思政元素：安全规范与职业素养（炼钢高温作业防护）

  一 、内容分析

 

本节内容包括“金属材料”和“物质的量在化学方程式计算中的应用”两部分内容。教材按照“铁合金→铝和铝合金→新型合金”的顺序介绍了金属材料。在第二章的第三节“物质的量”里，教材介绍了摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等基本概念，为了分散学习难点，把“物质的量在化学方程式计算中的应用”安排在本节里。

学生在初中学习了合金的概念。本节在介绍金属材料之前，先介绍了合金的结构特点。在介绍铁合金时，教材介绍了生铁和钢，联系实际创设真实情境，配合图片说明了它们的用途，并采取框图的方式重点介绍了碳素钢。教材还介绍了特种钢，并在“资料卡片”中介绍钢中合金元素的主要作用，在“科学·技术·社会”中介绍了2017年我国成功研制的超级钢。另外，结合金属材料的检测，在“化学与职业”栏目介绍了测试工程师这个与化学专业相关的职业。

在介绍铝和铝合金时，由于课程标准中没有要求系统介绍铝及其化合物的知识，因此，教材只从材料的角度简单介绍了铝单质和氧化铝的化学性质。通过实验、比较，得出铝和氧化铝既能与碱反应又能与酸反应，并在此基础上引出两性氧化物的概念。教材紧接着介绍了铝和铝合金的特点及应用。

  为了体现金属材料的发展趋势，拓展学生的视野，教材特意安排了“三、新型合金”这部分内容，结合图片介绍了新型材料的应用。在“科学·技术·社会”中介绍了用途广泛的稀土金属。

教材在这一节的最后安排了物质的量在化学方程式计算中的应用，利用化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，通过一个例题，把在第二章里学习的物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等知识应用到化学方程式的计算中，分散了在第二章集中学习物质的量及相关概念的难点。

 

 

 

  二、教学目标

 

  1. 教学目标

  (1)结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。

  (2)以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。

  (3)通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。

(4)了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需 要和促进科技发展的重要作用。

(5)能基于物质的量认识化学变化，运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计 算，感受定量研究对化学科学的重要作用。

 

  2. 教学重点和难点

  重点：性能决定用途的观念；物质的量在化学方程式计算中的应用。

  难点：物质的量在化学方程式计算中的应用。

 

  三 、教学建议

  1.组织开展多种形式的学生活动，拓展学生对金属材料的认识，培养学生的自主学习能力、实践能力和责任意识

针对本节关于金属材料部分拓展性内容较多、认知要求不高和学习难度不大的特点，建议在教学中通过围绕“金属材料”开展社会调查、组织小型辩论会、撰写科技小论文等多种形式的学生活动，拓宽学生认识金属材料的视野，使其感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用，同时提高学生自主学习、合作交流的能力。教学中要避免把本节内容的教学变成形式单一、枯燥的讲授，或者一味放任学生自行阅读，要尽可能体现本节内容的教学价值。如可以“身边的金属材料”“建筑业中的金属材料”等为主题，组织学生以小组为单位对周围的金属材料的组成、来源、性能、价格和用途等方面展开调查，从不同角度丰富学生对金属材料的认识，强化性能决定用途的观念，同时提高学生的实践能力。又如，可以“金属材料 能否被新型材料所替代”“金属材料的功与过”等为话题，组织课堂辩论会，通过让学生课前查找相关资料，培养学生自主学习的能力。再如，可以“我国稀土金属资源的开发与利用”为主题，结合教材中“科学·技术·社会”栏目内容，要求学生撰写科技小论文，在进一步了解稀土金属重要性的基础上，关注与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，培养学生的社会责任感。

 

 

  2. 充分利用现代教育信息技术支持课堂教学，拓宽教学时空，提高学习效率

本节内容既有对铁合金、新型合金等有关金属材料的知识性介绍，又有对铝、氧化铝等元素化合物性质的研究，还有物质的量等有关概念在化学反应方程式计算中的应用，涉及不同类型的教学内容。教学中应注意发挥现代教育信息技术的作用，结合不同教学内容的特点，利用动画、视频、微课、实验直播等技术手段，拓宽课堂教学时空，改进教学方式，达到提高课堂教学效率的目的。在进行合金性能与结构的关系教学时，可通过纯金属与合金的微观结构模型的动画，直观地呈现出合金中由于加入其他原子而使原子层之间更难相对滑动，以帮助学生更好地理解合金硬度变大的原因，同时促进学生宏观辨识与微观探析素养的形成。在进行“新型合金”内容的教 学时，可广泛搜集如我国“蛟龙”号载人潜水器、记忆合金、新能源汽车中的储氢合金等目前最 新合金材料应用的视频，以激发学生学习兴趣，拓宽知识视野，使学生感受到金属材料发展对人类的积极贡献。在关于铝和氧化铝性质的演示实验教学时，可利用温度传感器、实验视频直播的方式，提高实验现象的可视度。通过让学生对比打磨过的铝条与未打磨过的铝条分别与同浓度、同体积的NaOH溶液反应产生气泡的速率、体系温度变化等宏观现象的差异，引发对反应本质的更深层次的思考，实现深度学习。在进行“物质的量在化学方程式计算中的应用”这一难点教学时，可制作相关内容的微课供有需要的学生在课后自主选择学习。要注意引导学生在理解相关概念的基础上进行有关物理量的转换，强调计算过程的规范性。有条件的学校也可利用校园网络平台，采用线上、线下相结合的教学方式，通过在线学习平台推送相关资料和微视频等学习资源， 发布学习任务单、提供作业展示和交流空间。学生可根据各自需求，在规定的时间内自主安排在线学习，提交学习成果，反馈学习问题；线下的课堂教学可实施翻转课堂的教学模式。

 

     3. 通过金属材料发展史，引导学生体会化学、技术与社会的重要关系，了解化学工作者对社会发展的贡献

金属材料的发展历史可以从人类社会生产力的发展反映出来，比如人类历史上的青铜器时代、铁器时代、硅器时代(信息时代)等。了解金属材料的发展历史，有利于学生体会化学、技术与社会的重要关系，激发社会责任感，提高求知欲。金属材料的发展对技术、社会有重要意义，例如，古代冶炼铜就体现了化学的发展对社会各行业发展的影响，当时冶炼铜的技术对于国 家军事和经济的发展具有很大的促进作用，同时也改善了百姓的生活条件。

近年来，金属材料的发展面临前所未有的压力。一方面，新型高分子材料(如工程塑料)、新型陶瓷材料的崛起，从性能到应用等许多方面已和传统的金属材料不相上下，加上原料丰富、价格便宜，其产量正在以惊人的速度增长。另一方面，金属材料经近百年的大力开发，某些主要的金属矿产资源日渐紧张。从资源、能源和环境等方面考虑，金属材料的发展确实面临巨大的挑战。这就要求化学工作者，既要保证对已有金属材料的最大限度的利用，又要不断开拓金属材料 的新功能，同时还要建立废旧金属的回收和再利用机制。在教学中，可以从这些方面，结合具体的案例，如通过教材“化学与职业”栏目中“测试工程师”的职业介绍，让学生了解化学工作者的重要职责及对社会发展所做的巨大贡献，激发学生热爱化学、投身化学、贡献社会的情感，渗透职业生涯规划教育。

 

     4. 引导学生在充分理解化学方程式意义的基础上，应用物质的量进行化学方程式的计算

为分散物质的量学习的难点，本节在继第二章介绍了物质的量及相关物理量之后，安排了“物质的量在化学方程式计算中的应用”相关内容，这也是本节教学的难点。由于学生在初中进行有关化学方程式的计算时，更多地是习惯于用质量、质量分数等宏观物理量进行换算。因此，在进行该内容教学时，可设计如下。

  学习任务1:以氢气和氧气的反应为例，从物质的量的角度认识化学方程式的意义。

  活动(1)从宏观(质量关系)引入

设计意图：从学生对化学方程式意义的已有认知出发，结合物质的量及相关物理量之间的换算理解“化学方程式中各物质的计量数之比等于各物质的物质的量之比”,建立新旧知识间的联系，为后续应用物质的量进行计算奠定基础。

评价任务1:要求学生能从宏观与微观相结合的视角，基于物质的量认识化学变化，并认识物质的量在化学定量研究中的重要作用。

  学习任务2:以教材例题为例，学会应用物质的量进行化学方程式的计算。

  活动(1)在教师指导下阅读例题解析过程，必要时教师可进行讲解。

  活动(2) 完成教师提供的变式练习，如：56g 铁屑与足量2 mol/L的硫酸反应，计算参加

反应的硫酸的物质的量及生成的H₂的体积(标准状况下)。

  活动(3) 根据学生的学习进度，鼓励同学间互编类似习题并完成练习。

设计意图：通过进阶型的练习活动，使学生在学会应用物质的量进行化学方程式计算的基础 上，能独立完成相关练习并规范表达，同时为学习进程较快的同学提供一定空间。

  评价任务2:要求学生能应用物质的量计算物质转化前后的相关物理量，如质量等。

  教学中应注意把握教学要求，不要强化计算。

  四 、栏目使用建议

 

  1. 实 验

  【实验3-4】

该实验中，盐酸的浓度应稍大，如可用6 mol/L的盐酸。铝片不宜太纯，因为要保证一定的 反应速率和有足量的氢气产生。另外，所用试管应细而长。可以加上一个带导气管的单孔塞，再 点燃生成的气体。也可采用爆鸣的检验方法。

实验现象：铝片表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。 一段时间后，将点燃的木条放在试管口（务必注意安全）可观察到淡蓝色火焰。

  【实验3-5】

  该实验中，NaOH溶液的浓度应稍大，如可用30%的NaOH溶液(实验时应注意戴好防护手套，防止腐蚀)。另外，铝片经砂纸打磨后应较快速地放入NaOH溶液中，否则氧化膜很快再次生成，不易对比实验现象。也可先将铝丝放入盐酸中反应一段时间除去氧化膜，再拿出并用蒸馏水冲洗后，放入NaOH溶液中，这样对比现象时差异会更明显。检验氢气应注意的事项同实验 3-4。

实验现象：用砂纸打磨过的铝片立即剧烈反应，表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。未经打磨过的铝片刚开始反应较慢，后逐渐加快，产生大量气泡，试管壁有发热现象。一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口(务必注意安全),均可观察到淡蓝色火焰。

  2. 思考与讨论

结合教材的内容，引导学生思考在不同的合金中，合金元素不同，其性能就有差异，进而理解物质的结构决定性能，且能从宏观与微观相结合的视角分析与解决问题。还要引导学生认识到可通过改变合金元素来开发具有新功能的金属材料，以激发学生的创新意识。该“思考与讨论”设置的问题较开放，可从以下几个方面思考：研究物质的性能应从研究物质的结构入手，研制新材料的过程中应加强对组成元素的定性和定量研究等。