小学科学教师 之化学素养提升专题讲座 厦门市教育科学研究院 王 锋

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1 小学科学教师 之化学素养提升专题讲座 厦门市教育科学研究院 王 锋 E-mail: wfwpf@sina.com
厦门市教育科学研究院 王 锋 鼓浪听涛化学教研空间

2 印刻效应 1910年，德国行为学家海因罗特实验发现：刚刚破壳而出的小鹅，会本能地跟随在它第一眼见到的自己的母亲后面。但是，如果它第一眼见到的是其他活动物体，如一只狗、一只猫，它也会自动地跟随其后。 “印刻效应”现象，不仅存在于低等动物之中，也同样存在于人类。

3 素养的冰山模型 表象的 潜在的

4 主题一：蜡烛的故事 ——从变化和性质研究物质方法
主题一：蜡烛的故事 ——从变化和性质研究物质方法 一、蜡烛相关知识拓展 蜡烛通常是由石蜡制造的。 石蜡是从石油的含蜡馏分经冷榨或溶剂脱蜡而制得的。 石蜡是几种高级烷烃的混合物，主要是正二十二烷 （C22H46）和正二十八烷（C28H58），含碳元素约85％，含氢元素约14％。 蜡烛里还常加入硬脂酸（C17H35COOH）以提高软度。 

5 主题一：蜡烛的故事 ——从变化和性质研究物质方法
主题一：蜡烛的故事 ——从变化和性质研究物质方法 一、蜡烛相关知识拓展 蜡烛燃烧时，正二十二烷和硬脂酸完全燃烧的产物都是二氧化碳和水。反应的化学方程式如下： 2C22H46 + 67O CO2 + 46H2O C17H35COOH + 26O CO2 + 18H2O

6 其他相关知识链接： 质量守恒定律：在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
宏观：物质总质量不变 、元素的种类不变 微观：原子的种类、数目、质量不变。 蜡烛中的成分含C、H、O三种元素， 完全燃烧产物为CO2 和 H2O； 不完全燃烧时C元素对应的产物为CO ； 甚至为C 。

7 蜡烛燃烧时会产生钻石 英国华人学者周午纵和同事最近完成的一项研究显示，在蜡烛火焰中确实存在着纳米尺度的钻石颗粒。含有碳的所有四种形态，即无定形碳、石墨、富勒烯和钻石。 周午纵说：“据估计，在蜡烛火焰闪动的每一秒，都会产生大约150万个纳米尺度的钻石颗粒。” 不过，要从火焰中取出钻石来现在还有难度。因为这些钻石颗粒极为微小，很快就在火焰中燃烧了。

8 常拌随着发光、放热、变色、生成气体或沉淀等
二、从变化与性质研究物质的方法 1. 物质的变化 物理变化 化学变化 特征 不生成新物质 生成新物质 现象 外形或状态发生变化 常拌随着发光、放热、变色、生成气体或沉淀等 实例 水由液态到蒸气 蓝色胆矾由块状到粉末状 纸张燃烧 石灰石+盐酸 区别 有没有生成新物质（新的分子）

9 物理性质 化学性质 2. 物理性质和化学性质 定义 包括 实例 物质不需要发生化学变 化就能表现出来的性质 物质在化学变化中表现 出来的性质
颜色、状态、气味、味 道、熔点、沸点、硬度 、密度、溶解性、挥发 性、导电性、吸附性等 可燃性、稳定性、毒性 、腐蚀性、氧化性、还原性、酸碱性等 实例 ①铁是银白色固体 ②二氧化碳是无色无味的气体 ③酒精具有挥发性 ④金属铜具有导电性 ①纸张能在空气中燃烧，说明纸张具有可燃性 ②燃着的木条伸入装有二氧化碳的集气瓶中，木条火焰熄灭，说明二氧化碳不支持燃烧

10 对蜡烛及燃烧的探究实验 小结： 1. 思路→ 动手→ 观察→ 记录→ 思考 2 . 火焰为什么向上？ 不用棉芯行吗？ 蜡块放到热水上，现象？
1. 思路→ 动手→ 观察→ 记录→ 思考 2 . 火焰为什么向上？ 不用棉芯行吗？ 蜡块放到热水上，现象？ 白烟是的成分是什么？ 蜡烛在密闭空间中燃烧时间的影响因素？ 蜡在生活中还有其他用途？ 太空的蜡烛燃烧？

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13 在点燃蜡烛时，小红发现有一根烛芯沾有食 盐的蜡烛比普通蜡烛燃烧的时间长一些。请 你与小红一起探究，并回答相关问题。 [提出问题]盐是否能延长蜡烛的燃烧时间？ [猜 想] ①一定量的食盐可延长蜡烛的燃 烧时间； ②其他盐也可以延长蜡烛的燃烧 时间。 [实验探究] 实验一 探究不同量的食盐对蜡 烛燃烧时间的影响

14 “像蜡烛那样为人照明，有一分热，发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大事业贡献自己的力量。”
法拉第是一位杰出的科学教育者，他在一八四○～一八六○年间以蜡烛为主题，对青少年发表的一系列演讲尤其著名。演讲的内容后来被编成一 本书──《蜡烛的化学史》（Chemical History of a Candle），书中篇章包括蜡烛的组成、蜡烛的燃烧，以及氢、氧、水、二氧化碳的物理化学性质，还有大气的组成。   “像蜡烛那样为人照明，有一分热，发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大事业贡献自己的力量。”

15 “一件事实，除非亲眼目睹，我决不能认为自己已经掌握。”
“我必须使我的研究具有真正的实验性。” “自然哲学家应当是这样一些人：他愿意倾听每一种意见，却下定决心要自己作判断；他应当不被表面现象所迷惑，不对某一种假设有偏爱，不属于任何学派，在学术上不盲从大师；他应当重事不重人，真理应当是他的首要目标。如果有了这些品质，再加上勤勉，那么他确实可以有希望走进自然的圣殿。”他是这样说的，也确实是这样做的。

16 主题二：身边的气体 ——化学实证的思想及其技能
主题二：身边的气体 ——化学实证的思想及其技能

17 一、空气成分的探究 1. 知识背景： （1）微粒知识的宏观表征 （2）混合物与纯净物的概念 （3）空气的组成

18 （1）微粒性质的宏观表征 微粒的体积和质量都非常小 微粒在不断运动 微粒之间有一定的间隔

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20 （2）混合物与纯净物的概念 纯净物只由一种物质组成，如氧气是纯净物。（只含同一种微粒）
混合物由两种或多种物质组成，这些物质只是简单混合在一起，相互间不发生化学反应，各自保持原来的性质。

21 （3）空气知识拓展 空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙和氡）0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

22 成分 性质 用途 氧气 供给呼吸 潜水、登山、医疗 支持燃烧 炼钢、气焊、宇宙航 行、发射火箭等 氮气 化学性质不活泼 用作保护气。（另：
液态氮用于致冷） 在一定条件下可以 和其他物质反应 制硝酸和氮肥 稀有 气体 化学性质稳定 填充灯泡、保护气 通电时会发出不同 颜色的光 霓红灯或其它电光源

23 空气污染 空气污染物可分两类： 有害气体和烟尘（可吸入颗粒）。其中有害气体又包括二氧化硫、二氧化氮（或氮的氧化物）和一氧化碳。 来源：
化石燃料（煤、石油）的燃烧，工厂、汽车尾气排放。 危害： 被污染的空气严重损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡 保护措施： 使用清洁能源、废气达标排放、加强大气监测、大量植 树造林、种草等。

24 PM2.5 2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。细颗粒物的化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐（Na+）等。（粒径在10微米以下的颗粒物，称PM10，又称飘尘） 细颗粒物又称细粒、细颗粒。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物，也称PM2.5、可入肺颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量（浓度）越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。

25 空气组成实验 ※本实验的教学价值

26 拉瓦锡研究空气组成实验

27 试管、烧瓶、酒精灯、石棉网、注射器、温度计、三脚架、玻璃棒、玻璃管、 橡皮塞、锥形瓶
二、常用仪器及基本操作 滴管、烧杯、量筒、天平、铁架台、 过滤装置、蒸发皿、集气瓶、水槽、 试管、烧瓶、酒精灯、石棉网、注射器、温度计、三脚架、玻璃棒、玻璃管、 橡皮塞、锥形瓶

28 滴管

29 量筒

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33 三、实验室制取气体

34 原料：含碳酸盐的物质（块状大理石或石灰石） 与稀酸（稀盐酸）
原料：含碳酸盐的物质（块状大理石或石灰石） 与稀酸（稀盐酸）

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37 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 一、材料 1. 含义 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器 或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是 所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。

38 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 一、材料 1. 含义 （2）从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。 从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料。

39 原料、材料、物品的逻辑关系 原料：指没有经过加工制造的材料。例如冶炼金属的矿砂，用以纺织的棉花，制造面粉的小麦，都是原料，是经过人类劳动取得的劳动对象。 物品：物件，东西

40 主题三：生活中的材料 ——最基本的科学方法：对比
主题三：生活中的材料 ——最基本的科学方法：对比 一、材料 2. 金属材料 金属一般具有共性：有金属光泽，一般为银白 色（铜为紫红色，金为黄色）；常温下大部分为固体（汞是液体）；大多为电和热的良导体；有良好的延展性；密度较大；熔点较高。 合金就是在金属中加热熔合一种或几种金属或非金属所制得的具有金属特性的物质，它属于混合物。

41 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 一、材料 3. 其他材料 （1）有机化合物：指含碳化合物（CO、CO2、H2CO3、 碳酸盐除外）。 有机高分子化合物

42 主题三：世界材料 ——最基本的科学方法：对比
主题三：世界材料 ——最基本的科学方法：对比 一、材料 3. 其他材料 （2）有机高分子材料的分类 ： 天然有机高级分子材料：棉、蚕丝、羊毛、麻、天然橡胶。 合成有机高分子材料：合成纤维（涤纶、尼龙、腈纶 ）、 合成橡胶、 塑料 （聚乙烯塑料） （3） 塑料带来的污染———“白色污染” 解决办法：（1）减少使用； （2）重复使用； （3）使用降 解塑料；（4）回收再利用。

43 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 二、金属的锈蚀 铁生锈的条件是与空气和 水同时接触； 原理是铁跟空气中的氧气、 水等物质发生一系列的缓慢氧化反应，生 成铁锈； 铁锈的主要成分可用Fe2O3· xH2O表示，新产生的铁锈颜色为红褐色。铁锈固体很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应。

44 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 二、金属的锈蚀 2. 防止铁生锈则是通过破坏铁生锈的条件： 隔绝空气或水，使铁的使用环境成为无氧或干燥环境。例如： （1）在铁制品表面涂油、刷漆、镀上一层其他耐腐蚀的金属（如铬）等； （2）创造干燥的环境； （3）将铁表面处理成致密的氧化膜（如烤蓝）； （4）改变金属部分结构（如耐腐蚀的合金）。

45 主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比
主题三：材料世界 ——最基本的科学方法：对比 二、金属的锈蚀 3 . 金属资源的保护（日益减少的矿物资源） 地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，随着社会的发展，对金属的需求量不断增多。废旧金属随意丢弃，不仅会造成资源浪废，还会造成环境污染。 金属资源保护的有效途径： （1）防止金属的腐蚀； （2）金属的回收与再生利用­； （3）有计划、合理地开采金属矿物； （4）寻找与开发金属材料的替代品等。

46 最基本的方法——对比 在“对比洗涤剂的去污效果”这个实验中，如何指导学生配制洗衣液，正确进行比较实验，来保证实验结论的公平性，是这个实验的难点所在。哪种洗涤用品效果好的对比实验。 （六上“洗衣服的学问”）

47 哪些变量？ 洗涤剂（量、颗粒） 水的量（容器）、 温度、 布料（大小、厚度、磨损）、 污渍（吸附时间、面积、位置）、 时间、 搅拌

48 其他内容 指示剂的作用是能够分辨物质的酸碱。用紫甘蓝做酸碱指示剂的方法很简单，但在给学生准备检测材料时尽量要做到既有酸性物质也要有碱性物质，这就需要教师课前要去试，做到心中有数。

49 科学教育若干视角 STS视角 探究的视角 理性的视角 创新的视角

50 科学教育若干层次 从理念的层面 从观念的层面 从方法的层面 从概念的层面

51 1. 启蒙阶段兴趣第一位 2. 科学素养的培养是一个螺旋上升的过程 3. 科学方法、科学观念、科学本质比知识重要
期望达成的几点共识 1. 启蒙阶段兴趣第一位 2. 科学素养的培养是一个螺旋上升的过程 3. 科学方法、科学观念、科学本质比知识重要 4. 知识的发生、发展过程比知识本身重要

52 在小学阶段的重点是培养观察能力、描述能力、根据观察结果进行解释说明的表达能力，强调科学探究的经验，但不必过分强调科学术语的使用、科学结论和信息的记忆。

53 The End 53

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56 小学中年级学生的科学探究活动主要是系统的观察，对常见物体的观察，以测量为基础、对物体及其属性的检验和定性描述（物体的性质、当物质相互作用时所发生的变化等），进行分组和分类的活动，学会采用简单的仪器和工具收集数据，记录观察结果和测量结果，并以口头方式、图示方式或书面方式报告和交流研究过程和研究结果，如可以让学生记录各种动物运动的不同特点等等，高年级的学生可以设计和完成简单的实验来探究科学问题。

57 物质是变化的（变化观） 物质的变化是有层次的（如物理变化、化学变化、有机体的变化、人的思维等） 物质的变化是有条件的
物质的变化是有一定规律的（物质的组成和结构决定其变化） 物质的变化包括质变、量变和能量的变化 物质的变化遵循质量守恒、能量守恒 化学反应方程式是描述物质变化的语言 物质的变化是有方向和限度的