自然科学基础教案.docx

1、自然科学基础教案自然科学基础教案自然科学基础教 案任课教师：王周植课程教材体系和特点一、教材的体系以人和自然为中心，从认识自然界的物质性、运动性着手，帮助人们认识自己，认识自然。第一章 回顾了自然科学发展的历史轨迹，重温了自然科学研究的一般方法，提出了当代自然科学所面临的重大问题。第二章、第四章 分别从自然界的物质性、运动性和生命与自然的关系客观地、综合地认识自然。第七章 阐述人与环境这一世界面临的紧迫问题。认识人类发展与自然环境的密切关系，树立起忧患意识，保护好自然环境。二、教材的特点(1)冲破原科学体系，力求综合、易学、破窄拓宽。(2)针对学员实际，注重人和自然的关系，弃虚求实。(3)适当

2、降低难度，体现高、新观点，除旧具新。第一、降低了计算难度。第二、密切结合学员的教学实际。第三、使用了开放式结构。第一章自然的探索学习目标和要求通过本章学习，了解自然科学的过去、现在和将来的发展趋势；知道自然科学的基本研究方法；了解自然科学、技术、社会与教育的关系。重点难点掌握观察、实验方法。重点有近代自然科学诞生阶段的三件大事；经典力学中牛顿最重要的成就；19世纪的三大发现等。一、教学导入本课程内容按照物质的发展规律，从低级到高级、从简单到复杂、从无生命到有生命、从运用到改造，将理、化、生、地的内容综合在一起。以包容性强、与人们的生活密切相关的课题，例如自然、地球、能量、生活、环境等来兼容素材

3、，并加以定式化、组织化。以使我们了解自然科学的发展简史、自然科学的基本原理与实际应用，学习一些自然科学的研究方法，并能动地改造环境，使之协调。二、讲授新课本章首先阐述了自然科学发展的历史轨迹，介绍了古代和近代自然科学的发展，进一步说明现代科技发展的趋势；然后介绍了自然科学研究和学习的基本方法，主要是实验的方法；如何设计实验和实验结果的整理与总结；最后介绍了科学教育中人们关注的问题，以及科学、技术、教育与社会之间的密切关系。第一节自然科学发展的历史轨迹通过学习了解历史上的重大发明、发现；著名科学家的贡献，自然科学的诞生和发展；20世纪科技发展的特点和科学技术的巨大作用。本教材把自然科学的发展分为

4、三个阶段：古代（古代自然科学）；近代（近代自然科学的发展）；现代（现代科学技术的发展趋势）。选择一部分重大的、划时代的人物的发明和事件写入教材。1、古代自然科学包括古代希腊、中国、印度和阿拉伯的科学，主要选择古希腊的自然哲学和我国古代四大发明为主要内容。1）古希腊的科学建立自然哲学：万物的本源是火（赫拉克利特派）；万物都由原子组成（原子论派）2）古代中国的科学技术四大发明：造纸、印刷术、指南针、火药。2、近代自然科学的发展选择了一些对科学成果和在科学方面有伟大贡献的标志，从而标志着自然科学已经从自然哲学中分化出来，成为一门独立的科学，并继续发展分化成物理学、化学、生物学。各门自然科学分支。1）

5、诞生阶段的三件大事：哥白尼的太阳中心说（天体绕转、布鲁诺、伽利略）、哈维的血液循环（比利时医生维萨里的人体构造，塞尔维特、哈维）、伽利略的科学成果（近代科学之父，落体定律和抛物体运动规律）。2）近代自然科学的发展物理学：天文学与力学 经典力学：牛顿的万有引力定律和运动三定律，开普勒的太阳系行星运动规律 光的波动理论：惠更斯的波动说 热力学的建立和能量守恒原理的发现： 电磁学的辉煌成就：化学：炼金术、炼丹术、采矿、冶金、药物工艺等 表现在化学科学（波义耳）、燃烧的氧化学说（拉瓦锡）、科学原子论的确立（道尔顿）和化学元素周期律的发现（门捷列夫、迈尔）及有机化学的建立（维勒的尿素人工合成）。生物：细

6、胞学说的建立（伯特胡克）、生物进化论的确立（华来士）其中：细胞学说、达尔文进化论、能量守恒和转化定律一起誉为19世纪三大发现。3、现代科技发展趋势1）科学技术经历了全面空前的革命（物理学领域、化学领域、生物学领域）2）科学走向新的综合3）科学技术的巨大作用第二节自然科学研究的基本方法观察和实验通过学习，认识获得自然科学的知识需要通过观察和实验两种方法，它们是进行科学研究和学习的基本方法。1、选题、实验计划的制订科研选题：调查研究作开题报告，请专家评审和获得经费支持制定工作方案和实验计划实验计划：确定实验目的、明确指导理论、选定实验方法步骤、配备实验器材、实验记录、结果处理2、观察、实验方法观察

7、：定性观察和定量观察、直接观察和间接观察实验：直接实验（准备阶段、实施阶段、实验结果）、模拟实验3、观察、实验结果的整理和总结都是科学实践活动，是人类三大革命实践活动之一。1）逻辑思维（理论思维）注意：概念、判断、推理的异同2）逻揖思维的基本方法比较-分类法、分析-综合法、归纳-演绎法3）直觉和灵感4）数学方法5）假说及其检验实验一 第三节 科学、技术、社会与教育（STS）对这节的学习，要注意搞清科学教育的内涵，以及当前科学教育的主要内容：关注当代人们面临的重要问题，如能源问题、环境问题、信息技术等。主要讲科学教育要和当前的社会发展、社会生产和生活紧密结合起来。1、世纪之交人们关注的问题1）能

8、源三次产业革命：蒸汽时代（蒸汽机）电气时代（电能）电子时代（核能）2）环境全球性环境问题：南极臭氧空洞急剧增大、气候变暖造成南极冰大量龟裂、海平面上升、热带森林大量被伐、全球出现持续性气候异常。3）信息是当今世界科技浪潮的主流，并被认为是最重要的战略资源和财富，是科技、经济和社会发展的基础。2、科学、科学教育1）科学科学活动包括三个基本要素：探索、解释、检验；2）科学教育内涵：科学知识、科学精神、科学态度与科学方法本章小结1、自然科学发展的历史轨迹：古代自然科学、近代自然科学的发展、现代科技发展趋势2、自然科学的基本研究方法：观察和实验3、科学、技术、社会与教育：世纪之交人们关注的问题、科学技

9、术与理科教育重点要掌握现代科技发展趋势，观察、实验方法，实验结果的整理和总结。教学方式：讲解与学员自学相结合作业：形成性考核作业作业1第一章第二章自然界的物质性学习目标和要求：这一部分的学习要求是：掌握和理解太阳的结构、太阳系的九大行星，地球的形状和大小、地球的外部圈层、地球的内部圈层，以及海陆分布、陆地的形态。对恒星、银河系、地球的超外圈磁层、地球表层、海洋的形态作一般的了解。而对地球的起源、地球的演化，地表形态的变化的内容这次不作教学要求。重点难点：重点掌握地球自身的圈层结构上，包括从外部圈层到内部圈层各个层次的特点，最后回到地球表面。一、教学导入在这节课上我们学习有关地球的知识，即地球的

10、基本状况及其运动。包括两大部分：一是“地球概况”，二是“天体的运行”。在教材上分别是第二章第一节和第三章第二节。地球是人类的家园，我们应该认识地球，懂得日常生活中的种种自然现象往往都与地球的状态有关。这部分内容是地球的基本状况。学习中可以遵循由外到内、由表及里的方式，首先是了解地球在宇宙中的位置，从宇宙、银河系、太阳系到地球逐一认识，在对地球起源简单了解后重点放在地球自身的圈层结构上，包括从外部圈层到内部圈层各个层次的特点，最后回到地球表面，因为这与人类密切相关。二、讲授新课第一节地球概况1、地球在宇宙中的位置 在学这部分内容时，必须懂得天体系统，即宇宙银河系太阳系地球这一由大到小的组成系统。

11、关键在于几个概念的理解：首先了解宇宙这一概念，宇宙是天地万物，是一切存在的总称。宇宙是物质世界，在空间上无边无际，在时间上无始无终，是空间和时间的统一。随后应了解恒星的概念和性质，其中恒星的光度和亮度是个难点，要搞清两者间的差别。恒星的光度指恒星本身的发光程度，即它表面发光量的强弱，用绝对星等表示；亮度是指在地球上的受光强度，即肉眼所见恒星明亮程度的大小，用视星等表示。应该有对银河系的认识，太阳就是其中的一颗恒星。可以对照教材上36页上“银河系的结构”图来认识银河系的特征，同时要搞清太阳在其中的位置。银河系的形态是如同铁饼状的圆盘体，中部较厚的部分称为核球，四周较薄，叫作银盘。太阳位于银盘的一

12、个旋臂上，距银心有一段距离。3、太阳及九大行星 这是本节的第一个重点内容。要求记住的是太阳外部的三个圈层，记住九大行星的名称和相对位置。太阳外部是指太阳大气，由三个圈层组成，即光球、色球和日冕。底层为光球，最外层是日冕，中间是色球。人们所见到的太阳实际上是光球，强烈的光辐射就是从这一层发出的。而色球和日冕由于亮度远小于光球，是不容易见到的，这反映了不同圈层的性质差异。太阳是地球能源的真正来源。这三个名称和相对位置要求掌握。学习九大行星时要求掌握地球在九大行星中的位置和相对大小，请参看教材上39页“太阳系的组成图”和“太阳系九大行星的几个参数表”。要求分别认识类地行星和类木行星在位置和特征上的差

13、异。太阳系中的类地行星除了地球外还有水星、金星和火星，它们是地球的近邻，其特点与地球类似。这四颗行星距离太阳较近，它们的体积小、质量小、密度大、表面温度高，同时自转速度慢、卫星少。类木行星则相反。行星的运动规律有近圆性、共面性和同向性，即行星运行轨迹几乎近于圆形，所有行星公转轨道面大体在同一平面上，并且绕太阳公转的方向都与太阳自转方向一致。在回答“太阳系的组成和特征”的问题时，要分别加以说明：太阳系的组成是太阳以及行星、卫星及彗星、流星和星际物质，主要是太阳和九大行星；其质量的绝大部分集中在太阳上，光和热也来源于太阳。行星中有九大行星，包括类地行星和类木行星。太阳系的特征是以太阳为中心，行星、

14、卫星及彗星、流星和星际物质环绕太阳公转。太阳系大体上是个球体。此外九大行星中的位置要求掌握并能填绘在图上，如水星离太阳最近，地球离太阳第三位远，金星和火星是地球的近邻。3、地球形状和大小 在学习这一内容时，要抓住两点：一是要知道地球的形态，即简单讲是球形，具体讲是椭球体，准确描述应为“梨状体”，并识记住地球的半径数据，它的平均半径是6371千米。二是应该认识地球特征的意义，即距太阳距离适中、球状的形态、巨大的质量和体积所起的作用等，这是地表自然环境产生的基础，也是生命产生和维持的必要条件。这一距太阳适中的距离不致使地球如水星那样受太阳光过大的辐射，也不是远离太阳，能得到充分的太阳光，在地球表面

15、形成了适宜的温度，这对生命圈的出现十分重要。木星、土星等外行星因离太阳较远，所受到的太阳光照和辐射热就要微弱的多。地球的体积和质量适当。从绝对量看地球质量仍是巨大的，足以形成强大引力避免地表大气逸散到外层空间，形成了对生命至关重要的大气圈。另一方面地球的质量不是过于庞大以至保持太厚的大气和太多的有害气体。地球是一个球体并有快慢适当的旋转，这一适度的旋转速率使地球原始物质产生分化，形成地球的圈层构造，出现了大气圈、水圈和岩石圈等，造成地球的磁场，并导致地球上的昼夜交替现象，使地表热量平衡，有利于生物正常生存。球状的形态使地球各处太阳高度不同，造成热量的带状分布和自然现象的复杂多样。4、地球的外部

16、圈层 这是这一节的第二个重点，尤其是外部圈层与人类生活密切相关。要求掌握概念、组成和作用。先搞懂同心圈层的概念，这有助于对地球圈层的总体结构的理解。所谓同心圈层是指以地心为共同球心，但物质成分和物理性质有很大差异的圈层。请参看教材上44页上“地球的圈层结构示意图”，以固态的地球表面为界，它以外部分是外部圈层，以内部分称为内部圈层。地球的外部圈层如教材上44页“地球外部圈层示意图”所示，是由大气圈，水圈和生物圈组成的。大气圈存在于整个地球外层，是由气体组成的；水圈指连续包围地球表面的水层，包括液态、气态和固态水。这三大圈中应着重学习大气圈，特别要认识其中最低层是对流层，参看教材上45页“大气垂直

17、分层”图，该层与人类的生活有关：如天气现象就发生在对流层；水圈中的气态水、生物圈的范围也与对流层有关。因紧靠地面，对流层受地球引力最大，大气密度也最大，约占大气圈总质量的七、八成，并集中了大气中绝大部分的水汽，成为一切天气现象的活动场所。由于地面各处受太阳热辐射能等不同影响，造成大气气温、密度、压力等的差异，形成上升下降的对流，引起风、雨、雪、云等各种天气过程的发生。要认识到：外部圈层中大气圈、水圈、生物圈既相互区分又紧密相关，是相互渗透和相互作用的。5、地球的内部圈层 这部分内容是有一定难度的。要求理解内部圈层的组成和特征。内部圈层如教材上47页“地球的内部圈层”所示，包括地壳、地幔和地核三

18、个同心圈层。最外部是地壳，地心部分称为地核，其间为地幔。各自又可分为两部分。要认识这三者的含义，尤其是各自的特征。在内部三圈层中地壳部分很重要，这是因为与人类生活有很大关系，如地震现象就发生在地壳中，矿产资源也主要蕴藏在地壳中。地壳也是人类对地球内部相对了解最为详尽的部分。要求认识地壳本身的差异性，即空间分布上陆壳和洋壳的区别，内部结构上又有硅铝层和硅镁层的区别，要搞清其厚度、组成和成分上的差别。大陆型地壳是双层结构，上为硅铝层，下为硅镁层；大洋型地壳则仅有硅镁层，是单层结构。地幔部分中较为重要的概念是上地幔中的软流圈，具有柔性，并有重要的地质意义；其上部统称岩石圈，即包括地壳和上地幔顶部，为

19、坚硬的岩石所组成，板块构造理论所说的板块就是指由岩石圈划分而成的不同块体，并与地幔对流有关。因此在分析“内部各圈层的物理成分和物理性质有何特点”的问题时，就应该说明地球内部圈层中地壳上层为硅铝层，下层为硅镁层，平均厚度35千米，大陆地区厚（双层结构），海洋地区薄（单层结构），质量占全球极小部分，密度小；地幔的成分中，上地幔除硅和氧外，铁和镁的成分增加，下地幔则铁和镍增加，地幔质量占全球约7成，密度向内逐渐增大；地核中外核为铁、硅、镍等物质构成，内核由铁和镍构成，质量占全球3成，密度极高。6、地球的表面形态 在学习这一部分时，有两个方面的内容：一是了解海洋和陆地的含义和分布，需要知道地球表面以海

20、洋为主，海洋面积占有突出的优势，约占地球表面的七成；由于地球表面海洋和陆地面积相差悬殊，在任何半球上海洋面积都比陆地大。二是理解海洋和陆地的形态，特别是陆地部分，需要了解大陆的组成和陆地的地貌类型。世界大陆分为六个大陆，即亚欧大陆、非洲大陆、北美洲大陆、南美洲大陆、澳大利亚大陆和南极洲大陆。陆地地貌有五大类型组成，包括高原、平原、山地、丘陵和盆地。以上这些是有关“地球概况”这一节内容的一些要点。在这一节中，涉及的知识点较多，除了上述几点外之外，还有其它一些内容，特别要重视专用名词的概念和分类。这一部分名词概念很多，分类也很重要。7、本节重点提要：太阳大气的三个圈层：光球、色球和日冕类地行星组成

21、：水星、金星、地球、火星类地行星特点：距离太阳近，体积小、质量小、密度大、表面温度高行星的运动规律：近圆性、共面性、同向性同心圈层：地心为共同球心，但物质成分和物理性质有很大差异的圈层地球的外部圈层：大气圈、水圈、生物圈组成地球的内部圈层：地壳、地幔、地核三个同心圈层地壳：空间分布区别陆壳、洋壳 内部结构区别硅铝层、硅镁层宇宙：是天地万物，是一切存在的总称。宇宙是物质世界，在空间上无边无际，在时间上无始无终，是空间和时间的统一大陆组成：亚欧大陆、非洲大陆、北美洲大陆、南美洲大陆、澳大利亚大陆和南极洲大陆陆地地貌：包括高原、平原、山地、丘陵、盆地第二节自然界的物质1、物质的组成和结构 重点：（1

22、）物质组成和结构有关的概念 例如元素、单质、化合物、原子、分子、化合价、化学式等。 （2）物质结构（原子结构） 记住核外电子分层排布遵循的规律，用以画出120号元素原子的核外电子排布图。例如，19号元素原子的核外电子排布，19号元素核外有19个电子，第一层上最多有2个电子，第二层上最多有8个电子，余下9个电子因最外层不能超过8个电子，有1个电子排在第四层上，其核外电子排布为2881。2、物质的量和物质的量浓度 重点：（1）物质的量概念和计算 物质的量是一个物理量，单位是摩尔（mol）。 例如，1mol NaCl，1mol O，0.5mol H+ 1摩尔物质的质量称为摩尔质量 物质的量与质量的关

23、系： 物质的量（摩尔）= 或 n（mol）= 1摩尔的任何气体在标准状况（）下大约22.4升（L）。例题：用100ml某浓度的盐酸恰好跟6.5克锌完全反应，最多可能产生多少摩尔氢气在标准状况下，其体积有多少升解析：设氢气的物质的量为x（mol），体积为V（L） 求锌的物质的量n（Zn）= 0.1（mol） 写出化学方程式，并表示出有关物质间物质的量的关系Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2物质的量比： 1 2 10.1 n x列式计算得：x = 0.1（mol），体积V = 2.24（L）。 （2）物质的量浓度及计算 物质的量浓度是指在1L溶液中含有溶质的物质的量，用c表示。 c（mo

24、l/L）= 例题：求上述例题中，盐酸的物质的量浓度。 解析： 设盐酸的物质的量浓度为c（mol/L），物质的量为 n（mol）写出化学方程式，并表示出有关物质的量间的关系: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 物质的量比： 1 2 0.1 n列式计算得：n = 0.2（mol），c =2（mol/L）3、卤素的性质 重点：（1）氯气的化学性质 （2）卤族元素化学性质的递变及其与原子结构的关系 F2 Cl2 Br2 I2 ；F Cl Br I4、氧化还原反应 重点：用化合价升降和电子转移方向来分析氧化还原反应。 （1）从化合价升降来分析： 在化学反应中元素的化合价发生变化的，是氧化还原

25、反应。元素的化合价升高的，是被氧化，这种物质作还原剂；元素的化合价降低的，是被还原，这种物质作氧化剂。 （2）从电子转移来分析 若离子键有电子得失，给出电子的物质作还原剂；得到电子的物质作氧化剂。 若共价键没有电子得失，可以从电子对偏向发生变化、化合价变化来判断电子转移方向。例题：将氯气通入水中，生成盐酸和放出氧气。写出化学反应方程式，说明是否氧化还原反应。用两种方法来分析氧化剂与还原剂。说明哪种元素被氧化，哪种元素被还原？ 解析：写出化学方程式： 4e 0 -2 -1 0 2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2从化合价变化和电子转移方向分析：从化合价来看：氯元素从0价 1价，化合价降

26、低，被还原，氯气是氧化剂；氧元素从 2价 0价，化合价升高，被氧化，水是还原剂。从电子转移来看：氧原子把电子转移给氯原子，氯气是氧化剂；水是还原剂。5、氧族元素 重点：与卤族元素作对比，主要是硫与氯的比较。从跟金属跟氢气的反应来看，氯的非金属性比硫强。从原子结构来看，氯原子与硫原子核外电子层数虽相同，但氯原子的核电荷数大于硫原子，对电子的亲合力大，容易得电子，氯原子的氧化性因此比硫原子强。6、碱金属元素 重点：（1）钠的化学性质容易失去1个电子，有强还原性。 （2）碱金属元素性质的递变及其与原子结构的关系。核电荷数增加，电子层数增多，核对最外层电子的引力减小，失电子的倾向增强。7、溶液的酸碱性

27、 重点：（1）pH值与H+、OH之间的关系 pH =lgH+ H+OH = Kw （2）用pH值的大小判断溶液的酸碱性 pH 7 碱性 pH = 7 中性(3410)例题：有A、B、C三种溶液，A中H+ = 1103mol/L；B中H+ = 1105mol/L；C中OH = 1103mol/L，求这三种溶液的pH值，比较其酸性的强弱。解析： 求C溶液的H+H+OH = 11014（mol/L）2计算得：H+ = 11011mol/L求A、B、C溶液的pH值pH =lgH+计算得 A：pH = 3； B：pH = 5； C：pH = 11酸性顺序为A B C8、元素周期律和周期表 重点：（1）元

28、素周期律和周期表 元素的性质随着元素原子核电荷的递增而周期性的变化，这个规律称为元素周期律。 元素周期表是把已知元素按照原子核电荷增加的次序和元素的原子核外电子层结构的周期性变化排列起来，得到的表。 （2）从原子序数推测元素在周期表中的位置、性质，并画出原子结构示意图。 例题：19号元素在周期表中的位置、性质及其原子结构示意图。 解析： 位置位于第四周期IA族性质 为碱金属元素原子结构示意图 9、有机化合物 重点：（1）有机化合物的名称和类别；同系列和同分异构体 同系列：有一系列的化合物，它们结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，这一系列化合物称为同系列。 同分异构体：分子式相同，

29、结构不同的几种化合物。 （2）主要反应类型： 取代：例，甲烷氯化等 加成：乙烯加氢、加卤、加卤化氢、加水等 聚合：乙烯、氯乙烯等聚合 氧化：有机物燃烧等 消去：氯乙烷去氯化氢、乙醇脱水等10、分散系 重点：分散系的性质及应用 可分为三类：（1）粗分散系 分散质颗粒大，不稳定，固体分散质易沉降；液滴分散质易分层。 要使乳浊液稳定，可以加乳化剂。（2）胶体分散系 主要性质有丁达尔现象、电泳和凝聚作用等。当加入电解质或带相反电荷胶粒的胶体溶液，就会发生凝聚作用。例如可用明矾或三氯化铁净水。（3）分子分散系 若溶质为无机盐等，通常会出现沸点升高或冰点下降。利用冰点下降的性质可以使汽车冷却水箱防冻和获得

30、低温。第三节地球上的生物 一、什么是生物（概念） 凡是有生命的物体，都是生物。二、生物的基本特征 1、严整复杂的结构：要求能说明“一切生物体都是由细胞构成的。” 然 后参照教科书P135 图2-44 理解“从细胞 组织 器官 系统 个体的结构层次。 2、新陈代谢: 是核心。 1什么是新陈代谢？ 生物体时刻不停地与它们周围的环境进行着物质交换和能量转换，借以完成自身的不断更新，适应体内外的变化，这过程叫新陈代谢。 新陈代谢的两个作用-同化作用和异化作用的概念和相互关系。3、生长、发育和生殖 生长、发育和生殖的概念4、应激性和适应性 1应激性和适应性的概念2能举实例说明应激性和适应性。5、遗传和变异：概念 三、生命的物质基础 重点是组成生物体的蛋白质和核酸 1、蛋白质： 能讲清组成蛋白质的基本单位氨基酸。氨基酸的通式、肽键、多肽。 组成蛋白质的基本单位是氨基酸 二肽：二个氨基酸相互连接时，一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基缩合，脱去一份水，形成肽键，这个物质称二肽。三个氨基酸缩合，脱去两份水，称为三肽，依次类推。 多肽键：蛋白质分子由多肽链组成。蛋白质多样性形成的原因。.1由于氨基酸的种类、数量以及排列顺序不同，构成了蛋白质的多样性。