第六單元 課題1金剛石、石墨和C60 教學(xué)設(shè)計 南充市三原實驗學(xué)校 陳玉梅設(shè)計思路分析：本課題選自人教版九年級化學(xué)教材上冊第六單元碳和碳的氧化物，課題1第一課時，該設(shè)計主要針對碳的典型單質(zhì)的物理性質(zhì)及用途進(jìn)行探討，初步認(rèn)識結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。本課題除了金剛石、石墨物理性質(zhì)和主要用途等陳述性知識，背后承載著認(rèn)識物質(zhì)的科學(xué)思想和方法的工具性功能和價值。通過前幾個單元的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)具有由現(xiàn)象知其性質(zhì)、由性質(zhì)知其用途的學(xué)科思維，但對結(jié)構(gòu)了解不多，所以采取從學(xué)生已有的經(jīng)驗出發(fā)，以生活中碳單質(zhì)的用途推其性質(zhì)。本節(jié)課的難點(diǎn)是使學(xué)生初步建立物質(zhì)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的思維模式。主要采用了通過對比金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)的不同，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到它們物理性質(zhì)的差異其根本在于碳原子空間排列方式不同，幫助學(xué)生建立物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)之間的聯(lián)系，貫徹微粒觀的同時也給學(xué)生強(qiáng)化“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一觀點(diǎn)，進(jìn)一步升華到“改變結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造新物質(zhì)”。本節(jié)課通過多種方式，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：（1）注重教學(xué)情境設(shè)置，以碳元素存在的廣泛性引入，讓學(xué)生對碳元素感到好奇，有力地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的關(guān)注和熱愛。（2）有效整合各種課程資源，充分利用網(wǎng)絡(luò)，查找遴選出學(xué)生感興趣的，與科技發(fā)展同步的圖文及視頻信息，在課堂上呈現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。如：通過電腦展示及實物模型感知金剛石、石墨的微觀結(jié)構(gòu)等，突破本節(jié)課的難點(diǎn)。（3）將課本中零散的幾個知識點(diǎn)進(jìn)行整合,在學(xué)生認(rèn)知的基礎(chǔ)上給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)、積極動手的空間,讓學(xué)生在自主探究實驗的過程中獲得知識并且能夠與大家分享自己的收獲。（4）為開闊學(xué)生視野,展現(xiàn)隨著科技的進(jìn)步，碳單質(zhì)的新發(fā)現(xiàn)層出不窮，重點(diǎn)展示了石墨烯的最前沿應(yīng)用，讓學(xué)生感受到科技的進(jìn)展，以體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)與時俱進(jìn)的思維，讓學(xué)生對知識的認(rèn)知不只局限于書本和習(xí)題。教學(xué)設(shè)計課題金剛石、石墨和C60教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1、 了解金剛石、石墨等碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。2、 知道同一元素可以組成不同的單質(zhì)。認(rèn)識物質(zhì)的多樣性。3、 通過對金剛石、石墨和C60的了解，初步認(rèn)識結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。過程和方法：1、 通過對幾種碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí)，初步建立物質(zhì)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的思維模式。通過對幾種碳單質(zhì)性質(zhì)用途的比較，讓學(xué)生知道對比是研究問題的常用方法。2、 通過對石墨導(dǎo)電性實驗以及對活性炭吸附性實驗的創(chuàng)新改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。情感態(tài)度、價值觀：1、 使學(xué)生感受科學(xué)探究的樂趣，樹立科學(xué)觀念，善于合作等優(yōu)良品質(zhì)。2、 通過對碳單質(zhì)用途的學(xué)習(xí)，使學(xué)生感受化學(xué)與生活息息相關(guān)、處處離不開化學(xué)。3、 引導(dǎo)學(xué)生形成物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定了物質(zhì)的用途。能以發(fā)展的眼光看待事物，科學(xué)發(fā)展無止境，體驗科學(xué)發(fā)展給人類帶來的新視野，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1、 金剛石、石墨等碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。2、 碳單質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途之間的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)1. 碳的幾種單質(zhì)物理性質(zhì)存在差異性的原因。2. 使學(xué)生建立結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)思想。教學(xué)方法講授法、對比歸納法、實驗探究法、多媒體輔助法等。教 學(xué) 過 程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計意圖學(xué)習(xí)行為復(fù)習(xí)舊知引入新課同學(xué)們好，通過第三章的學(xué)習(xí)，我們知道物質(zhì)是由什么組成？今天很高興和大家一起步入神奇的碳元素世界。溫故知新思考回答分析創(chuàng)設(shè)情境觀看視頻在目前已知的一百多種元素中，老師認(rèn)為碳元素是最神奇的元素，不僅是因為它是世界上組成物質(zhì)最多的元素，而且它的單質(zhì)有很多神奇的用途。為了更了解它們，請大家一起看大屏幕：在2000多年前，春秋戰(zhàn)國時期，我國古人們就知道用炭黑來書寫字畫，在100多年前，英國皇冠權(quán)杖上的這這顆鉆石，非洲之星“庫利南”，還有被科學(xué)家譽(yù)為21世紀(jì)的神奇材料石墨烯。這幾種看似毫無關(guān)系的物質(zhì)，它們的組元素都是碳元素。今天我們要學(xué)習(xí)的三種物質(zhì)：金剛石、石墨和C60也是由碳元素組成的單質(zhì)。首先，我們來看一段視頻，通過視頻認(rèn)識金剛石、石墨和C60有哪些物理性質(zhì)和用途。以碳元素存在的廣泛性引入，讓學(xué)生對碳元素感到好奇，從而激發(fā)興學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。觀看獲取整理信息各抒己見實驗探究為什么金剛石可以做玻璃刀，用來裁玻璃呢？因為金剛石硬度大。同學(xué)們，在學(xué)習(xí)中要想掌握一種物質(zhì)的性質(zhì)，最好的辦法就是親自體驗（實驗）。我給大家準(zhǔn)備了玻璃刀，它的刀頭鑲嵌了一顆金剛石。下面請兩位同學(xué)給大家展示一下玻璃刀劃玻璃，體驗金剛石的硬度。請同學(xué)們仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象。給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)、積極動手的空間,讓學(xué)生在探究實驗的過程中獲得知識。思考回答探究觀察總結(jié)板書用途 性質(zhì)金剛石 裝飾品、鉆石 無色透明 玻璃刀、鉆頭 硬度大提出問題為什么金剛石是天然存在最硬的物質(zhì)？請看金剛石的微觀結(jié)構(gòu)圖，思考。思考分析回答下面我們來認(rèn)識金剛石的孿生兄弟石墨，比起金剛石，它平淡無奇，卻擁有很多用途。石墨對于我們一點(diǎn)都不陌生，我們常用的鉛筆芯就是由石墨制成的，此外，石墨還有一個重要的性質(zhì)導(dǎo)電性。從學(xué)生已有的經(jīng)驗出發(fā)，以生活中碳單質(zhì)的用途推其性質(zhì)。思考分析回答分組實驗探究接下來，請同學(xué)們親自進(jìn)行分組實驗，認(rèn)真動手，分工合作。1、用藥匙取少量燒杯中的石墨，觀察顏色、光澤和形狀。2、小刀刮鉛筆芯，細(xì)屑放在紙上，觀察并用手捻細(xì)屑。3、.驗證 “石墨” 的導(dǎo)電性。按照學(xué)案上的神奇紙電路板使用說明認(rèn)真連接電路，觀察實驗現(xiàn)象。設(shè)計有創(chuàng)意的導(dǎo)電性實驗，讓學(xué)生積極分工合作，提高動手操作能力，發(fā)展他們勇于創(chuàng)新、樂于實踐的科學(xué)品質(zhì)。動手操作觀察探究實驗板書 用途 性質(zhì)金剛石 裝飾品、鉆石 無色透明 玻璃刀、鉆頭 硬度大石墨 鉛筆芯 深灰色、質(zhì)軟 電極 導(dǎo)電性 潤滑劑 有滑膩感歸納出金剛石、石墨用途及對應(yīng)的物理性質(zhì)總結(jié)歸納演示實驗在生活中，我們常見的都是以石墨為主要成分的無定形碳，比如：木炭、焦炭、炭黑、活性炭。在學(xué)習(xí)水的凈化時我們學(xué)過活性炭。下面老師用活性炭來做一個小實驗，感受活性炭的吸附性。課本實驗現(xiàn)象不明顯，老師進(jìn)行了改進(jìn)。你看到了什么現(xiàn)象？為什么活性炭具有吸附性？請看顯微鏡下活性炭具有的結(jié)構(gòu)。吸附性是物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)？創(chuàng)新改進(jìn)實驗，效果明顯。學(xué)生認(rèn)真觀察、思考，思考觀察回答活性炭的吸附性在生活中有廣泛的用途，請看大屏幕。觀看提出問題模型展示感知體驗我們一起來整理兩種碳單質(zhì)及無定形碳的用途和性質(zhì)，對比金剛石和石墨性質(zhì)，金剛石是天然存在最硬的物質(zhì)，石墨質(zhì)軟。為什么它們的物理性質(zhì)有如此大的差異？請仔細(xì)觀察并親自感知它們的微觀模型結(jié)構(gòu)并思考。碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同，是因為碳原子的排列方式不同?？偨Y(jié)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途、用途體現(xiàn)性質(zhì)。通過對比金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)圖片的不同，設(shè)置有深度的問題，再引導(dǎo)學(xué)生感知模型，從而認(rèn)識到它們物理性質(zhì)的差異其根本在于碳原子空間排列方式不同。對比分析思考總結(jié)我們再來看看這對孿生兄弟：金剛石顏值爆表但價格不菲，而是石墨又黑又丑、價格低廉，科學(xué)家想用化學(xué)的魔法把處處可見的石墨變成金剛石，假如你是化學(xué)家，你會怎么做呢？觀察模型圖，結(jié)構(gòu)可以改變，物質(zhì)可以創(chuàng)造。以石墨為原料合成金剛石需要高溫、高壓和催化劑，這種合成方法存在生產(chǎn)成本昂貴、設(shè)備要求苛刻等問題，因而化學(xué)家探索用其他含碳物質(zhì)來制造金剛石，最終在較低的溫度和壓力下用甲烷（CH4）等為原料制成了金剛石薄膜?！拔镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”到“改變結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造新物質(zhì)”思考石墨結(jié)構(gòu)在激光高溫等條件下改變形成新的球狀碳單質(zhì)，在球狀結(jié)構(gòu)上“打洞”、“貼花”形成新物質(zhì)。觀察學(xué)習(xí)C60一種新的碳單質(zhì)，結(jié)構(gòu)類似足球，又稱為足球烯。請大家閱讀課本，歸納：C60是由什構(gòu)成？性質(zhì)有什么特點(diǎn)？除了C60還有C540、碳納米管等新型碳單質(zhì)。自主學(xué)習(xí)與歸納閱讀總結(jié)播放視頻神奇的石墨烯還記得開始所提到的被科學(xué)家稱為21世紀(jì)的神奇材料石墨烯嗎？它其實就是單層的石墨結(jié)構(gòu)，英國物理學(xué)家成功從石墨中分離出石墨烯，因此獲得諾貝爾獎。那石墨烯是什么呢？石墨烯具有超薄，強(qiáng)度超大的特性，石墨烯可被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機(jī)材料等由于石墨烯的高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄、透光強(qiáng)等特性，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材都要強(qiáng)200倍。它有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身的20%左右，可做電子產(chǎn)品的觸摸顯示屏，可彎曲、折疊。它還可做新能源電池，充電速度非常快，甚至能達(dá)到秒充，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也極為突出。在漫漫歷史長河中，在古代，人們就發(fā)現(xiàn)了金剛石和石墨并加以利用，近代石墨通過化學(xué)的力量，變成了C60、碳納米管、21世紀(jì)的神奇材料石墨烯，新的結(jié)構(gòu)擁有了最前沿最高科技的用途。相信在未來改變石墨的結(jié)構(gòu)，還可以為多彩而神秘的碳家族增添新的成員，一切改變皆有可能，創(chuàng)新永無止境?；瘜W(xué)來源于生活，服務(wù)于生活，創(chuàng)造新生活！重點(diǎn)展示了石墨烯的最前沿應(yīng)用，讓學(xué)生感受到科技的進(jìn)展，體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)與時俱進(jìn)的思維，開闊學(xué)生視野。觀察學(xué)習(xí)總結(jié)課堂小結(jié)學(xué)以致用練習(xí)學(xué)習(xí)完本節(jié)課，請大家談一談你的收獲。課后拓展總結(jié)、梳理、分享總結(jié)練習(xí)