材料化学教学范文第1篇
关键词:材料化学;科研教学;创新机制;教学改革
如果说材料是人类文明发展的基石,化学是新时代文明的发动机,那么材料化学不容置疑是一门从化学的角度来探讨新材料的制备和它们在生产、使用过程中的化学性质的科学[1]。材料科学与其技术的进步,是推动人类社会发展的中流砥柱。纵观材料发展史实际上就是人类文明的进步史,从石器时代、青铜时代、粘土时代、铁器时代到现在的硅材料时代,材料化学主要涉及了物理学、材料科学、电化学、无机化学等知识,它集基础科学和工程科学于一体,是材料科学中不可缺少的一个分支,是化学的重要组成部分。如何将本科材料化学课程融入科研教学,最大限度地发展学生的材料科学,培养学生严谨的科学思维,提高其工程实践能力以适应社会可持续发展和国际化的需要,这些问题值得民族高校的教师思考和解决。该学科对于教师和学生都充满着挑战,为了将本科材料化学课程融入于科研的教学与改革探索,提高教学效果,提升学生能力,本文将从理论教学的融合、实践教学的应用这两个方面来进行教学与改革探索[2]。
1材料化学课程的教学现状
21世纪的今天,材料类学科无疑是一门蓬勃发展的学科,宏观审视国内高校的课程开展,我们不难发现,理工类乃至许多综合类高校现都已开设了材料化学这门课程,这门学科的完善涉及到了教学内容、教学手段与课程体系的改革。作为民族高校的一名教师,面对课堂上不同民族、不同知识基础的学生,更加需要根据每个学生的知识基础,个人能力来培养学生的材料科学知识和实验技能,同时也要发挥国家科研课题引导作用,强化学生参与科研竞赛能力。但在我个人的实践性教学中,材料化学课程目前存在着课时任务分配不合理,材料化学教材陈旧,理论未联系实际,学生的实验操作太少,学生对本课程认知不清晰等问题。为实现教育和教学一体化共同进展,这些问题还有待我们深入研究。对于这些问题,我本人有一些入职后的小心得,希望能够对未来即将面临高校材料化学课程教学的新入职老师有所帮助。
2本科材料化学理论教学课程与科研的融合
2.1课程的设计做到深入浅出
理论教学主要是指在课堂上的教学,对于化学学科而言,理论知识的重要性不言而喻,理论就像是化学大厦的基石,基石打好了,知识才稳固。我们知道,有效教学首先是深入学习教学内容,要充分理解,适当扩大知识面,其次是与科研教学有机结合,课程的设计做到深入浅出[3]。选择教学内容时,课时必须准确,要求必须合理,难度要适当。在每一学期始,首先根据学生整体的基础合理设计,将本学期的教学内容完善到每小节课时的教学内容。一学期只有17周,上课时间很短,所以课程的关键点应该简短易懂。教师可采用“课前准备”、“新知学习”、“课堂解疑”、“小章总结”的模式。“课前准备”要求学生预习新知,课堂前先自己学习一遍,提出问题,做好标记。“新知学习”需要注意的是老师在有限的课堂时间只讲解重难点知识,利用剩余时间完成“课堂解疑”,为学生做出问题解答。最后,“小章总结”是对本专业学生必须掌握的知识总结,同时完成课后练习,巩固本章知识。该模式能保证学生能高效完成课前预习,课内答疑,课后新内容巩固三个阶段。
2.2注重教学内容的修改和创新拓展
有些教科书内容陈旧,不够严谨,因此我们需要认真研究教材的内容,筛选教材并及时更新教学内容,删除一些过时和不合适的内容。“知者不如善者,善知者不如乐者”,即激发学生学习兴趣在教学中起着非常之重要的作用。学习兴趣是学生试图理解或接近学习对象的一种倾向,一个对学习有浓厚兴趣的学生会对课本知识和各种实验现象感到好奇,并在学习过程中始终充满热情。教师可对教学内容创新拓展,如在课件中使用利用具有视觉吸引力的媒介,以ppt动画、flash动画、视频等多种形式,将抽象问题具体化、形象化,以此提高学生的学习兴趣。例如材料的结构一章教学中,教师可采取实物球棒模型、flash动画再现三维点阵和空间点阵的结构和结构基元模型;在晶体的缺陷一章教学中,讲述晶体的点缺陷、位错的运动,可以先讲解位错是如何产生的、位错是如何滑移或攀移的,对四种缺陷进行简要介绍,利用视频动画来展示晶体的动图,形象的描述位错的形成过程;在第三章金属材料教学中,在课堂上可播放一些剪辑的具有科普性、和趣味性强的小视频,比如《可怕的人类终结者———金属材料》、《柔性液态金属材料的硬科技》、《化学金属材料与金属矿物的开发利用》等。
2.3拓展学生学科知识面
教师在课堂上可向学生讲解该学科的历史和发展,在科研领域、现实生活中的应用,以激发学生的兴趣,培养学生的理解力和科学态度。比如,在讲述纳米材料中,可以向学生介绍纳米金属材料的应用。在21世纪的今天,我国已经开发了纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米陶瓷材料和纳米生物医学材料等[4]。在医学检测领域,与血液中6000~9000nm范围内的红细胞相比,纳米颗粒的大小只有几纳米,它能够在血液中自由地移动。当我们将具有治疗作用的纳米粒注射到病变部位,即可针对病变位置准确检查和治疗。比起检查和治疗传统的手段,纳米材料更加精准快捷;在新冠肺炎疫情期间,采用了高科技的纳米表面处理技术的纳米材料口罩可通过抗菌防晒的纳米膜层大大降低感染机率。它的抗菌效率大于99%,防晒系数高达UPF400以上。对比日常使用的无纺布口罩,粘附在外层上的新冠病毒可存活超过7天,且酒精喷洒后过滤失效,因此不可重复使用。纳米材料口罩的持久抗菌外层可解决这一问题,喷洒酒精不会影响它的过滤、抗菌及防晒功能,做到真正意义上的超持久防护。教师向学生讲解这些丰富的实验课程和大量的学科前沿概述,可拓展学生学科知识面,使学生理解到材料和我们的生活息息相关,它是一门十分贴近生活,又十分有应用前景的学科。
3本科材料化学实践教学课程与科研的结合
2015年,教育部在《关于进一步加强高校本科教学工作的若干意见》中指出[5],高校本科教学工作要更加注重能力培养,努力提高学习能力,大学生的实践能力和创新能力。传统教学最大的问题是填鸭式教学,即教师只讲解教材的理论知识,而忽视了学生的实践教学。化学是一门以实验为基础的科学,实验是它的灵魂。著名教育家陶行知先生说过:“要创造,非你在用脑的时候,同时用手去实验,手脑全用,是创造教育的目的。”这告诉了我们实验的真正意义。实验教学不仅能激发学生的学习兴趣,还能帮助学生形成化学概念,掌握化学知识和实验技能,培养学生的观察和实验能力[6]。为此,教师可根据教学内容的实际需要增设实验课程,培养学生科研能力,需要掌握以下几点:(1)多开展科研设备使用知识课堂。目前学校的实验室有透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)等大型专业设备,它们在材料的表征中占据不可或缺的地位。学生在材料化学专业课程的系统学习后掌握了扎实且全面的理论知识,教师便可引导学生进一步学习先进材料设计的一般思路、材料的化学合成方法以及材料的表征技术,促进理论教学和专业训练齐头并进。例如,学生采用一锅法制备出聚吡啶纳米药物后,教师可以引导学生使用相关仪器来表征聚吡啶纳米药物的微观结构,进而研究材料的性能,探讨纳米纳米的理化性质与抗菌效果之间的构效关系,促进学生重构课程的知识结构,进一步理解教材知识并将其用于实践之中。教师应注重理论知识与实际问题的结合,培养学生的技能创新意识,培养适应社会需要的高层次创新应用型人才[7]。(2)鼓励学生参与科研竞赛。科研竞赛不仅能培养学生的科研能力,复习理论知识,还能增强学生的团队意识和集体观念。参加科研竞赛可以让学生跳出课本理论知识的禁锢,将学到的知识应用于实践之中。教师可帮助有意向的学生制定学期学习计划,通过学生交流,课堂交流、课后答疑等方式,利用QQ、微信等通讯工具来指导学生进行创新活动,参与创新竞赛。在双方自愿的原则下,引导学生积极参与如“大学生创新计划”、“三井杯”和化工竞赛、化学知识竞赛等科研活动,鼓励低年级学生进入实验室跟学长学姐们学习科研技能,并安排高年级的优秀同学一对一分配指导。对于那些不积极参与科研的同学,教师可跟他们通过见面、线上等方式沟通,深入了解他们的兴趣爱好,找到问题所在,做学生的良师益友,更好的引导他们成长。(3)开设科研体验周。通过安排实验室参观、课题组宣讲、实验室操作、实验室成果展示分享等活动让学生尽早了解各研究领域的研究状况,为有意向的学生提前进实验室并选择自己感兴趣的研究方向“铺路”“搭桥”。在科研学习中讲求的是视野开阔、融会贯通,让学生意识到深入科研不能仅仅怀抱着热情的心,更应该有坚实的基础作为支撑。
4结语
材料化学教学范文第2篇
[关键词]材料化学;思政教育;教学改革;立德树人;全面发展
党的十八大以来,总书记围绕“培养社会主义建设者和接班人”作出一系列重要论述,深刻回答了“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一根本性问题。为深入贯彻落实关于教育的重要论述和全国教育大会精神,高校应始终把立德树人作为根本任务,不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养,做到明大德、守公德、严私德,培养有理想、有本领、有担当的新时代青年[1]。课程思政则是在专业课的教学中深入贯彻落实立德树人根本任务的必然选择,将“立德”融入专业课程教学的“树人”过程,已经成为新时期高等教育的重要创新育人手段[2]。材料化学课程作为高等院校材料、化学专业的必修课之一,将思想政治教育融入课堂教学中,对高校材料、化学类人才的培养具有重要的意义。作为现代社会发展的三大支柱之一,保障和提升材料专业的人才培养质量是材料强国道路的根基,而课程思政正是提升人才培养质量、塑造具有坚定信念和崇高理想的国家栋梁之材的重要教育举措[3]。
1材料化学课程介绍
材料化学是一门快速发展的交叉性和前沿性学科,有机地融合了化学和材料两个一级学科的发展优势[4]。其研究范围极为广泛,因此本课程在讲授过程中将结构材料、功能材料及功能转化材料作为主线,辅以化学合成与制备方法,在深刻认识材料的结构与性能关系的基础上,探索新材料与新技术。课程的目标是通过材料化学课程的学习,了解材料化学的研究方法,使学生能从化学的基本层面出发,去认识和理解材料科学与工程中出现的基本问题,建立大材料的概念,了解材料化学领域的新动态,为材料的研究与开发、选择和应用奠定基础。课程蕴含着丰富的教育元素,将思政教育内容与材料化学专业知识进行有机融合,是课程思政改革的关键点。
2材料化学课程中的思政元素
总书记曾在科学家座谈会上就“大力弘扬科学家精神”做了深入阐述,总书记指出:“科学成就离不开精神支撑。科学家精神是科技工作者在长期科学实践中积累的宝贵精神财富”。针对高校专业人才培养及材料化学的课程特点,本文将科学家精神及内涵作为思政映射点,在讲授专业知识的同时,培养青年大学生的科学精神品质和大国工匠精神。
2.1爱国奉献精神
“科学无国界,科学家有祖国”。我国科技事业取得的历史性成就,是一代代矢志报国的科学家们前赴后继、努力奋斗的结果。在材料化学课程的教学改革中,结合知识点穿插讲述我国科学家投身科技报国事业中的典型案例,培养其爱国主义情怀,把科技强国的观念自觉融入到学习过程中[5]。例如,在“结构材料”单元中,涉及到“高温合金”的知识内容时,将耐热合金的类型、特点及应用作为知识点。其中针对高温合金的主要应用领域-航空发动机,学生通过微视频可以了解我国航空发动机的发展概况。被誉为“工业王冠”的航空发动机,是国家科技攻关的重点领域之一,而为了提高发动机推重比则必须提高燃气温度,其核心手段就是使用高温合金并提高其耐热温度。通过课堂上观看相关的视频可以激发学生对科学的浓厚兴趣,增强学生的国家使命感和专业责任感。此外,在这部分内容中,介绍了我国著名的金属学及材料科学家-师昌绪院士。师院士作为中国高温合金开拓者之一,发展了中国第一个铁基高温合金,领导开发了我国第一代空心气冷铸造镍基高温合金涡轮叶片,在20世纪60年代,突破了美国严格的技术封锁,大幅提高了发动机的性能。这位“热心”的中华之子,冲破了美国政府的重重阻力,毅然回国,将个人荣辱系于国之大兴衰。通过上述的科学家案例,培养学生强烈的爱国主义情怀及立志科学报国的信念。在“功能材料”这一章节中,针对“超导材料”,主要讲解了超导材料的发现、特性、材料类型等。超导被誉为20世纪最伟大的科学发现之一,在节能、磁悬浮等领域均有着较好的发展前景。课堂上提到了我国2021年1月正式启用的高温超导磁浮真车试验线,使学生了解我国超导材料的发展。此外,学生通过国防军事频道的访谈,了解了2016年国家最高科学技术奖获得者-赵忠贤院士。在过去一百余年的世界超导研究历史中,在两次高温超导领域的研究取得重大突破的关键时刻,赵忠贤院士带领的团队都“跑”在前列,他们独立发现了“液氮温区高温超导体”以及“发现系列50K(开尔文,热力学温度单位)以上铁基高温超导体,并创造了55K的纪录”。在超导材料出现低谷期时,仍坚持从事超导研究。“跌宕难阻守初心”,正是这种执着的坚守,对“初心”的追逐,推动了我国超导材料的发展。赵忠贤院士“一辈子都在寻找更好的超导材料”,通过赵忠贤院士的案例,培养学生潜心钻研的奉献精神,把奉献社会作为青年人不懈追求的优良品德。
2.2执着求实精神
在本课程中,讲解MxC60材料时,提及了富勒烯C60的发现历史。C60分子是由20个正六边形和12个正五边形组成的,在富勒烯分子发现之初,科学家曾对其结构进行了大胆的猜测与科学的论证。从十九世纪七十年代,DavidJones曾设想:完全封闭的球笼由石墨烯片折叠可形成闭合的球形分子,1980年日本学者饭岛澄男获得了C60的电子显微照片,到85年RobertCurl、HaroldW.Kroto和RichardE.Smalley通过在氦气中气化石墨获得了C60,并将其命名为“富勒烯”,直到1991年JoelHawkins得到了富勒烯衍生物的第一个晶体结构,富勒烯的结构才被准确的测定。从富勒烯的发现及确定,学生可以理解到科研没有坦途更没有捷径。同样的,人生也不是一帆风顺的,只有拥有扎实的专业知识,面对困难不妥协,保持严谨求实的态度,以坚强的毅力才能克服前进道路上的巨大困难。
2.3协同创新精神
材料化学课程是以新型材料为主线,学生通过学习结构材料、功能材料及功能转换材料的特性及应用,建立大材料的概念,了解国内外材料的发展现状,以此激励学生树立创新创造性思维。此外,在“材料化学的构效关系”单元中,主要讲授材料结构与性能的关系,在课堂讲述之外,学生可通过查阅资料,以小组协作的形式利用信息化资源进行学习。通过这样的方式培养学生在信息时代下的终身学习能力,引导学生提高协作能力。
3结论
将思政元素与材料化学专业知识点进行融合,在人才培养过程中实现传授专业知识与思政教育的同频共振。通过课程思政提高人才培养质量,贯彻落实立德树人的根本任务,培养青年大学生的科学精神品质和大国工匠精神,使其成为有理想、有本领、有担当的新时代材料人。
参考文献
[1]李忠军,钟启东.落实立德树人根本任务,必须抓住理想信念铸魂这个关键[N].人民日报,2018,05,31,10版.
[2]张玲丽,李靖靖,李圆圆,等.高分子材料与工程专业课程思政教育的思考与探索[J].广东化工,2020,47(22):170-171.
[3]黄啸,吴苗苗,李国华.高校材料专业导论课程的思政教学方法探讨[J].科技视界,2020,7:33-34.
[4]杨秋华.材料化学导论[M].北京:高等教育出版社,2019.
材料化学教学范文第3篇
关键词:金属材料;高分子化学;课程;教学
引言
金属高分子材料在我们生活中的很多领域都有非常广泛的应用。发展前景非常好,为了我国高分子化学领域走在世界的前列,作为培养未来研发人才的高校在相关教学过程中需要开拓思路,积极调整课程方案,通过最有效果的教学让学生成为我国高分子化学领域将来最得力的研发生产人员。
一、理论联系实际,让教学贴近科研,靠近生产
学习不是为了学习本身,学以致用才是学习的最终目标。在目前的很多课程设置和教学方案或者授课方法方式上,我们看到的不是学以致用,而是学以致学,为了学习而学习,为了学分而学,为了简单的成绩和通过毕业而学。为了能够最大程度的让学生体会到学以致用,每节课都要提前备课,充分准备,把该节课所讲内容在目前高分子化学科研、生产领域的应用情况对学生进行详细的介绍,提高他们对本节课的重视程度。在上课的时候,为了加深他们的印象,会在课文理论知识之外为他们充分准备课堂理论内容相关的科研成果和高分子化学实际生产领域的应用现状及前景。在可能的情况下,带领他们参观科研单位,参观生产基地,切身感受体会自己所学课程的巨大应用潜力和前景。让他们不只是理解理论知识,还要紧密的联系实际的科研和生产,为将来的职业规划做铺垫。
二、参与式教学强调学生的参与性与主体性
在课堂教学过程中,提倡参与式的互动式教学。从形式上对以往的授课进行改变,这就需要老师和同学都必须对课本有非常深入的了解,仅仅预习是不够的。所谓参与式教学就是要让学生参与到课堂中来,并不是以前老师在讲台上说同学在讲台下听这种完全没有交流没有互动的授课模式。同学要经过对授课内容的了解,经过思考提出自己的问题,老师则通过解答这些问题来有针对性的解决每个同学遇到的问题,让课堂变得有活力。除此之外课堂还要体现学生的主体性,以学生的视角为主,从学生的问题出发,让学生主导课堂,让学生有充分的思考空间,这就需要老师发掘和培养学生独立思考的能力,才能发挥出参与式教学的特色,否则课堂会陷入一种混乱的状态,老师既不能主导课堂,学生也没有学习和思考的动力,那样不是参与式教学的目标。
三、通过实验让理论联系科研,联系生产
实验在高分子化学教学中有非常重要的作用,首先可以通过实验让学生对生涩难懂的理论知识有直观的了解,对于已经学到的理论知识有验证的过程,也可应通过实验的动手操作过程增加同学对高分子化学的兴趣。除此之外,也能通过复杂的高分子化学实验来让学生观察高分子材料的外观特征,以及各种物理和化学变化在高分子材料上的感官表现,增加同学对高分子材料的熟悉程度。也可以安排同学进行独立的实验设计、实验实施和实验总结,提高他们的独立操作能力,也能最大限度的激发他们的创造力。 教学实验不应当停留在实验室,当有些非常复杂的实验或者对操作技术和实验设施设备要求比较高,在教学过程中无法进行实际操作的时候,可以通过多媒体技术进行实验教学。不管是图片、动画还是视频资料,都可以作为多媒体实验教学的教学工具,这样不仅可以立体的展现教学内容,还能通过多媒体的表现形式吸引同学的注意力,抓住同学的注意力,为实际的教学工作提供服务。这就需要老师有丰富的教学资源和实际操作技术,最好的情况是老师们可以按照自己的教学需求编制自己的多媒体实验教学内容,开展多种形式的教学工作。 作为实验教学,可以适当安排一些开放式实验教学。让学生根据自己所学的知识,查阅相关资料自行设计实验主题,在老师的协助下完善实验方案,同学之间按照兴趣和能力自由分组、自主选择实验设备和实验仪器,在老师的指导下,按照实验方案独立完成实验,并书写实验报告,这样可以通过独立操作实验锻炼学生的独立思考能力,动手操作能力,实验组织能力和团队合作能力。
四结束语
在金属材料工程专业高分子化学教学改革中,通过理论联系实际注重学以致用,提高学生对高分子化学课程的兴趣和学习积极性,通过参与式教学提高学生在课堂的参与程度并丰富参与方式,还能培养学生发现问题、独立思考问题和语言表达能力,通过实验教学培养同学对待科学严谨的态度和操作实验的能力,为我国将来的高分子化学的科研和实际生产培养扎实有用的人才。
参考文献
[1]陈传祥.金属材料工程专业高分子化学教学改革探索[J].《化工高等教育》,2007.(2).
[2]庄启昕,郑安呐,李欣欣,钱 军,李 慧,韩哲文.体现工科特色的高分子化学教学探索与实践.高分子通报,2008(11).
[3]高喜平,陆昶,姚大虎等.浅谈高分子化学实验的教学 改革[J].《化工时刊》,2011,25(3).
材料化学教学范文第4篇
了解金属的物理特征,能区分常见的金属和非金属,认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用;了解常见金属的特征及其应用,认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性;知道生铁和钢等重要的合金。
通过比较学习,帮助学生形成获取信息和处理信息的能力,并构建出与金属材料相关联的知识体系。
通过资源共享,激励学生的合作参与意识;通过对金属物理性质与用途关系的学习,使学生体会到学习化学的价值。
重点和难点:
重点:认识金属物理性质的相似性和差异性。
难点:如何合理开发金属物质的用途。
实验准备:
教师:镁条、黄铜片、纯铜片、纯锡、硫磺等。
学生:易拉罐(铝镁合金)、带封口的娃哈哈塑料瓶、焊锡、铁锅碎片、不锈钢制品以及自主选择的其他材料。
课时安排:
2课时
教学过程:
教师活动
学生活动
教学意图
(第一课时)
创设情境
1912年,英国斯科特探险队的船只,在去南极的途中,因天气十分寒冷,可是用于取暖的煤油却漏光了,以致探险队员全部冻死在南极冰原。原来装煤油的铁桶是用锡焊接的,而锡却莫名其妙地化为了灰尘。1867年冬天,俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖,一夜之间不翼而飞,留下了泥土一样的灰色粉末。
采撷短小、精致的历史故事,点燃学生的学习热情!
听了上面两个小故事,你能猜出产生事故的原因吗?
在日常生活中,你碰到过类似因为不恰当使用金属而导致的尴尬事吗?说出来听听。
现在,你最想知道哪些关于金属材料的知识?
生活中处处有化学!
及时整理。
活动探究
现在,你知道金属材料具有哪些共同的物理性质吗?
金属材料和非金属材料在物理性质上的差异:小组协商选择你认为有价值的金属和非金属材料,自己确定研究方案,从光泽、硬度、导电性、导热性、延展性、熔点等多方面进行比较。
知识共享
在日常生活中,你经常用到哪些金属材料?你能设计出更别致的用途吗?有兴趣的同学,请你走上讲台,为我们做一次精彩的演说!现在,你知道金属材料的物理性质和用途有哪些关系了吗?
变讲台为师生共同拥有的活动舞台。
归纳整合
通过本节课的研究,学到了哪些知识?有什么全新的体验?请同学们说说。
(第二课时)
师生交流
要把“神舟”5号飞船(如图)送入太空,就需要推力很大的宇宙火箭,并且要求火箭的飞行速度达到每秒8公里以上才行。在这样快的速度下,火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。与此同时,当火箭发动机工作时,还要喷出几千度的高温气流,这样一来,火箭尾部就得承受摄氏四千度以上的高温。(
适时应用STS渗透教育。
结合教材表8-1,谈谈你的想法。
事实上,目前已制得的纯金属只有90余种。由于科学技术的日新月异,仅有的这些纯金属已经远远不能满足工农业生产和国防技术现代化的需求。因此合金材料应运而生。
自然过渡。
活动探究
合金材料与纯金属材料在物理性质上的差异:小组协商选择你认为有价值的合金材料与纯金属材料,自己确定研究方案,从光泽、颜色、硬度、熔点等多方面进行比较。
现在,你知道合金材料有哪些优良的物理性能了吗?
拓展探究
设计与辩论:综合考虑飞行中火箭的实际情况:①设计出制造火箭外壳所用材料的物理指标;②公开辩论所设计物理指标的可行性。
在应用中更深刻地领会知识。
归纳整合
通过本节课的研究,学到了哪些知识?有什么全新的体验?请同学们说说。
教学反思:
材料化学教学范文第5篇
教学目标:
1、知识与技能
1)认识金属材料与为类生活和社会发展的密切关系
2)了解常见金属的物理性质及合金的特点
3)了解物质的性质与用途的关系
2、过程与方法
1)学习运用观察、实验等方法获取信息
2)学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。
3、情感态度与价值观
1)进一步培养对生活中化学现象的好奇心和探究欲、激发学习化学的兴趣。
2)树立事物是普遍联系的观点,逐步形成合理使用物质的观念。
教学重点:
金属材料的物理性质,物质性质与用途的关系
教学难点:
培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。
教学方法:
实验探究多媒体
教学课时:一课时
教学过程:
情景导入:
通过多媒体展示各种金属材料的图片,从而导出课题
讲授新课
一、常见的金属(板书)
展示:常见的金属找出金属共有的物理性质
小结:金属的物理性质:
1、具有金属光泽,有导电性,导热性,良好的延展性
2、铜是紫红色,金是黄色
3、常温下液体的金属是汞
阅读P-3表8-1,讨论并回答下列问题:
1为什么菜刀,镰刀,锤子等用铁制而不用铅制?
2银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜而不用银制?
3为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制的
话,可能会出现什么情况?
4为什么有的铁制品如水龙头等镀铬?如果镀金怎么样?
思考:通过以上讨论:你可得出哪些结论?
(从决定物质用途,要考虑哪些因素)
小结:1是否具有符合这种要求的性能
2价格是否合适
3是否美观
4是否便利(质量,体积)
5是否对人和环境有影响
讨论:资料--金属之最
1、地壳中含量最高的金属元素?
2、人体含量最高的金属元素?
3、导电导热最好的最高的金属?
4、熔点最高的金属?
5、熔点最低的金属?
二合金(板书)
1、定义:一种金属与其他一种或几种金属(或金属跟非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。
2、常见的合金:铝合金、
生铁与钢都是碳和铁的合金
实验探究1:合金和纯金属性质的对比
*
讨论:通过以上对比实验,可得出什么结论?(从颜色,硬度方面)
实验探究2:合金和纯金属熔点大小的对比
*
讨论:通过以上对比实验,可得出什么结论?
2
3、了解常见的合金的性能
3
阅读:(1)课本P-6页表8-2的内容
(2)关于钛合金的性质和用途
课堂练习:钛和钛合金是21世纪的重要金属材料,它们具有优良的性能,如熔点高,密度小,可塑性好,机械性能好,抗腐蚀能力强,钛合金与人体很好的“相容性”。根据它们的主要性能,不合实际的用途是()
A、用于核潜艇设备的制造;B、用于制造航天设备;
C、用来做保险丝;D、可用来制造人造骨。
总结:略
作业:新学案
教后:
课题二金属的化学性质
教学目标:
1、知识目标
1)知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应
2)初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应,以及与盐溶液的置换反应,能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。
3)能用金属活动顺序表对有关的置换反应进行判断,并能利用金属活动顺序表解释一些与日常生活有关的化学问题。
2、过程与方法
1)认识科学探究的基本过程,能进行初步的探究活动。
2)初步学会运用观察、实验等方法获取信息,并能用图表和化学语言表达有关信息。
3)初步学会运用比较、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。
3、情感与价值观
1)激发学习化学的兴趣
2)培养勤于思考、严谨求实、勇于实践的科学精神。
3)了解化学与日常生活和生产的密切关系
教学重点:
金属活动性顺序
教学难点:
对金属活动性顺序的初步探究
教学方法:
实验探究多媒体
课时:一课时
教学过程:
复习提问:
什么是金属材料?金属材料有什么共同性质?
情景导入:拿破仑的故事
在拿破仑时期。一次宴会上,皇宫贵族们为了显示自己地位的高贵,都选用金制、银制的餐具。惟独拿破仑用的是铝制的餐具,你知道这是为什么吗?(当时拿破仑已经是一国元首。)
讲授新课:
一、金属与氧气的反应
1、在常温下,镁和铝可以和氧气反应
2Mg+O2=====2MgO
4Al+3O2=====2Al2O3
高温
2、在高温时,铁和铜也可以和氧气反应
高温
3Fe+2O2====Fe3O4
2Cu+O2====2CuO
3、金在高温时也不能与氧气反应
结论:镁和铝比较活泼,铁和铜次之,金最不活泼
二、金属与酸反应
〔活动与探究〕金属与酸反应
反应的化学方程式
现象
金属
无明显现象
铜
Fe+2HCl====FeCl2+H2
有少量气泡产生
铁
Zn+2HCl====ZnCl2+H2
有较多气泡产生,
反应较剧烈
锌
Mg+2HCl====MgCl2+H2
有大量气泡产生生,金属溶解,反应剧烈
金属溶解,反应剧烈
镁
(A组)稀盐酸
(A组)稀盐酸
四位先生的表情:
结论:金属活动性Mg>Zn>Fe>Cu
〔活动与探究〕铁、铜、银的金属活动性顺序
原理:活动性强的金属能把活动性弱的金属从它们的化合物溶液中反应出来
实验
现象
化学方程式
1、铁钉浸入硫酸铜溶液中
溶液蓝色变浅,铁钉上附着一层红色固体
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
2、铜丝浸入硝酸银溶液中
铜丝上附有白色固体
Cu+2AgNO3==
Cu(NO3)2+2Ag
3、铜丝浸入硫酸亚铁溶液中
无明显现象
无
思考:通过实验1、2、3,你可分别得出什么结论?
能否据此得出铁、铜、银的金属活动性顺序?
回
答:实验1说明铁的活动性强于铜。
实验2说明铜的活动性强于银
实验3说明铜的活动性弱于铁。
结论:金属活动性顺序为铁>铜>银.
三、金属活动性顺序
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
金属活动性由强逐渐减弱
思考:你能看出以下反应有何特点?
Mg+2HCl====MgCl2+H2
Zn+2HCl====ZnCl2+H2
Fe+2HCl====FeCl2+H2
Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag
单质
化合物
化合物
单质
四、置换反应
定义:
由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换反应。
表达式:
置换反应A+BC==B+AC
反应类型的比较
化合反应A+B+……==AB……
分解反应AB……==A+B+……
置换反应A+BC==AC+B
判断:由单质和化合物反应,生成另外的单质和化合物的反应是否叫置换反应?
回答:不是,例如:
S+2KNO3+3C==K2S+3CO2+N2
金属活动性顺序的应用
1、位置越靠前,活动性越强
2、位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢
3、位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来
练习:1、下列物质能否发生化学反应?写出能反应的化学方程式并判断它们是否为置换反应。
(1)银和稀盐酸(2)锌和硫酸铜
(3)铜和硫酸锌(4)铝和硝酸银
2、黄铜(含锌和铜)与黄金的外观很相似,你能利用金属的化学性质采用两种方法来鉴别它们吗?
回答:用火烧变黑的为铜,2Cu+O2===2CuO
放入稀盐酸中,有气泡产生的是黄铜,
Zn+2HCl==ZnCl2+H2
↑
放入硝酸银溶液,能置换出银的为黄铜,
Zn+2AgNO3===Zn(NO3)2+2Ag
作业:新学案
教后:
课题三金属资源的利用和保护
教学目标:
1、知识目标
1)知道一些常见金属如铁、铝、铜等矿物,了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。
2)会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。
3)了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。
4)知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。
2、过程与方法
1)通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息
2)能主动与他人进行交流与讨论,逐步形成良好的学习习惯和学习方法。
3、情感与价值观
1)增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。
2)逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。
教学重点:
铁的冶炼,有关化学方程式计算中的杂质问题计算,铁锈蚀的条件及其防护,合理利用金属资源的意识。
教学难点:
1、对铁锈蚀的条件及其防护措施的初步探究
2、有关化学方程式计算中的杂质问题计算。
教学方法:
实验探究讲练结合多媒体
课时:二课时
教学过程:
第一课时
情景导入:
展示各种矿物的图片,从而导入课题
讲授新课
一、金属资源概况(板书)
不同种类的金属在地壳中含量
二、铁的冶炼(板书)
1、铁的冶炼史
2、铁的冶炼
[探究与活动]铁的冶炼
讨论:如何将铁矿石炼成铁?以赤铁矿为原料可能使用的方案:
方案一:加热使Fe2O3发生分解反应
方案二:找寻一种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O”
方案评价:
方案一:要使Fe2O3分解,需较高的温度;又因为铁在高温下易与空气中的氧气反应,要使Fe2O3分解还须在非空气氛围中进行,成本太高。
方案二:比较切实可行,
讨论:选用什么物质才能使Fe2O3失去“O”呢?
高温
讲解:H2、C、CO等都符合条件,考虑经济效益等因素,一般选用C或CO
反应原理Fe2O3+3CO==3CO2+2Fe
多媒体演示:一氧化碳还原氧化铁实验
多媒体演示:高炉炼铁过程。
三、有关杂质问题的计算
讲解:课本例题
分析:本题是有关化学方程式的计算,但化学方程式表示的是纯物质之间的数量比,而不表示不纯物质之间的数量之比。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量,必须先换算成纯物质的质量,或先算出纯物质质量再换算成不纯物质的质量。
解题过程:见课本
课堂练习:课后习题第4、5题
总结:略
作业:新学案
教后:
第二课时
情景导入:
资料一:据有关资料报道,现在世界上每年因腐蚀而报废的
金属设备和材料相当与年产量的20%----40%。
资料二:矿物的储量有限,而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量,并目前这些金属的消耗速度,有人估计一些矿物、可供开采的年限如下图所示(不包括今后新探明的矿物储量,一些国家的金属储备和金属的回收利用等)。
讲授新课
讨论:1、金属腐蚀可给我们带来哪些灾害?
2、金属资源短缺对人类社会发展意味着么?
四、金属资源保护
1、金属的腐蚀
[活动与探究]:金属锈蚀的条件:
讨论:1、它们生锈的先后顺序如何?你能分析其中的原因吗?
2、铝与氧气反应生成氧化铝能起到保护里层的作用。那铁锈能否也能起到保护里层的铁?为什么?
说说看:你了解铁制品腐蚀的条件,那你对铁制品的防护有什么好的建议或意见?
2、金属的防护
1、
①把铁制品放在非酸性的干燥环境中。
②为其穿一层耐腐蚀的外衣。
讨论:1、对于金属资源,除了采取防止金属腐蚀的措施外,还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢?
2、弃金属的回收有什么意义?
回答:
(1)可节约金属资源;
(2)由于金属冶炼需要在高温条件下进行,回收废弃金属并再利用可节约能源;
(3)降低金属制品的成本,可方便人们得到物美价廉的金属制品;
(4)可减少重金属对水体和土壤的污染等。
3、金属资源的保护
(1)防止金属腐蚀
(2)回收和利用废旧金属
(3)合理开采矿物
(4)寻找金属代用品
(5)物尽其用
总结:略