2024年“化學(xué)與航天”專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

第頁2024年“化學(xué)與航天”專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)摘要：新一輪課改從關(guān)注課程的“知識(shí)性”、“學(xué)術(shù)性”到重視課程的“社會(huì)性”，相應(yīng)的專題復(fù)習(xí)模式應(yīng)從“知識(shí)——建構(gòu)——應(yīng)用”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸黝}情境——意義建構(gòu)——全面發(fā)展”。以“化學(xué)與航天”為案例，談新課程下開發(fā)航天科技這一熱點(diǎn)素材資源，應(yīng)用于化學(xué)專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)專題復(fù)習(xí)；化學(xué)與航天；熱點(diǎn)資源；教學(xué)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)教學(xué)觀是以知識(shí)為中心，教學(xué)目標(biāo)通常指向某一知識(shí)重點(diǎn)或難點(diǎn)。建立在這一基礎(chǔ)上的專題復(fù)習(xí)模式通常是：以某一重難點(diǎn)知識(shí)為目標(biāo)，通過尋找知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；通過多方向地對(duì)知識(shí)歸納和綜合從而保證知識(shí)體系的完整性；最后立足于清晰的知識(shí)體系上，再進(jìn)一步解決知識(shí)的應(yīng)用難點(diǎn)。這種以“知識(shí)——建構(gòu)——應(yīng)用”專題復(fù)習(xí)模式，可以幫助學(xué)生理解難重點(diǎn)知識(shí)，梳理知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系，以進(jìn)一步形成清晰完整的知識(shí)體系。但這種基于對(duì)知識(shí)為核心的專題復(fù)習(xí)模式，帶有明顯的機(jī)械向心性或收縮性的特點(diǎn)，必將教學(xué)帶入應(yīng)試教育的死角，不利于學(xué)生的全面發(fā)展；也容易導(dǎo)致以教師為中心、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的結(jié)果，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

新一輪課改從關(guān)注課程的“知識(shí)性”、“學(xué)術(shù)性”到重視課程的“社會(huì)性”，強(qiáng)調(diào)教學(xué)貼近生活生產(chǎn)與現(xiàn)代科技，學(xué)生在“真實(shí)”情境中有意義地建構(gòu)知識(shí)，在生動(dòng)活潑的過程中形成科學(xué)的方法，并達(dá)到情感態(tài)度價(jià)值觀的升華。因此，新課程的專題復(fù)習(xí)更提倡“主題情境——意義建構(gòu)——全面發(fā)展”模式：通過以熱點(diǎn)資源作為情境進(jìn)行化學(xué)專題復(fù)習(xí)，把一些難重點(diǎn)課程目標(biāo)移植到這一情境中，充分挖掘情境對(duì)所要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)的教育功能，實(shí)現(xiàn)專題復(fù)習(xí)的“小題大做”。這種專題復(fù)習(xí)模式不再局限于實(shí)現(xiàn)知識(shí)目標(biāo)，而是更加地關(guān)切課程三維目標(biāo)整體和諧達(dá)成：在一定主題情境下的復(fù)習(xí)，讓教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的社會(huì)生活背景發(fā)生聯(lián)系，不僅增進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)更有意義的建構(gòu)，更重要的是為達(dá)成過程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀維度目標(biāo)創(chuàng)造了條件；此外，生動(dòng)活潑的情境調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，能較好地提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)-興趣。下面以“化學(xué)與航天”專題復(fù)習(xí)為例，以上述指導(dǎo)思想進(jìn)行新課程化學(xué)專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)。

“化學(xué)與航天”專題復(fù)習(xí)

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

復(fù)習(xí)鞏固質(zhì)量守恒定律、化學(xué)式和化學(xué)方程式的含義及書寫、根據(jù)化學(xué)式及化學(xué)方程式進(jìn)行一些基本計(jì)算等內(nèi)容。

過程與方法

“性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、用途”三者關(guān)系等原理在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用方法。

情感態(tài)度價(jià)值觀

通過應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解釋、解決生產(chǎn)和生活中實(shí)際問題，進(jìn)一步體會(huì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值；通過了解我國的航天歷史及所做的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生愛國主義熱情。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

靈活應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解釋、解決與“化學(xué)與航天”中的有關(guān)問題。

教學(xué)過程

情景導(dǎo)課：從今回溯到中國古代航天史，明代有一個(gè)心靈手巧的木匠叫萬虎，他和其他工匠設(shè)計(jì)了會(huì)飛的“飛龍”火箭，這種木質(zhì)雕刻的火箭筒已可以飛行1000m(展示古今火箭資料圖)。在美國的航空和航天博物館中也標(biāo)示著：“最早的飛行器是中國的風(fēng)箏和火箭”。那時(shí)，火箭靠什么做動(dòng)力上天(升空)呢?

教學(xué)活動(dòng)主題一：航天的動(dòng)力——燃料

情景一：黑火藥是我國古代四大發(fā)明之一。把木炭、硫(黃)粉和硝酸鉀(KNO3)按一定比例混合就可以制得黑火藥。黑火藥(自身)燃燒時(shí)，短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)就很劇烈，同時(shí)生成大量的氣體，放出大量的熱，并使氣體生成物的體積驟然膨脹，控制好體積驟然膨脹的生成物的噴出方向，就會(huì)在相反方向上產(chǎn)生巨大的推進(jìn)力(結(jié)合古代火器圖)。

①黑火藥屬于——物(填“混合”或“純凈”)。

②經(jīng)過查閱資料，我知道黑火藥燃燒時(shí)共生成了三種新物質(zhì)：一種固體叫硫化鉀，化學(xué)式為_______；另一種是能使澄清石灰水變渾濁的氣體；還有一種是單質(zhì)，它的化學(xué)名稱為________。因此，黑火藥燃燒的化學(xué)方程式為：___________________________________。

③利用黑火藥的燃燒推動(dòng)“火箭”飛行，此過程能量轉(zhuǎn)化是由__________轉(zhuǎn)化為_______。

情景二：氫是自然界最普遍存在的元素，由其組成的氫氣是可貴的既高能又潔凈的理想燃料，是一種極其優(yōu)越的新能源。液氫已在宇宙火箭、航天飛機(jī)、導(dǎo)彈、燃?xì)淦嚨确矫鎽?yīng)用(如1960年液氫就已用作航天動(dòng)力燃料，1970年美國發(fā)射的“阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭也是用液氫作燃料)，中國也曾用液氫作火箭燃料。但氫能源因許多技術(shù)問題至現(xiàn)在仍未能解決而導(dǎo)致其不能被廣泛應(yīng)用。

你如何理解段中“高能又潔凈”呢?請(qǐng)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并加以解釋。

情景三：中國自1999年11月20日起陸續(xù)發(fā)射了“神舟”系列號(hào)飛船，2024年10月15日發(fā)射的“神五”和2024年10月12日發(fā)射的“神六”的推進(jìn)火箭均使用近450噸的偏二甲肼液體作燃料，為神舟加注過此特種燃料的“特燃兵”楊興國說：“偏二甲肼帶有強(qiáng)烈的魚腥臭味，是一種易燃、易爆的有劇毒的燃料，它只要一遇到火花就會(huì)發(fā)生爆炸，極其危險(xiǎn)!”以下讓我們探知一下偏二甲肼：

①偏二甲肼的化學(xué)式C2H8N2，你知道哪些信息(即化學(xué)式表示的意義)?請(qǐng)寫出至少兩點(diǎn)：

a．____________；b．______________。

②在火箭發(fā)射時(shí)，偏二甲肼和四氧化二氮(N2O4)發(fā)生劇烈反應(yīng)，釋放出大量的熱量。

該反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

則x的化學(xué)式為_________。假定450t的C2H8N2已完全反應(yīng)，則生成x的質(zhì)量為___________。(計(jì)算結(jié)果精確到0.01,所需相對(duì)原子質(zhì)量自查)

③你敢當(dāng)“特燃兵”嗎?

情景四：未來新型固體燃料之一_____________含固體石蠟的燃料。它具有一系列優(yōu)點(diǎn)：燃燒產(chǎn)物(只有CO2和H2O)無毒害、運(yùn)輸無需特殊安全設(shè)施、火箭添加燃料過程簡單和燃燒強(qiáng)度比其他類型固體燃料高3倍。石蠟的主要成分為正二十二烷c22H46和正二十八烷C28H58，其中之一與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：aC22H46＋bO2(充足)＝＝cH2O＋44CO2，則b＝________。

討論題：航天燃料及其使用對(duì)環(huán)境的影響。

教學(xué)活動(dòng)主題二：航天飛船(艙內(nèi))的“空調(diào)”(環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng))

情景五：專家為“神六”艙內(nèi)安裝的“空調(diào)”，可以吸收熱量，維持宇航艙內(nèi)恒溫；還裝有氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，為宇航員提供足夠多的氧氣，在散播氧氣時(shí)，還可以吸收宇航員呼出的大量二氧化碳和水分。某“空調(diào)”的部分工作原理圖如下：

①必須經(jīng)過嚴(yán)格_____________的(達(dá)標(biāo))空氣才能被帶上飛船。

②裝置I的作用是分離空氣、水和二氧化碳。A中的CO2、H2O主要來自__________。

裝置Ⅱ是讓二氧化碳和氫氣反應(yīng)的特殊裝置。裝置Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。裝置Ⅳ是利用余下的氫氣和氧氣反應(yīng)制成的_______________電池，此時(shí)能量由__________轉(zhuǎn)化為_______________。

③在太空生存，能源是極其寶貴的，此“空調(diào)”不僅是艙內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)，請(qǐng)你從能源利用角度評(píng)價(jià)此“空調(diào)”。

教學(xué)活動(dòng)主題三：太空中宇航員的生活污水等處理系統(tǒng)。

情景六：載人飛船必須建立水的循環(huán)體系，以保證宇航員的生活用水并減少飛船的攜水量。請(qǐng)你將下圖各項(xiàng)用“→”(箭號(hào))連接成水的循環(huán)體系。

我國宇航員在太空飲用的水取自宇航訓(xùn)練中心的地下“純凈水”，這種地下水屬于___________。

A．純凈物B．混合物c．化合物D．單質(zhì)

教學(xué)活動(dòng)主題四：聚焦航天飛船(機(jī))的防熱瓦材料之一——氮化硅陶瓷

情景七：讓我們鏡頭從太空生活回到地球，但(如神六)飛船回家之路并不輕松，再人大氣層的返回過程對(duì)航天員和飛船的危險(xiǎn)最大，由于飛船對(duì)大氣的高速摩擦和對(duì)周圍空氣的壓縮，它的大部分動(dòng)能變成了熱能，使飛船變成一團(tuán)火球，達(dá)到上千攝氏度的高溫。因此需在飛船表面加裝特殊有效的防熱和隔熱材料，讓飛船返回艙安全闖過“燒蝕關(guān)”回家!氮化硅陶瓷就是一種特殊有效的防熱和隔熱材料。

情景八：氮化硅陶瓷是一種燒結(jié)時(shí)不收縮的無機(jī)材料。它是用高純硅作原料，在高溫下經(jīng)兩次氮化(即與純氮?dú)夥磻?yīng))制成。氮化硅的強(qiáng)度很高，尤其是熱壓氮化硅，是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一。它極耐高溫，并有驚人的耐化學(xué)(如耐酸堿)腐蝕性能；同時(shí)又是一種高性能電絕緣材料；氮化硅摩擦系數(shù)很??；耐急冷急熱性好。氮化硅陶瓷還有良好的透微波性能、介電性以及高溫強(qiáng)度。、因此，其在高科技方面用途廣。

①N的原子結(jié)構(gòu)示意圖為氮化硅的化學(xué)式為)Si3M4，其中氮顯負(fù)價(jià)，硅顯價(jià)。

②根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是()．

A．制氣輪機(jī)燃燒室B．制有色玻璃

c．制雷達(dá)天線罩

D．制造高溫軸承

③為什么航天飛機(jī)(船)要加裝結(jié)構(gòu)緊密的氮化硅結(jié)構(gòu)陶瓷防熱瓦?此瓦如何防熱?(友情提示：Si3N4＋3O2==3SiO2＋2N2，SiO2性質(zhì)穩(wěn)定)

本課教學(xué)小結(jié)：航天與化學(xué)

以上說明航天與化學(xué)是息息相關(guān)的，離開了化學(xué)，航天便是幻想。未來美好的生活也離不開化學(xué)，那么在化學(xué)方面你最喜歡什么?

①化學(xué)材料：鈦合金、宇航服材料、太陽能電池板等

②航天燃料

③化肥

④醫(yī)藥

⑤你有自己的研究對(duì)象

[本節(jié)知識(shí)體系總結(jié)]

化合價(jià)、化學(xué)式、化學(xué)方程式、質(zhì)量守恒定律組成

元素結(jié)梅

純凈物性質(zhì)用途(利弊評(píng)價(jià))

原子變化規(guī)律對(duì)環(huán)境社會(huì)的影響

新材料等重要性

原子結(jié)構(gòu)示意圖(聯(lián)系離子)

[升華]同學(xué)們，當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)在飛速發(fā)展，國際競爭與挑戰(zhàn)日趨激烈，我們成功發(fā)射“神六”是我們中國人自信的而對(duì)競爭與挑戰(zhàn)的勝利。但有人形容這與他國的航天偉業(yè)相比——龜兔賽跑。確實(shí)，我們不能沉醉于古代文明，而應(yīng)正視現(xiàn)在，落后就要挨打。希望你們思憂患、挑重任，自信自強(qiáng)，剛結(jié)合作，不僅成為合格的中學(xué)生，更應(yīng)成為投身科學(xué)技術(shù)的先鋒和真正的愛國者!

案例評(píng)析：

本案例能以“主題情境——意義建構(gòu)——全面發(fā)展”為設(shè)計(jì)思路，圍繞“航天與化學(xué)”作為主題情境，進(jìn)行專題復(fù)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。教學(xué)中充分地創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的教學(xué)情境，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，很自然地引導(dǎo)學(xué)生參與各種教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)了復(fù)習(xí)教學(xué)的有效性。同時(shí)，精心設(shè)計(jì)了各種問題情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)在解釋、解決生產(chǎn)和生活的實(shí)際問題中，有意義地建構(gòu)知識(shí)，形成科學(xué)的方法，達(dá)到情感態(tài)度價(jià)值觀的升華，提高了新課三維目標(biāo)培養(yǎng)的針對(duì)性。

參考文獻(xiàn)

[1]顧小清，主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：信息技術(shù)與課程