用二氧化碳的性质研究，创造性解决实际应用问题。

5.了解碳循环的意义和价值。

教学重点

1.建立以二氧化碳与含碳物质之间的转化关系。

2.设计二氧化碳含量过多的有效方法。

教学难点

1.探讨碳循环的意义和价值。

2.利用二氧化碳的性质，解决二氧化碳含量过多的问题。

教学流程示意(可选项)

          总任务设计                           分任务设计                    能力指标

教学过程（表格描述）

教学阶段

教师活动

学生活动

设置意图

引入新课

同学们，前面我们初步认识了含碳物质，经过单元微测，发现大家存在着一些不足之处，尤其是创新迁移方面有欠缺，具体表现在以下能力指标中。核心表现在利用二氧化碳的性质预测、推理、解决实际问题。

本节课我们再次跟随碳元素，来一场上天入地的奇妙之旅。

观察能力指标，思考存在的不足之处

明确已有的认识基础，开展碳的世界复习

任务一：在碳循环背景下寻找含碳物质

在自然界中的碳循环中，存在哪些含碳物质？

从碳循环的各个环节中找出含碳物质

汇报展示

借助自然界的碳循环，找出含碳物质

任务二：二氧化碳的来龙

大家会发现，这些含碳物质均以哪种物质为核心？

任务1：写出所有能产生二氧化碳的反应

【思考】你是如何想到写这些反应的？思路是什么？

思考，依据碳循环和已有经验分析产生二氧化碳的反应

帮助学生梳理能够产生二氧化碳的反应

任务2：建立含碳物质与二氧化碳的转化关系

【小结】我们需要从物质分类的角度去看反应，将反应物与产物建立联系。

生成物是二氧化碳，由碳氧两种元素组成。因此反应物中也需要有这两种元素。

（1）若反应物为碳单质，则需要另一种反应物提供氧元素，可以是氧气发生化合反应；可以是含有氧元素的化合物，发生置换反应

（2）若反应物为不含氧元素的化合物，如CH4，或者反应物为含有氧元素的化合物，但氧元素所占的比例比二氧化碳中的比例低，如CO、C2H6O，则需要另一种反应物提供氧元素，可以是氧气，也可以是含有氧元素的化合物，发生氧化反应

（3）若反应物中氧元素的所占的比例比二氧化碳中的比例高，如CaCO3，可以通过分解反应，自身将多余的氧元素去掉，或者通过与其他化合物的反应，把氧元素夺走，最终达到二氧化碳的碳氧比例。

思考，绘制并展示转化关系

通过绘制以二氧化碳为核心的转化图，以二氧化碳为核心建立物质分类与二氧化碳的对应关系

通过交流讨论，从物质分类以及反应类型的角度重新认识二氧化碳的来源

任务3：实验室制备二氧化碳的深入探讨

不仅自然界，实验室中也能通过含碳酸根的化合物与盐酸反应产生二氧化碳。

【思考】

（1）这套装置能否用于实验室制取二氧化碳？

（2）与常规的装置相比，这套装置有何优缺点？

分析能否制二氧化碳，

一位同学进行实验：

打开塞子，用镊子向一侧放入石灰石，从另一侧注入稀盐酸

关闭止水夹，观察实验现象

思考其优势是能控制反应的开始与停止

通过对陌生装置的功能的分析，调动原有的二氧化碳实验室制备的方法，推断陌生装置的原理或现象

任务三：如何消除过多的二氧化碳

不仅实验室，由于化石燃料的大量使用，导致了空气中二氧化碳含量的增加。

如何消除空气中过多的二氧化碳？

可以发现同学们想到的办法多种多样，主要有两个角度，一是替代法，一是转化法。

任务1：交流讨论，如何消除空气中过多的二氧化碳

如 多植树

用水吸收

用石灰水吸收

少开车等

开拓学生的思路后进行方法梳理，从两个角度去分析

【布置任务】

请设计方案，比较各种物质的吸收效果。

【思考】（1）什么是吸收效果？

（2）以什么为指标去观察？

（3）如何进行实验？

【展示】多种装置图

上面的装置中，都是如何观测指标呢？

对细节进一步分析，引导学生探讨选用的试剂的量是多少合适

任务2：小组讨论，设计实验方案，比较各种物质的吸收效果

设计的方案：

思考，通过气球的变鼓程度、瓶子的変瘪程度、水位的变化来表征压强的变化

小组实验：

         50mL水

50mL石灰水

通过一系列驱动性问题，帮助学生完成三个转化：

（1）将复杂的实际问题转化为化学问题

（2）将化学问题转化为具体可观测的指标

（3）如何进行具体的实验操作

先让学生自主进行实验，再针对实验的细节问题，不同组的同学的处理进行分析，确定选择的试剂的量，使学生能对实验中的细节问题多关注。

【思考】采取哪些办法能促进水、氢氧化钙对二氧化碳的吸收？

【简介】二氧化碳的捕捉与存储技术

【资料支持】NaOH与Ca(OH)2的溶解情况

【小结】增进吸收效果的角度

（1）在原有二氧化碳的性质基础上改进

（2）寻找新的化学性质

思考，可以增大浓度

将石灰水变成石灰乳

对比实验：

50mL石灰水

50mLNaOH溶液

从两个角度去改进效果，一是利用原有的性质，通过浓度等，二是利用新的化学性质。

任务四：

探讨碳循环的意义和价值

【问题】我们会发现，刚才的探讨，都是基于碳循环的背景下进行的，碳循环有什么意义和价值？

（1）碳元素是生物体中的重要元素：

从最初的简单含碳化合物到氨基酸的产生，氨基酸脱水反应生成蛋白质，蛋白质和核酸产生了单细胞生物，再到多细胞生物，甚至是人类的产生，可以说没有碳元素就没有生命

（2）平衡的重要性

正是由于有了碳循环，使得各种含碳物质在地球的各个圈层中相对稳定，为我们提供了适合人类生存的环境。比如二氧化碳，大气中二氧化碳具有保温作用，量少会变寒冷，而含量过高会造成全球变暖，冰川融化，地球很可能变成另一颗金星。

思考，讨论，碳作为生命元素的意义和价值以及平衡的意义

进行STSE教育，体会碳元素对生命的意义和价值，同时体会碳平衡的重要性。

任务五：新的问题解决

课前我们知道水中二氧化碳过多造成了珊瑚白化，而具体原因大家分析的不理想，现在你能说一说吗？

【视频】

智慧学伴二氧化碳001 C3-1微资源

【反思】与你原来的思路有何差别？

【交流讨论】造成珊瑚白化的原因

【反思】由于没考虑碳酸的性质，完成碳元素的多步转化

先让学生自主去解决问题，再播放资源，反思在哪个环节出现了问题，原因在于没有实现含碳物质的多步转化，没有关注生成物的性质。

【交流讨论】工业上常用石灰石来制备生产钙片的轻质碳酸钙，请设计方案，完成转化。

讨论实验方案

自主进行较复杂的问题解决，真正实现碳元素的多步转化

课堂总结

今天我们跟随碳元素进行了一次奇妙的旅行，建立了以二氧化碳为核心的物质转化以及问题解决，希望同学们课下自行设计并制作一种碳酸饮料，认识更广泛的碳的世界。

思考，聆听

总结并布置任务

板书设计

碳元素的奇妙之旅

——碳的世界复习

学习效果评价设计

一、纸笔测试（智慧学伴单元微测二氧化碳002）

1. 装满二氧化碳的塑料瓶中加入少量水，把瓶口封死，充分震荡后观察到的现象及化学方程式

为                                 。

2. 下列用途，仅利用二氧化碳的物质性质的是（  ）

1. 用作大棚蔬菜的气肥  B.用于生产碳酸饮料  C.支撑干冰用于人工降雨  D.用于合成尿素的原料

3. “往收集满二氧化碳的较薄塑料瓶中加入少量水，震荡后发现塑料瓶変瘪，再往该瓶中滴加紫色石蕊溶液，发现溶液变为红色。”以上事实能否说明二氧化碳与水反应？为什么？
4. 有人认为电力是清洁能源，你能否结合二氧化碳的性质，说明为什么“节约用电”也属于“低碳生活”的一部分？
5. 二氧化硫与二氧化碳的性质非常相近，为更好的研究二氧化硫的性质，某同学在蒸馏烧瓶中加入Na2SO3和稀盐酸，迅速套上气球，使瓶中和气球内充满二氧化硫气体。再过一段时间打开止口的止水夹，向其中挤入浓氢氧化钠溶液。请你写出过程中的实验现象。
6. 氯水（氯气的水溶液）是化学实验室的常用试剂。某同学发现，氯水能够使有色不跳褪色，但干燥的氯气不行。于是他认为氯气与水反应。为了验证他的假设，你认为还需要补充哪个实验？
7. 二氧化碳是一种在生产生活中都有广泛用途的化合物。工业上可利用下列方法吸收煤炭燃烧烟气中的二氧化碳。

经过NaOH溶液喷雾处理的烟气中，仍含有少量CO2，针对这一现象，两位工程师分别提出了自己的假设：甲工程师：喷淋用的NaOH溶液不足，不足以吸收全部CO2。

乙工程师：NaOH溶液是充足的，但喷淋过程中，NaOH溶液与烟气接触不够充分。

为了验证假设，这两位工程师认为，只要取                                ，检验其成分，若其中含                             ，则乙工程师猜想正确。

8. 某学生设计了如图所示的实验装置，研究人吸入和呼出的气体，则锥形瓶Ⅰ、Ⅱ中加入的试剂均为足量的澄清石灰水，利用此装置，证明呼出气体中二氧化碳含量比吸入气体高的实验现象是              ，其中Ⅰ瓶的作用是               。
9. 硫元素的氧化物与碳元素的氧化物性质相似，生产中，常将SO2转化为CaSO4(石膏)，实现“变废为宝”请写出一种实现上述转化的路径。

                              图1前测数据

                             图2后测数据

可以发现，学生在很多方面都有较大幅度的提升，学习效果良好。

二、活动表现评价

学生活动表现评价量表

三、调查问卷

1. 你这节课最大的收获是什么？
2. 你最喜欢的环节是什么？
3. 你还有哪些需要解决的问题？

教师自身教学效果评价

教师自身教学效果评价量表

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)

1.利用智慧学伴平台资源，智慧教学 

基于智慧学伴平台的单元微测，进行课前的学情诊断，探查学生的已有基础，利用平台的能力指标，进行教学目标的制定，预测学生可能到达的水平，同时设计不同能力水平的任务。课上利用智慧学伴的微资源帮助学生进行原因分析。课后利用单元微测，进行学生学业水平检测。充分利用平台资源的诊断、预测、评价功能。

2.不同能力水平的任务驱动教学

整个复习课分利用5大驱动型任务统领教学。为学生搭建梯度，从A2水平到B水平，最终达到C水平，完成能力水平的提升。学生活动设计丰富且开放性大，每个活动的设计都充分调动了学生的积极性，让学生的思维过程得到外显， 学生在活动中充分发挥自己的观点和看法，设计的方案多样开放，合理即可，因而在活动的过程中自然而然地形成了解决陌生情境中复杂问题的基本思路和方法。

3. 渗透社会主义核心价值观的化学科学精神教育。

    利用碳循环为背景，活动的展开完全围绕碳循环，尤其是凸显碳元素作为生命元素的重要性，碳平衡的重要性，一切的环境问题都是由于不平衡所导致的。进一步理解科学、技术、社会、环境的关系，提高可持续发展的意识，增强了社会责任感。

4. 促进学生观念的建构，关注思路、方法的梳理与分析

帮助学生从多角度认识物质的性质以及物质的反应，以二氧化碳为核心，寻找能生成二氧化碳的反应，通过物质的分类、关注从反应物到生成物之间的距离，选择合适的反应完成物质的转化，

不断建构物质分类观、物质变化观。同时，多次进行方法、思路的梳理，无论是将复杂问题如何转化为化学问题，还是如何进行实际操作，亦或是关注如何建构联系等等，帮助同学们不断构建程序性知识。