1、基于核心素养的镁教学设计 常山一中 余银飞一、教材和教学内容本节内容选自普通高中课程标准实验教科书化学1（苏教版） 中专题2“从海水中获得的化学物质”中的一部分教学内容。本专题开宗明义地提出了学习重点是如何从海水中获取人类需要的物质，教材通过介绍海水中碘、溴和镁的工业提取方法，将物质的提取与性质融合在一起，让学生认识到化学知识在开发和利用自然资源中有着重要作用。镁是继钠以后学习的第二种金属，在认知水平上要求相对较低，本节课基本上依靠学生对已有知识的迁移即可完成学习任务，但对于如何将所学知识运用于生产实际却比较生疏，因此需要教师适时加以引导，激活学生已有的知识和经验。可创设情景如模拟实验等手段使
2、问题直观化，降低学生的认知难度。二、教学目标（1）能从宏观的实验现象建构镁的化学性质，并学会从微观角度表征镁原子的核外电子排布，理解金属镁的活泼性，会用符号表征从海水中提取镁的有关化学方程式、离子方程式，并以此诊断学生宏观辨识与微观探析水平，发展学生水溶液中化学反应的认识水平。（2）通过证据推理、模型认知和实验探究模拟海水和卤水中提取镁，通过学生设计简单实验方案，完成实验操作，观察记录，收集证据，分析得出结论等途径，诊断并发展学生证据推理、模型认识与实验探究的水平，并以此发展学生认识方式和认识思路水平。（3）以电解氯化镁产生氯气的处理，让学生体会到工业生产中的循环使用和变废为宝，主动关心与环境
3、保护等社会热点问题，诊断并发展学生对化学理论与生产、生活的联系的认识水平，形成合理利用自然资源、与环境和谐共处的观念。三、教学重难点及课时安排教学重点：从海水中提取镁的原理和流程，镁的化学性质，进一步理解物质的结构决定性质的思想 教学难点：如何引导学生主动参与学习，并建构从海水中提取镁的流程课时安排：本节内容拟安排1课时，主要学习内容为建构从海水中提取镁的流程、镁的化学性质，通过实验探究从模拟海水和卤水中生成氢氧化镁沉淀剂的选择，诊断并发展学生证据推理、模型认识与实验探究的水平。四、教学设计构想本节课内容包含了“从海水中提取镁”和“镁的性质”两部分，我在教学中设计了“明”、“暗”两条线索。明线
4、为“从海水中提取镁”，基于学生的认知水平，结合海水资源的特点和工业生产中的经济效益、资源循环利用、环境保护等问题，层层深入探讨从海水中提取镁的原理、流程。由于之前学生在有关金属钠单质及其化合物性质的学习过程中，已有了一定的学习思路并掌握了一定的学习方法，因此将“镁的性质”学习设计为暗线，穿插在“从海水中提取镁”这条明线中，并通过“发现问题”、“实验探究”、“解决问题”三个环节来完成本节的教学目标。采用“创设情景发现问题实验探究解决问题”的教学模式。从生活实际引课，激发学习化学的兴趣。通过“问题链”的设置，引发学生思考，通过联想、实验、讨论、类比等方式引导学生解决问题，在解决问题的同时发现新问题
5、，层层推进，获得新知。在教师与学生、学生与学生的互动中，体验发现问题、解决问题的过程和方法。本课整体构思如下：教学环节 学生活动 设计意图 五、情境与任务1.情境视频展示：重庆应用镁合金技术制造全国最轻的汽车。正因为镁合金质轻，强度大，广泛应用于制造飞机、火箭等，从而获得了“国防金属”的美誉。营造轻松的学习氛围，感知镁的应用广泛。通过镁在高科技领域的应用让学生深刻体会到了科技改变了人的生活，激发学生热爱科学、崇尚科学并立志献身科学的愿望。2.任务及任务分解任务活动设计意图任务1：生活中并不缺少“镁”，而是缺少发现“镁”的眼睛镁在哪里前面已经学习了钠的性质与应用，今天就让我们随着一段视频一起走进
6、“镁”的世界。视频展示：重庆应用镁合金技术制造全国最轻的汽车。营造轻松的学习氛围，感知镁的应用广泛。通过镁在高科技领域的应用让学生深刻体会到了科技改变了人的生活，激发学生热爱科学、崇尚科学并立志献身科学的愿望。任务2：锁在深闺人未识，千呼万唤始出来镁的制备（1）镁的存在形式？（2）如何将海水中的Mg2+分离出来？选何种碱来沉淀？（3）如何将Mg(OH)2转化为Mg（1）利用原子结构示意图表示镁原子的结构，让学生认识到镁是一种很活泼的金属，从而说明镁是以化合态存在于地壳和海水中。（2）通过模拟海水和卤水中滴加氢氧化钠溶液得出海水中Mg2+浓度太小，进而引导学生得出用卤水。任务3：镁的性质以镁厂中
7、镁屑着火灭火视频引出镁的化学性质从视频中引出镁的化学性质，让学生在真实情境中学习化学知识任务4：两全其美镁可以从海水中获得也可以来自菱镁矿（1）师生共同小结：从海水中提取镁的工业流程（2）课后延伸从陆地上提取镁小结本节课知识网络，系统掌握镁的提取知识。了解我国生产镁的方法，学以致用，拓宽学生的视野。六、教学活动示例及说明【学习任务1】生活中并不缺少“镁”，而是缺少发现“镁”的眼睛镁在哪里营造轻松的学习氛围，感知镁的应用广泛。通过镁在高科技领域的应用让学生深刻体会到了科技改变了人的生活，激发学生热爱科学、崇尚科学并立志献身科学的愿望。【情境】前面已经学习了钠的性质与应用，今天就让我们随着一段视频
8、一起走进“镁”的世界。视频展示：重庆应用镁合金技术制造全国最轻的汽车。【过渡】：正因为镁合金质轻，强度大，广泛应用于制造飞机、火箭等，从而获得了“国防金属”的美誉。提问：你还能列举出镁的哪些应用？【图片展示】镁合金在日常生活及高科技领域的应用。【设计意图】通过镁在高科技领域的应用让学生深刻体会到了科技改变了人的生活，镁在生活中的应用是非常广泛的，也体现了镁是一种重要的金属。【学习任务2】锁在深闺人未识，千呼万唤始出来镁的制备1镁的存在形式？ 引出镁在自然界的存在形式【情境】可见镁应用前景非常广阔，那么自然界给我们的是什么样的镁呢？是不是镁单质？为什么？ 镁呢？是不是镁单质？为什么？ 【活动设计
9、】 【设计意图】利用原子结构示意图表示镁原子的结构，让学生认识到镁是一种很活泼的金属，从而说明镁是以化合态存在于地壳和海水中。2如何将海水中的Mg2+分离出来？选何种碱来沉淀？依据是什么？（得出结论：实验一中Mg2+浓度太稀）引导学生得出结论：运用卤水生成氢氧化镁。得出用氢氧化钙作沉淀剂实验一：取0.06molL-1氯化镁溶液（模拟海水）与1 molL-1的氢氧化钠溶液各1mL在试管中混合、振荡，观察现象。实验二：取3 molL-1氯化镁溶液与1 molL-1的氢氧化钠溶液各1mL在试管中混合、振荡，观察现象。（沉淀明显）交流、讨论 问题二：海水中Mg2+浓度太稀，该怎么提高浓度？蒸发、浓缩怎
10、么蒸发？加热？晒盐？（引导学生回答）展示部分化学试剂的市场价格【活动设计】【设计意图】通过模拟海水和卤水中滴加氢氧化钠溶液得出海水中Mg2+浓度太小，进而引导学生得出用卤水。展示各种碱的价格，让学生得出用氢氧化钙作沉淀剂。从物质熔点和能耗角度分析，得出用电解熔融氯化镁来获得镁单质。给出信息，让学生知道书本上“MgCl26H2O在一定条件下得到无水氯化镁”中的一定条件。展示几种常见镁的化合物的熔点：氯化镁溶液蒸发结晶可获得MgCl26H2O,若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH) Cl或MgO。MgCl26H2O MgO+2HCl+5H2OMgCl26H2OMg(OH) Cl+H
11、Cl+5H2OMgCl26H2OHCl MgCl2+ 6H2O 3.如何将Mg(OH)2转化为Mg？【学习任务3】镁的性质通过新闻事件获得镁的有关化学性质，同时通过火灾感受化学知识在实际问题中的应用新闻剪辑：2011年9月28日晚10:00左右，在北辰区双口镇线河村，一工厂在加工镁锭时，不慎将镁屑引燃，院内火花四溅，白光耀眼，远在一公里外都能看到。据现场消防员介绍，他们赶到现场时，发现一排房屋笼罩在白烟中，厂房内镁燃烧时发出耀眼的白色火焰，并不时发出爆破声。镁遇水或潮气猛烈反应放出氢气，大量放热，会引起燃烧或爆炸，而粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定浓度时，遇火星也会发生爆炸。消防员立即
12、用铁锹铲干燥的沙土覆盖着火区域，经过近一个小时紧急扑救，火势被扑灭。提问：根据报导，你对镁的性质有哪些认识？1. 活动设计【学习任务4】两全其美镁可以从海水中获得也可以来自菱镁矿1.师生共同小结：从海水中提取镁的工业流程 培养学生走出课堂，走进社会，感受“化学是真实的，有用的”。工业上可以从海水提取镁，能否从陆地上提取？请大家课后利用图书馆查阅、网络搜索等方式，了解我国及国际在炼镁行业的最新动态。2. 课后延伸从陆地上提取镁【设计意图】目前海水提取镁主要是美国、日本及欧洲的一些国家，而我国陆上镁矿资源丰富，如天然菱镁矿（MgCO3）储量就占世界总储量的60以上，产量也居世界首位，因此镁及镁的化
13、合物的来源主要靠陆地解决。七、评价设计1水平标准（1）能根据实验现象归纳物质及其反应的类型，能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程；能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征，能联系物质的组成和结构解释宏观现象。（2）能从宏观和微观结合上收集证据，能依据证据从不同视角分析问题，推出合理的结论。（3）能根据教材问题设计简单的实验方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观进行记录，对实验现象作出解释，发现和提出需要进一步研究的问题。2、评价策略在对学生学业状况的评价设计，既要关注知识的落实，更要关注学生在素养方面的发展，体现教、学、评的一致性。并且在教学活动的进行过程中，不断进行教
14、学的生成和评价的进行。如在学习沉淀Mg2+时，探究是向海水还是卤水中加沉淀剂时，我们通过查阅资料得出氯化镁分别在其中的浓度，然后配制模拟海水和模拟卤水，让学生自己设计实验去得出结论。让学生自己发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。最后小结从海水中获得镁的流程图，教师也不能直接给出，可以提醒学生参照海带中提取碘的流程以及书本上的工业获取镁的图片自己绘制流程图。然后与同学一起分析由学生设计流程图的合理性，能初步学会收集各种证据，能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化学问题的思维框架。练习与测评典型样例1.
15、下列关于镁的叙述中,不正确的是()A.在空气中燃烧时发出耀眼的白光B.由于镁能与空气中的氧气反应,所以必须密封保存C.能与盐酸反应放出氢气D.镁合金密度小但强度大,大量用于制造火箭、飞机等的部件解析:镁能与空气中的氧气反应,生成一层致密的氧化物薄膜,所以镁没有必要密封保存2.足量的镁条分别在体积相同的O2、N2、CO2中充分燃烧,所得固体的质量由大到小的正确顺序是()A.B.C.D.解析:假设O2、N2、CO2都为1 mol,分别计算生成固体的质量,中MgO为80 g,中Mg3N2为100 g,中MgO和C为80 g+12 g=92 g,故顺序为。答案:D3.已知镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式
16、为2Mg+CO22MgO+C,某学习小组的同学预测,将燃着的钠放在盛有足量二氧化碳的集气瓶中,可能有以下几种可能,你认为正确的是()A.甲同学认为不能继续燃烧,马上熄灭B.乙同学认为能继续燃烧,化学方程式为4Na+CO22Na2O+CC.丙同学认为能继续燃烧,化学方程式为2Na+CO2Na2O2+CD.丁同学认为能继续燃烧,化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C解析:钠比镁活泼,能还原二氧化碳中的碳,A项错;由于二氧化碳过量,氧化钠很快与二氧化碳反应生成稳定的碳酸钠,B项错误;钠与二氧化碳反应中氧元素化合价不变,不会生成过氧化钠,C项错误;根据B项分析知,D项正确。答案:D4.海水中有
17、取之不尽的化学资源,从海水中可提取多种化工原料,下图所示是某工厂对海水资源的综合利用的示意图:(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质,精制后可得NaCl饱和溶液。精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,最后加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生反应的离子方程式 。(2)从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳起的作用是 。解析:(1)加入盐酸中和过量的Na2CO3和NaOH。(2)石灰乳所起的作用是使Mg2+以沉淀的形式分离出来。答案:(1)CO32-+2H+CO2+H2O、H+OH-H2O(2)石灰乳作为沉淀剂,使Mg
18、2+以沉淀的形式分离出来,便于操作5.镁棒打火石在野外求生中有非常重要的作用，它在被水浸透的情况下也能正常打火，查阅资料了解它的材料及起火原理。6我国陆地镁矿资源丰富，工业生产镁是从菱镁矿中提取，请查阅资料了解其生产原理，并尝试画出流程图。八、特色和亮点本案例设计以“宏观辨识与微观探析”核心素养的渗透和培养为教学目标，以向模拟海水和卤水中加氢氧化钠实验为问题情境，引导学生通过对宏观现象的观察，分析氯化镁浓度不同导致实验现象的差异，从而得出采用卤水获得氢氧化镁的结论。与此同时，本案例设计又通过澄清石灰水和石灰乳沉淀效果的比较，得出澄清石灰水浓度太低不能生成沉淀，采用石灰水沉淀效果最好。在整个设计中，既确保了本节课教学重难点的落实，也有效实现了“宏观辨识与微观探析”、“证据推理和模型认知”等化学学科核心素养的培养。同时通过学生课后查阅资料了解皮江法制镁，以及工业上到底是否煅烧贝壳来获取氧化钙（贝壳一般是制成装饰品价值更高），开阔学生的化学视野。
