金刚石、石墨和C60教学案例分析（第1课时）

张云书

摘要：作者结合自己的教学实际，从学情和教情、教学目标、教学资源与设备、教学方法、教学实录、教学反思等六个方面对金刚石、石墨和C60的课堂教学案例进行了研究。

关键词：教学案例；教学实录；教学反思

文章编号：1008-0546（2017）04-0042-06 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.015

我曾经用这节课上过公开课，参加全市的“化学会”，当时用的是“高效课堂”的新教学模式再结合传统的启发式教学，目的是达到新旧教学方法的有机结合，主要是学生分组讨论和化学演示实验加分组实验，有效利用多媒体课件等，效果比较理想。

因为是“同课异构”，即把一个班学生平均分成两部分，由我和昭通市的一位名师分别上相同的内容，让听课的老师体会教学方法的不同，学生学习情况的不同，再做评价。课前我把学生平均分成四个小组，选出组长，围坐在一起，方便试验和讨论。

一、学情和教情分析

1.学情分析

经过前五个单元的学习，学生对化学已初步入门，知道元素符号、物质的分类、物质的组成等；会一些基本的技能，能设计简单的实验，然后进行观察、记录实验现象，根据实验现象思考，得出结论；会用不同的方法进行学习；还会用各种现代的媒体来查找资料等。但是三、四两个单元分子、原子、离子、化合价、化学式、化学方程式等抽象和记忆性的内容让学生最初对化学的兴趣减弱，所以这一单元是提升学生学习兴趣的又一个机会。

2.教情分析

我一直从事初中化学教学工作，这节课的目的是希望学生能在轻松、愉快的环境下达到本节课的教学目标，通过演示实验和分组实验，以及各组讨论等培养学生的动手能力、组内合作的意識、语言表达能力、逻辑思维能力。

二、教学目标

知识与技能目标

1、了解金刚石和石墨的物理性质和用途。

2、知道不同元素可以组成不同的物质，同一元素也可以组成不同的物质。

过程和方法目标

1、会对展示和演示的资料分析、归纳。

2、能认真观察实验现象，并会对现象分析归纳，总结出重要的知识点。

情感、态度和价值观目标

1、以发展的观点看待碳的单质。

2、树立物质的性质决定用途的观点。

三、教学资源与设备

仪器 ：多媒体、铅笔、玻璃、玻璃刀、学生电源、小灯泡、漏斗、铁架台、滤纸、小烧杯、玻璃棒、放大镜

药品：石墨、活性炭、木炭

四、教学方法

实验法，启发法，讨论法，观察法

五、课堂实录

[投影] 元素周期表

师：“在一百多种元素中，哪种元素是组成物质种类最多的？”

生1：氧元素。

生2：碳元素。

师：碳元素才是组成物质种类最多的一种元素，它不仅可组成无机物：CO、CO2、Na2CO3，还可组成有机化合物：蔗糖、酒精、甲烷等。况且我们的衣食住行离不开它所组成的各种化合物。那有C元素组合成的物质包括哪些物质呢？按照元素的存在形态，既可组成单质，又可组成化合物。本单元我们学习由碳元素组成的各种物质，包括单质和化合物。首先我们学习由碳形成的各种单质和由碳元素形成的各种氧化物。

[投影]第六单元 碳和碳的氧化物

设计意图：投影元素周期表，让学生大体了解组成成千上万种物质的元素，不外乎只有一百余种，而形成物质最多的为碳元素，教师纠正学生回答后，自然把学生引入本章的教学课题。

师：同种元素能组成不同种单质吗？要求抢答。

（学生马上讨论，然后举手回答）

生1：能，如P元素可形成红磷和白磷两种单质。

生2：氧元素可形成氧气和臭氧。

师：那C元素可形成哪些单质呢？

生3：金刚石和石墨。

师：很好！碳元素可形成金刚石和石墨，C元素还可形成C60等单质。这节课我们就来学习由碳元素组成的三种不同的单质：金刚石、石墨、C60。

[投影]课题1 金刚石、石墨和C60

1、能说出金刚石、石墨、C60、以及无定形碳的物理性质和用途；

2、能说出碳单质物理性质差别大的原因；

3、知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质。

设计意图：通过设问“同种元素能否形成不同种物质的单质”，将学生的思维引入了以前学过的知识：红磷和白磷，氧气和臭氧。因学生课前已经预习过本节课教材内容，自然能回答出由C元素可形成金刚石和石墨两种单质，进而引出本节课的标题。同时投影出本节课教学目标，让学生明确本节课所要学习的知识，做到胸中有数。

师：全班同学大声读一遍。

生：齐声朗读。

设计意图：全体学生朗读，不仅集中了学生的注意力，还加深了学生对本节课所要完成的学习任务的了解。

[投影]几颗精美的钻石、戒指、项链

（学生们都欢呼“哇！”）

[投影]石墨

（有学生们发出“哎！”表示叹气）

设计意图：投影出金刚石和石墨制成的各种图片，刺激学生的感官，加深对金刚石和石墨用途的理解，同时让学生初步会比较金刚石和石墨的差异。

[小品表演]我拿出一块玻璃，希望有同学能帮我划开，有个事先安排好的男同学，个子挺高大的，提着一把菜刀就上来，用力的划玻璃，但是失败，接着一个小男生拿着把玻璃刀上台，稍用力就把玻璃划成两块。

（学生观察完小品后，教室里响起了掌声）

师：玻璃刀才能将玻璃划开，说明什么？

生：说明玻璃的硬度较大。

师：玻璃刀的硬度如何呢？

生：因为玻璃刀能将玻璃划开，说明玻璃刀的硬度很大。

师：那玻璃刀的组成物质是什么？同学们预习课本，从课本中自己找出答案。

生：老师，我找到了，玻璃刀的成分是金刚石。

师：大家说对不对？

生：对。

师：让我们用热烈掌声祝贺一下。通过刚才的小品展示，我们知道了金刚石可作玻璃刀；通过前边的投影图片，我们还找到了金刚石还可做钻石。那为什么教材中，还提到了金刚石还可作钻探机的钻头，利用了金刚石的哪一点性质？

生：金刚石的硬度。

师：很好！通过实验证明，金刚石是天然物质中硬度最大的矿物之一，由于硬度大，故可用金刚石做玻璃刀、钻头、钻石。

设计意图：通过小品，让学生当一名演员，解决所学知识，这对培养学生的自主参与学习的能力有很大帮助。同时，其他学生通过观察，因结论来自于同伴的演示，更增大了对所学知识信任度，也激发学生学习化学的兴趣。从而完成金刚石硬度大的结论的教学。

[分组实验1]用铅笔在纸上划，观察颜色，思考为什么铅笔越来越短，纸张却没有被磨损？

师：刚才同学们用自己的铅笔在纸上划，结果划出一条横线，说明了铅笔芯的性质如何？

生：铅笔芯质软。

师：对，铅笔芯质软。那同学们再仔细观察一下，铅笔芯的颜色如何？

生1：灰色。

生2：深灰色。

师：铅笔芯是深灰色的。这通过刚才同学们观察石墨的图片可以得到印证。同学们思考一下，铅笔芯的成分是什么？

生：铅笔芯是由石墨组成的。

师：故我们得出石墨的一个用途，可用来制铅笔芯。同学们注意，铅笔的名称为“铅笔”，但不能狭义的理解铅笔的主要成分是“铅”，这是同学们切记的一点。那石墨有哪些性质呢？请同学们完成分组实验2。

[分组实验2]小刀削铅笔，摸铅笔芯，仔细体会手感

师：同学们用小刀削铅笔的过程中，我看到了部分同学已将铅笔芯削断裂了，说明什么？

生：说明铅笔芯质软。

师：同学们用手触摸一下铅笔芯，有什么样的感觉？

生：有滑腻的感觉。

师：通过这个实验，我们得出了石墨的质软、深灰色、滑腻感等几个重要的性质。那石墨还可用来做什么？

[分组实验3]连接桌面上的电路

师：刚才同学们连接了实验桌上的电路，打开开关，看到什么现象？

生：灯泡已经发亮了。

师：灯泡亮了，说明什么？

生：说明形成了闭合回路。

师：同学们仔细观察一下两根电极，猜测一下，两根电极是由什么材料组成的？

生1：因电极材料为深灰色，应该是由石墨组成的。

生2：刚才，我有意识用手触摸一下电极，有滑腻感，应该是由石墨组成的。

师：同学们太优秀了，能够用所学知识解决遇到的问题，真是出乎我的意料。说明石墨可用作电极，石墨还有什么样的性质？

生：石墨能够导电。

设计意图：三个分组实验，均由学生自己完成，不仅训练了学生的动手操作能力，也真正让学生成为学习的主人。实验过程中，调动了学生的多个感官参与到学习中来：用小刀切割玻璃或削铅笔，根据用力大小，可体会出金刚石的坚硬性和石墨的柔软性，用导线将两根石墨电极连接起来，锻炼学生的动手操作能力，体会了石墨具有导电的特性；用眼睛观察金刚石制成的钻石等图片、观察铅笔芯的颜色，自行得出金刚石的无色透明和石墨的深灰色；连接线路时，学生观察电极的颜色或触摸电极的滑腻感，不仅体会了石墨的质软，也感觉出了石墨具有導电性的特征。另外一方面，还培养了学生组内合作的意识。

[投影]讨论1：阅读教材106-107页，完成黑板上的填空。

[活动规则] 每组派一名同学上来抽签决定具体完成哪道题，然后组内讨论，再派一名同学上黑板书写，组内同学可以补充，然后相互评价。

生：开始兴奋，各组选派代表上台抽签，然后阅读教材，积极的讨论并推选出代表上黑板写出本组的答案，然后再评价其他组的答案，整个过程很急切，生怕出错。

师：及时表扬上台的同学很大胆，鼓励其他组赶快上台答题。

设计意图：用图表的方式让学生比较出金刚石和石墨物理性质和用途的差异，抽签答题时让学生在游戏中学习，增强趣味性；让学生上台填空是培养学生胆量；让学生评价其他组答案是培养学生的表达能力，当然以小组的方式竞争是培养学生的团队合作意识。

[投影]讨论2：金刚石和石墨的性质、用途，它们之间的关系？为什么都是碳的单质，差异会如此之大？

师：物质的性质与用途之间的关系是什么？

生：性质决定用途，用途反映性质。

师：同学答得非常好。用掌声鼓励一下自己。

（教室里再次响起掌声）

师：为什么都是碳的单质，差异会如此之大？

（有学生开始看书，发现教材上的插图，开始议论。）

[投影]金刚石和石墨的结构图

（学生开始议论纷纷）

师：从图像中，可知金刚石的结构如何？

生：金刚石为正四面体的空间网状结构。

师：石墨呢？

生：平面正六边形的层状结构。

师：这两种结构谁稳定？理由是什么？

生：金刚石稳定，石墨不稳定。正四面体的结构肯定稳定，而平面的层状结构不稳定。

师：正如我们建筑房屋，用砖块砌成正四面体结构房屋比较稳定。而用砖块砌成平面的层状结构，层与层之间容易滑动，若发生地震，肯定会发生倒塌。石墨的层状结构容易变形。从数学知识的角度分析，金刚石稳定，而石墨不稳定。

设计意图：让学生从微观结构图观察出金刚石、石墨的空间结构，可加深学生记忆金刚石和石墨的正四面体和石墨的平面正六边形空间结构的印象。知道结构决定性质，用启发式教学方法，可将学生的思维向纵深发展，培养学生从宏观到微观，从现象到本质的辩证唯物主义观点。结合用砖块修建房屋稳定性的讨论，得出石墨和金刚石结构的稳定性，学生容易接受。

[投影]讨论3：如果能，是什么变化？

师：能否把便宜的石墨变成价值连城的金刚石？

生1：不能。

生2：能。

师：这两种观点谁正确呢？

生：……

师：请各组同学相互讨论，并认真阅读教材，给出结论。

（各组开始议论，很多都认为不可能，因为金刚石和石墨物理性质和用途差异太大，但是有学生开始大胆地假设，于是讨论更激烈了，终于有学生发现资料“人造金刚石”，大家赶快阅读，于是学生开始假设，如果自己也能造出一颗金刚石就发财了，大家都笑了，心情很好。）

师：大家的结论如何？

生：可以，因为课本中有一段话，介绍了“人造金刚石”的资料。

师：很好！同学们讨论的很热烈，阅读也比较仔细，得出了石墨可以制成金刚石。今后，各位同学找到钱以后，我还等着你们将来制造出一颗金刚石送我呢！那石墨变成金刚石属于物理变化还是化学变化？

生1：肯定是物理变化，金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质。

生2：化学变化，金刚石和石墨是天差地别！

师（举起粉笔盒）：如果我这个盒子里装有一颗钻石，一粒石墨，有几种物质呢？

生（恍然大悟）：两种。

设计意图：复习物理变化和化学变化的定义，用到生活中解释问题，目的是让学生主动思考，大胆猜测，了解新科技，激发学习兴趣，增强学习的趣味性。

[投影]1 木炭、活性炭、焦炭、炭黑的图片及用途

[投影]2 讨论4：为什么木炭、活性炭有吸附性？由此性质可以得出什么用途？

[分组实验]用放大镜观察木炭的结构

（开始用放大镜观察桌面上的木炭，觉得挺好玩，都抢着看，说自己看到的现象。）

师：木炭表面如何？

生：疏松多孔。

师：疏松多孔，有何特性？

生：表面积很大。

师：表面积很大，吸附能力如何？

生：吸附能力很强。

师：这就是木炭、活性炭具有吸附能力的原因。

设计意图：让学生发现身边不起眼的东西的本质，学会用科学的眼光去看待身边的事物，知道木炭疏松多孔，从而明白为什么它具有吸附性。

[演示实验]让两个学生上台做演示——活性炭的吸附性：锥形瓶中装有红墨水，加几粒活性炭，摇匀，观察实验现象。

（很多学生举手，有两名学生直接跑上讲台了，于是就让他们做实验。下面的学生观察现象并提醒台上同学的操作注意事项，台上的同学认真的操作，台下的同学仔细观察并小声讨论，生活中木炭活性炭的一些用途。）

师：请台上学生做实验时要细心点，其他的同学仔细观察，思考讨论4。

生：红墨水的红色不见了。

师：如何解释？

生：活性炭表面积很大，吸附能力很强。能够将红色物质吸附到小孔里去了。

师：很好！我们便完成了木炭、活性炭吸附能力的性质的学习。

设计意图：让学生演示实验，培养学生的动手能力、胆量和观察能力，且复习了前面过滤的操作，从性质到用途，学以致用，让学生发现化学与生活的紧密联系。

[投影]C60、C70、C240、C540的結构，介绍科技新前沿

（学生们很感兴趣，充满好奇心。）

师：请有兴趣的同学课后下去查资料。

设计意图：简单介绍C60，让学生留点好奇心，下来查阅资料，同时也介绍科技前沿，培养学生的爱国情怀。

师：本节课我们学到了些什么？

生（学生开始回忆，各说各的）：……

设计意图：总结复习该节课所学知识，加深学生对所学知识的理解。

[投影]比一比“金刚石和石墨谁的用途更大？”

师：同学们在辩论时，注意双方的观点：一、二组观点为金刚石的用途大；三、四组观点为石墨的用途大。

生（开始各自围绕自己的观点举例说明）：……

师：请一、二组同学派一名代表举例说明金刚石有哪些用途？

生1：金刚石可作钻探机的钻头、钻石、玻璃刀。

生2：……

师：请三、四组同学派一名代表举例说明石墨的用途。

生1：石墨可作电极、铅笔、吸附剂。

生2：……

师：其实生活中金刚石和石墨各有各的用途。

设计意图：教师带领学生一起进行课堂反思，复习金刚石和石墨的性质、用途，变作业为辩论赛，增强趣味性。

（这时，下课铃声响了）

[投影]优美的诗词“铅笔”：

铅 笔

人们常把羡慕的目光投给钻石

我却要把欣赏的眼光留给铅笔

你没有钻石那样的坚硬和华丽

你朴实无华甚至略显黑色

但你有一颗柔软 简单的

能让电子一眼就穿透的心

你磨碎了

生锈的铁锁打开了

你磨细了

城市的电车动起来了

你磨短了

孩子们的知识增多了

……

（伴随着音乐结束本节课）

設计意图：下课铃声响后播送优美的诗词和音乐，既放松了刚才学生上课时绷紧的神经，又再次复习所学过的知识，达到两全其美之目的。

六、教学反思

课后，同行们给予了高度的评价。从大家的意见或建议中，我反思了本节课的成功之处：一是课堂气氛活跃；二是集中了学生注意力；三是学生思考问题的能力得到大大加强。我采用新旧教学方法相结合，结合多媒体课件的展示，圆满完成了教学任务。这节课我的主要体会是：

1.课题的引入吸引了学生的注意力

课题的引入一定要生动有趣，吸引学生眼球，但又得紧扣主题，较短时间内就要让学生明白本节课的教学内容。为让学生快速进入状态，让学生思维活跃起来，我用多媒体投影第一个问题，全班学生自由回答，立即就将学生的思维引入到教学内容的问题当中，即本单元的课题标题。紧接着投影第二个问题， “同种元素能组成不同的单质吗？”自然引出本节课的课题。接着，投影教学目标 ，让全班学生齐声朗读，方便学生明白本节课的教学任务，发挥了目标式教学的优点。

2.学生轻松的学到知识，课堂的趣味性较浓

通过小品，让学生用菜刀和玻璃刀划玻璃的滑稽表演，将学生逗得开怀大笑，激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂的学习氛围。通过投影钻石图片引入金刚石，让学生们眼前一亮，感叹它的漂亮与精美；投影石墨图片，让学生感到太丑，二者形成了鲜明对比。让学生惊讶于同种元素形成的单质物理性质差异之大。学生抽签完成教材中的题目，具有一定的吸引力，也增添了课堂的趣味性。当下课铃声响后，伴随着音乐，播放优美的诗词“铅笔”，既缓解了学生的学习压力，又陶冶了学生的情操，让学生感到学习知识是一种美的享受。

3.从实验活动过程中获得知识

化学实验切忌只是在投影上展示，这样学生印象不深刻，也不会很感兴趣，要投影出实验的内容、活动规则等，让学生清楚要做什么。我投影出三个分组实验的内容和规则，让学生明确要做什么实验。在探究为什么木炭、活性炭有吸附性的时候，我先让每组学生用放大镜观察木炭的结构，再让学生上台演示实验“活性炭的吸附性”，各组学生都能很好的完成实验、记录实验现象并分析原因，很快就掌握了所学的知识。

4.教学要关注学生能力的培养

我们不能只教会学生本节课的知识，更多的是教会学生学习的能力，所以教学过程中，我一直注重学生能力的培养。本节课涉及如下几种能力的培养：一是注重学生合作意识的培养，如教师设置启发性问题，学生积极思考并汇报思考的结果，这是师生间的相互合作；一个小组的学生演示完实验后，其他学生积极主动回答问题，这是组与组间的相互合作；针对一个问题，一个小组内同学相互间的讨论，最终得出所学知识的结论，这是组内学生之间的合作。二是注重学生动手能力的培养。无论是学生上讲台演小品，还是学生分组用放大镜观察木炭的结构，或是用活性炭吸附红墨水、用手感觉铅笔芯的硬度、在实验桌上完成电路的连接，均是学生自己动手完成的。三是注重学生口语表达能力的培养。幻灯投影出本节课的学习目标，让全体学生齐声朗读；辩论赛中“比一比，金刚石和石墨，谁的用途更大”观点的辩论；对某一个知识的教学教师提出“启发式”的问题，全班学生积极主动回答问题，这些均让学生的口才得到淋漓尽致的发挥。四是注重学生观察能力的培养。无论是学生通过投影观察金刚石、石墨的图片结构，还是直接观察铅笔芯的颜色，或是通过实验——活性炭吸附红墨水颜色的变化，还是连接电路灯泡的发光等方面都得到体现。五是锻炼了学生的胆量。演示实验，由学生上讲台演小品；辩论赛中双方针对各自观点发表辩论，都是为锻炼学生的胆量而设计的。

5.教学要紧密联系生活

“化学，即生活；生活，即化学”，整节课我都在渗透这个教学理念。让学生体会到化学与生活的紧密联系，提高学生学习的主动性、积极性，对所学知识才会感到亲切、自然，乐于接受。主要体现在三个教学环节：一是课堂练习这一教学环节。题中涉及了“金刚石、石墨的物理性质、用途；金刚石、石墨都是碳的单质，为何物理性质差异会这么大；能否把便宜的石墨变成价值连城的金刚石？”等一系列问题都是与日常生活知识紧密联系的。学生开始都不敢相信，但是仔细思考以后发现还真的理论上可行，于是都很兴奋。二是木炭、活性炭的吸附性这一教学环节。联系木炭、活性炭用于日常生活中除臭、除味、呼吸面具中的过滤器等，都与化学知识有关。三是投影“介绍C60、C70、C240、C540”科技前沿的教学环节。学生通过观察用途，联想图片，极大地激发了学生对新事物的好奇心和求知欲，培养了学生的爱国情怀。

6.师生关系的融洽在教学过程中非常重要

课后，老师们评价都比较高：一是学习达到了高效；二是师生关系融洽，自始至终师生都是在轻松、愉快的环境下进行学习，上课时展现了极强的亲和力，甚至有老师问我是不是这个班的班主任。真正让我的教学体现了“亲其师，信其道”的理念。

7.不足之处

体现在四点：一是时间把握不是很好。特别是分组实验和学生讨论占用时间较多，放开后没有及时收回来，导致后面教学时间稍微少了一些；二是课堂反思时没有强调重、难点；三是有些问题能否放到课后去讨论。如“石墨变成金刚石是物理变化还是化学变化？” 能否放在课后作业中，使占用课堂的时间就会大大减少。四是预习不到位的学生、基础差的学生或课后作业完成不好的学生达不到教学目标。

参考文献

[1] 人教社化学教材编写组.义务教育教科书化学九年级上册[M].北京：人民教育出版社，2012：106-109