3.2.1《金属材料》第一课时 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.2.1《金属材料》第一课时 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 293.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-06 12:31:11 | ||
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文档简介
教学分析
课标分析
知道金属材料的常见类型，结合实例认识材料组成、性能于应用的联系；能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理的使用。
教材分析
①内容分析：教材按照“铁合金—铝和铝合金—新型合金”的顺序介绍金属材料。教材在编排上联系实际创设情境，采用图片、框图、资料卡片等多种栏目介绍铁合金；在介绍铝及铝合金时采用实验探究从材料角度简单介绍铝单质及氧化物的化学性质，引出两性氧化物概念，丰富学生认识金属的多样性；新型合金的介绍教材采用了大量的图片及实际应用实例，体现金属材料的发展趋势。
②教育功能：
社会价值层面：本节内容通过金属材料的发展史可以引导学生体会化学、技术与社会的重要关系，拓展学生对金属材料的认识，有利于激发学生社会责任感，提高求知欲，感受金属材料的发展对技术、社会发展有着重要意义。
育人价值层面：金属材料的学习不仅能培养学生严谨求实的科学态度，激发学生的模型认知和建构的能力，还能培养学生结构决定性能、性能决定用途的意识。在问题解决的过程中精确的提取出相关信息，解决问题的策略。
学科价值层面：金属材料的学习是丰富学生对金属多样性认识的良好开端，而铝及氧化铝化学性质的认识可以为后续元素周期表及元素周期律作重要铺垫，通过金属材料的学习能引导学生形成可以通过添加不同金属改变合金结构，从而决定合金性能、性能决定用途的化学思维模型。
学情分析
①知识层面：学生已经知道合金的概念，能列举生活中常见的金属材料，能从生活经验出发了解金属材料的一些优良性能，初步具备物质性质决定其用途的化学思维，。
②能力层面：具有简单归纳能力，能在教师引导下进行概念知识系统的构建，但知识结构化能力，构建模型、问题解决等高阶思维发展不足。
③素养层面：学生具备一定的宏微认知基础，但结构决定性能、性能决定用途思维模型认识不深，缺乏对化学科学技术应用于社会的价值认识。
教评目标
（1）教学目标：
①通过课前自主学习任务，了解合金的概念，常见金属材料及其分类，提高自主学习能力。
②通过探究任务对高铁建设中使用的金属材料讨论分析，能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异，形成结构决定性能，性能决定用途的思维模型，发展宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养。
③通过未来高铁的讨论畅想，了解新型合金，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，发展创新意识。
（2）评价目标：
①通过任务一和任务二，诊断并发展学生结构决定性能、性能决定用途的化学思维，宏-微-符三重表征水平、学生认识金属多样性水平，丰富认识视角，提升实验探究能力，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养；
③通过任务三及任务四，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，发展创新意识，发展化学价值认识水平，落实科学态度与社会责任核心素养。
教学重难点
教学重点：结构决定性能、性能决定用途的思维模型构建
教学难点：结构决定性能、性能决定用途的思维模型构建
教学方法
教法：任务驱动法、问题引导法
学法：项目式学习
教学工具
教具：多媒体信息资源（视频资料、图片、课件）、学案
教学思路
本节课将以《追赶者到领跑者：进击的中国高铁》作为教学载体，微项目主题为《探究中国高铁建设中金属材料的选择》，具体项目框架如下所示。
项目任务 问题设计 学习活动 项目成果
项目任务一：探究中国高铁建设中轨道材料的变化 问题1—问题5 结合信息材料分析轨道所使用的金属材料的变化及原因，并能从微观角度解释原因 了解铁合金的分类及应用，并能结合生活实例进行解释 初步形成组成、结构决定性能、性能决定用途的思维模型
项目任务二：探究中国高铁建设中车身材料的变化 问题1—问题6 结合信息材料分析车身所使用的金属材料的变化及原因，实验探究铝及氧化铝的性质 了解铝及铝合金的应用及化学性质，初步认识两性氧化物，能应用思维模型解决实际问题
项目任务三：中国高铁建设中金属材料的来源 问题1—问题2 通过问题探究合金的制备，通过材料分析多角度思考问题，感悟金属发展的趋势 了解合金的制备，形成绿色环保意识，多角度多维度思考问题
项目任务四：设想未来高铁的材料 新型合金可用于未来高铁的哪些方面？ 结合教材，发挥创造力设想未来高铁所使用的金属材料及应用领域 了解新型合金、创新意识，化学价值认识
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
发布项目主题 播放视频《进击的中国高铁》 感悟中国高铁的发展历史 增强民族自豪感，社会责任感，发展科学态度与社会责任核心素养
自主学习成果检测 展示学生自主学习成果并点评 展示自主学习成果 提升自主学习能力
任务一：探究中国高铁建设中轨道材料的变化 问题1：作为火车轨道的金属材料需要具备哪些性能？ 问题2：结合材料1及课本内容分析，早期火车轨道所使用的金属材料属于哪一类？有哪些缺陷？ 小组交流并展示 火车轨道：硬度大，耐磨损、耐腐蚀 早期火车轨道属于铁合金，低碳钢，硬度不够，磨损程度较大，易生锈，耐腐蚀性不强 应用自主学习知识解决实际问题，加强性能决定用途的思想
问题3：结合材料2表格数据分析，我国目前使用的钢轨材料与早期有什么变化？为什么？由此思考你能得出什么结论？ 目前使用的钢轨材料添加了其他金属，硬度增大，耐腐蚀性增强 结论：组成不同，性能不同 通过对比学生容易发展组成元素、含量不同时合金具有不同的物理性能
问题4：结合材料3所给信息，从结构角度分析为什么钢轨使用铁合金而非纯铁？由此思考你能得出什么结论？ 纯铁易生锈，硬度不足，使用铁合金硬度更大，更耐磨损 纯金属原子排列整齐，而合金原子排列不整齐，相对滑动困难，因此硬度更大，熔点低 通过微观原子示意图引导学生分析，从微观角度解释纯金属与合金性能上的差异，完善结构决定性能、性能决定用途的思维模型，发展宏观辨识与微观探析核心素养
问题5：讨论总结改进合金性能的常用措施有哪些？ 可以通过改变合金的组成与结构，从而具备更优良的性能，有不同的用途 构建思维模型
任务二：探究中国高铁建设中车身材料的变化 问题1：结合图片信息及材料4指出早期解放型火车车身所使用的金属材料，并讨论其优缺点（提示：可从行驶速度、外观、性能等方面进行讨论） 使用的是铁合金，外观较为笨重，行驶速度慢，易生锈，但硬度较大，耐磨损，自身重，对轨道磨损程度较大
问题2：火车提速的关键为降低行驶阻力，对比列车外观有什么变化？为什么？对车体材料有什么要求？ 结合分析你会选择以下哪种合金材料？为什么？ 小组讨论与交流 提速：降低阻力，可以降低自身重量、流线型设计 车体材料需密度小、硬度大、耐腐蚀、熔点低易加工，故选择铝合金 学生通过所需性能选择不同的材料，加强性能决定用途的观念
问题3：为什么复兴号车身材料使用铝合金而非纯铝？比较Fe、Al的金属活动性，及其合金的耐腐蚀性，并结合教材P81页思考为什么车体材料使用铝合金？说明理由 纯铝硬度不足，耐腐蚀性不好，铝易被氧化，形成致密的氧化膜，保护内部金属 提取信息呢能力
问题4：致密的氧化膜能否成为铝的“无敌防御”？ 【实验探究3-4】在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？ 【实验探究3-5】 在两支试管中分别加入少量的 NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，你观察到什么现象？ 实验探究，记录实验现象，书写化学方程式 致密氧化膜不是无敌的，铝合金耐腐蚀性较弱 实验探究能力 宏微符三重表征水平
问题6：还可采取哪些措施提高其耐腐蚀性？改进合金性能？ 问题7：根据性质推测，铝合金还能用于什么领域？ 添加其他金属，改进合金性能，添加涂层 航天航空领域 应用模型解决实际问题
任务三：探究中国高铁建设中金属材料的来源 问题1：合金是如何形成的？观察下列表格，某同学要用金属钠与金属铁来制成合金，请问他的方案可行吗？为什么？ 小组交流 通过问题，提取信息，探究合金制备的条件
问题2：结合材料5比较铁单质与铝单质的制备工艺，从反应类型上它们有什么共同特点？对比解放型火车，复兴号动车组采用铝合金材料有何优势？（可从价格、外观、性能及环保、回收利用角度思考） 小组交流 通过信息整合，多角度多维度思考问题，形成绿色环保意识，认识科学技术发展对化工生产的重要意义
任务四：设想未来高铁的材料 【小组交流】结合教材P83讨论，未来高铁还可以使用哪些材料？应用于哪些方面？ 新型合金 动力系统：储氢合金等 了解新型合金的发展 发展创新意识
评价检测 课堂检测 课堂检测
板书设计
课标分析
知道金属材料的常见类型，结合实例认识材料组成、性能于应用的联系；能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理的使用。
教材分析
①内容分析：教材按照“铁合金—铝和铝合金—新型合金”的顺序介绍金属材料。教材在编排上联系实际创设情境，采用图片、框图、资料卡片等多种栏目介绍铁合金；在介绍铝及铝合金时采用实验探究从材料角度简单介绍铝单质及氧化物的化学性质，引出两性氧化物概念，丰富学生认识金属的多样性；新型合金的介绍教材采用了大量的图片及实际应用实例，体现金属材料的发展趋势。
②教育功能：
社会价值层面：本节内容通过金属材料的发展史可以引导学生体会化学、技术与社会的重要关系，拓展学生对金属材料的认识，有利于激发学生社会责任感，提高求知欲，感受金属材料的发展对技术、社会发展有着重要意义。
育人价值层面：金属材料的学习不仅能培养学生严谨求实的科学态度，激发学生的模型认知和建构的能力，还能培养学生结构决定性能、性能决定用途的意识。在问题解决的过程中精确的提取出相关信息，解决问题的策略。
学科价值层面：金属材料的学习是丰富学生对金属多样性认识的良好开端，而铝及氧化铝化学性质的认识可以为后续元素周期表及元素周期律作重要铺垫，通过金属材料的学习能引导学生形成可以通过添加不同金属改变合金结构，从而决定合金性能、性能决定用途的化学思维模型。
学情分析
①知识层面：学生已经知道合金的概念，能列举生活中常见的金属材料，能从生活经验出发了解金属材料的一些优良性能，初步具备物质性质决定其用途的化学思维，。
②能力层面：具有简单归纳能力，能在教师引导下进行概念知识系统的构建，但知识结构化能力，构建模型、问题解决等高阶思维发展不足。
③素养层面：学生具备一定的宏微认知基础，但结构决定性能、性能决定用途思维模型认识不深，缺乏对化学科学技术应用于社会的价值认识。
教评目标
（1）教学目标：
①通过课前自主学习任务，了解合金的概念，常见金属材料及其分类，提高自主学习能力。
②通过探究任务对高铁建设中使用的金属材料讨论分析，能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异，形成结构决定性能，性能决定用途的思维模型，发展宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养。
③通过未来高铁的讨论畅想，了解新型合金，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，发展创新意识。
（2）评价目标：
①通过任务一和任务二，诊断并发展学生结构决定性能、性能决定用途的化学思维，宏-微-符三重表征水平、学生认识金属多样性水平，丰富认识视角，提升实验探究能力，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养；
③通过任务三及任务四，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，发展创新意识，发展化学价值认识水平，落实科学态度与社会责任核心素养。
教学重难点
教学重点：结构决定性能、性能决定用途的思维模型构建
教学难点：结构决定性能、性能决定用途的思维模型构建
教学方法
教法：任务驱动法、问题引导法
学法：项目式学习
教学工具
教具：多媒体信息资源（视频资料、图片、课件）、学案
教学思路
本节课将以《追赶者到领跑者：进击的中国高铁》作为教学载体，微项目主题为《探究中国高铁建设中金属材料的选择》，具体项目框架如下所示。
项目任务 问题设计 学习活动 项目成果
项目任务一：探究中国高铁建设中轨道材料的变化 问题1—问题5 结合信息材料分析轨道所使用的金属材料的变化及原因，并能从微观角度解释原因 了解铁合金的分类及应用，并能结合生活实例进行解释 初步形成组成、结构决定性能、性能决定用途的思维模型
项目任务二：探究中国高铁建设中车身材料的变化 问题1—问题6 结合信息材料分析车身所使用的金属材料的变化及原因，实验探究铝及氧化铝的性质 了解铝及铝合金的应用及化学性质，初步认识两性氧化物，能应用思维模型解决实际问题
项目任务三：中国高铁建设中金属材料的来源 问题1—问题2 通过问题探究合金的制备，通过材料分析多角度思考问题，感悟金属发展的趋势 了解合金的制备，形成绿色环保意识，多角度多维度思考问题
项目任务四：设想未来高铁的材料 新型合金可用于未来高铁的哪些方面？ 结合教材，发挥创造力设想未来高铁所使用的金属材料及应用领域 了解新型合金、创新意识，化学价值认识
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
发布项目主题 播放视频《进击的中国高铁》 感悟中国高铁的发展历史 增强民族自豪感，社会责任感，发展科学态度与社会责任核心素养
自主学习成果检测 展示学生自主学习成果并点评 展示自主学习成果 提升自主学习能力
任务一：探究中国高铁建设中轨道材料的变化 问题1：作为火车轨道的金属材料需要具备哪些性能？ 问题2：结合材料1及课本内容分析，早期火车轨道所使用的金属材料属于哪一类？有哪些缺陷？ 小组交流并展示 火车轨道：硬度大，耐磨损、耐腐蚀 早期火车轨道属于铁合金，低碳钢，硬度不够，磨损程度较大，易生锈，耐腐蚀性不强 应用自主学习知识解决实际问题，加强性能决定用途的思想
问题3：结合材料2表格数据分析，我国目前使用的钢轨材料与早期有什么变化？为什么？由此思考你能得出什么结论？ 目前使用的钢轨材料添加了其他金属，硬度增大，耐腐蚀性增强 结论：组成不同，性能不同 通过对比学生容易发展组成元素、含量不同时合金具有不同的物理性能
问题4：结合材料3所给信息，从结构角度分析为什么钢轨使用铁合金而非纯铁？由此思考你能得出什么结论？ 纯铁易生锈，硬度不足，使用铁合金硬度更大，更耐磨损 纯金属原子排列整齐，而合金原子排列不整齐，相对滑动困难，因此硬度更大，熔点低 通过微观原子示意图引导学生分析，从微观角度解释纯金属与合金性能上的差异，完善结构决定性能、性能决定用途的思维模型，发展宏观辨识与微观探析核心素养
问题5：讨论总结改进合金性能的常用措施有哪些？ 可以通过改变合金的组成与结构，从而具备更优良的性能，有不同的用途 构建思维模型
任务二：探究中国高铁建设中车身材料的变化 问题1：结合图片信息及材料4指出早期解放型火车车身所使用的金属材料，并讨论其优缺点（提示：可从行驶速度、外观、性能等方面进行讨论） 使用的是铁合金，外观较为笨重，行驶速度慢，易生锈，但硬度较大，耐磨损，自身重，对轨道磨损程度较大
问题2：火车提速的关键为降低行驶阻力，对比列车外观有什么变化？为什么？对车体材料有什么要求？ 结合分析你会选择以下哪种合金材料？为什么？ 小组讨论与交流 提速：降低阻力，可以降低自身重量、流线型设计 车体材料需密度小、硬度大、耐腐蚀、熔点低易加工，故选择铝合金 学生通过所需性能选择不同的材料，加强性能决定用途的观念
问题3：为什么复兴号车身材料使用铝合金而非纯铝？比较Fe、Al的金属活动性，及其合金的耐腐蚀性，并结合教材P81页思考为什么车体材料使用铝合金？说明理由 纯铝硬度不足，耐腐蚀性不好，铝易被氧化，形成致密的氧化膜，保护内部金属 提取信息呢能力
问题4：致密的氧化膜能否成为铝的“无敌防御”？ 【实验探究3-4】在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？ 【实验探究3-5】 在两支试管中分别加入少量的 NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，你观察到什么现象？ 实验探究，记录实验现象，书写化学方程式 致密氧化膜不是无敌的，铝合金耐腐蚀性较弱 实验探究能力 宏微符三重表征水平
问题6：还可采取哪些措施提高其耐腐蚀性？改进合金性能？ 问题7：根据性质推测，铝合金还能用于什么领域？ 添加其他金属，改进合金性能，添加涂层 航天航空领域 应用模型解决实际问题
任务三：探究中国高铁建设中金属材料的来源 问题1：合金是如何形成的？观察下列表格，某同学要用金属钠与金属铁来制成合金，请问他的方案可行吗？为什么？ 小组交流 通过问题，提取信息，探究合金制备的条件
问题2：结合材料5比较铁单质与铝单质的制备工艺，从反应类型上它们有什么共同特点？对比解放型火车，复兴号动车组采用铝合金材料有何优势？（可从价格、外观、性能及环保、回收利用角度思考） 小组交流 通过信息整合，多角度多维度思考问题，形成绿色环保意识，认识科学技术发展对化工生产的重要意义
任务四：设想未来高铁的材料 【小组交流】结合教材P83讨论，未来高铁还可以使用哪些材料？应用于哪些方面？ 新型合金 动力系统：储氢合金等 了解新型合金的发展 发展创新意识
评价检测 课堂检测 课堂检测
板书设计