案例展示原子結(jié)構(gòu)

案例展示【案例信息】案例名稱：原子的構(gòu)成授課教師：史強（北京四中，中學(xué)高級）【教學(xué)設(shè)計】學(xué)校北京四中 授課赦師 史強授課時間 授課班裂 初三（使用的教材版本二人民教育出版社九年級《化學(xué)》（上冊）教學(xué)背景分析（一） 本課時教學(xué)內(nèi)容的功能和地位微粒觀建構(gòu)的哲學(xué)價值；至今人們沒有真的看到原子的樣子，所有對微觀粒子的對宏觀現(xiàn)象的推測，因此，透對現(xiàn)象看本質(zhì)進(jìn)行猜想，用模型進(jìn)行形象化思維是本課題特子微粒觀建構(gòu)的學(xué)科價值：化學(xué)艮應(yīng)紛繁復(fù)雜「到底是魔術(shù)還是真實存在？不管老講得多么的生動形象，還是學(xué)生看郭瀛得多么興奮，很多學(xué)生仍然不能確認(rèn)其客觀存在生認(rèn)可了微粒真實存在，才能理解那些化學(xué)變化是真的生成了新的物質(zhì)、新的分子.讓學(xué)點中子和核外電子的存在，學(xué)生才能更好弛認(rèn)識離子的存在，才能更好弛理解化學(xué)變化.這的學(xué)科價值。情感.態(tài)度激發(fā)的價值：學(xué)生遇到科學(xué)家們經(jīng)歷的問題會變得很會奮，如果學(xué)生題會有很大的成就感.同時，帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家探索的過程，能再現(xiàn)人類認(rèn)識微觀世界R對科學(xué)精神有更深切的體會和感悟。（二） 學(xué)生情況分析 學(xué)生己有的知識：（1） 物質(zhì)是由微觀粒子構(gòu)成的，化學(xué)變化的本質(zhì)是分子再分，原子重新組合的過程（2） 分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。原子是化學(xué)變化中的最小微粒。（3） 80%的學(xué)生通過預(yù)習(xí)和其他途徑知道了原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的。學(xué)習(xí)能力初步具備了學(xué)習(xí)化學(xué)慨念的基礎(chǔ)，能夠應(yīng)用觀察、比較、分析.歸納、概括等方法蘭教學(xué)目標(biāo)（一） 知識與技能知道原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。了解原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。原子的質(zhì)量主要上。（二） 過程與方法了解原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程，體驗?zāi)Ｐ头椒ㄔ谖⒂^世果研究中的作用，2.體驗“發(fā)現(xiàn)問題（矛盾）-實驗現(xiàn)象分析-建立模型-解釋現(xiàn)象”過程，初步運解決實際問題&初步應(yīng)用現(xiàn)精神質(zhì).宏觀與微觀相結(jié)合的思維方法，（三） 倩感態(tài)度與價值觀M弦匚虹丹41+用皈1柚1氐，世頗店心FTXX，吐址京叫工所煩士中如1四【教學(xué)反思】一、教學(xué)設(shè)計過程基于調(diào)研的教學(xué)設(shè)計，深入體會課程標(biāo)準(zhǔn)。在試講的時候，當(dāng)我問學(xué)生“原子是否可以進(jìn)一步再分”的問題時，我請化學(xué)成績相對較差的學(xué)生回答時，學(xué)生把本節(jié)課要學(xué)的主干知識已經(jīng)回答得比較清楚了。聽課的老師為我捏了一把汗，學(xué)生都已經(jīng)知道了，老師這節(jié)課還有什么可教的？這時才是我最得意的地方，我已經(jīng)很清楚學(xué)生對于知識掌握的情況，因此很從容地表揚了學(xué)生自學(xué)的主動精神，并定下我課的基調(diào)，本課以知識為載體，學(xué)生體驗研究認(rèn)識微觀世界的一種常規(guī)方法一一模型研究法。敢于進(jìn)行這樣大膽的處理是基于前期調(diào)研和對課程標(biāo)準(zhǔn)的研究。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)70%的學(xué)生已經(jīng)通過自學(xué)知道原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成，甚至有學(xué)生對夸克也有一定的了解。如果直接講解原子的結(jié)構(gòu)無法引發(fā)學(xué)生的興趣。為了解決這個問題，首先認(rèn)真學(xué)習(xí)了《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》。課標(biāo)中相關(guān)知識目標(biāo)僅一句“知道原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的?！睂τ谝粋€比較抽象的概念，并且人類至今無法直接觀測到原子內(nèi)部。課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念部分給予了極大的啟示，基本理念之四：讓學(xué)生有更多的機會主動地體驗探究過程，在知識的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。由此，為本課設(shè)計指明了方向，學(xué)生雖然已經(jīng)知道原子的基本結(jié)構(gòu)，但是大部分知其然，不知其所以然，教學(xué)設(shè)計可以在知識的形成過程下足功夫，以便學(xué)生能夠獲得相應(yīng)的科學(xué)方法，以便學(xué)生能在“做科學(xué)”的探究實踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。閱讀化學(xué)史，定位于科學(xué)態(tài)度和方法?？茖W(xué)家認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的歷史，通常體現(xiàn)了人類邏輯的發(fā)展。設(shè)計之初，筆者閱讀了多本化學(xué)史讀本，如《化學(xué)簡史》、《原子科學(xué)史話》《物質(zhì)探微從電子到夸克》等，不同版本各有側(cè)重。在閱讀的過程中，筆者多次被科學(xué)家的執(zhí)著所感動，為科學(xué)家的敏銳的洞察力所折服，與科學(xué)家們獲得成功而一同喜悅，與科學(xué)家們遭遇失敗時一起重新思考繼續(xù)前行。化學(xué)史就是生動教育素材，能讓我感動，同樣也可以讓學(xué)生感動。

有了化學(xué)史的素材怎么用？可以講，但學(xué)生也只能停留在“感動”層面，只能暫時的。怎么辦?國外教材，游戲體驗激發(fā)靈感。這是澳大利亞的科學(xué)教材中的活動設(shè)計，給我的啟示：一定要讓學(xué)生親自體驗“原子結(jié)構(gòu)”的認(rèn)識過程。然而化學(xué)史是豐富的，即便教師閱讀也需要足夠的時間，但我們要把整個原子結(jié)構(gòu)的過程呈現(xiàn)在一節(jié)課當(dāng)中是肯定無法完成的。我們應(yīng)該用什么樣的原則進(jìn)行取舍呢？應(yīng)該以學(xué)生的已有知識基礎(chǔ)，以學(xué)生的認(rèn)知水平為基準(zhǔn)進(jìn)行取舍。以此為原則選取了“摩擦起電”、“陰極射線實驗”和“a粒子散射實驗”等幾個重點實驗，學(xué)生能體驗的直接體驗，通過對實驗的觀察進(jìn)行分析，就像科學(xué)家一樣來研究無法直接看到的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對于比較難理解的“a粒子散射實驗”設(shè)計了國外教材提供的游戲作為鋪墊，讓學(xué)生與“a粒子散射實驗”實驗進(jìn)行類比。但是，為了學(xué)生理解科學(xué)家是如何研究看不見的原子內(nèi)部，我對游戲進(jìn)行了改造，我將投擲者的眼睛蒙上，讓所有同學(xué)去體驗看不見時，我們可以通過其它信息進(jìn)行分析判斷。活動設(shè)計得很豐富，但是一節(jié)課雖然以化學(xué)史發(fā)展為線索，仍然感覺很散，缺乏靈魂。專家點撥，提升認(rèn)識原子的基本方法。在關(guān)鍵時刻，北京教育學(xué)院的何彩霞老師為我的課“點睛”，她提出原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，實際上是用了模型的研究方法，原子模型在這個過程中不斷發(fā)展完善。這時我意識到，科學(xué)方法就是這節(jié)課的“靈魂”。這時我才進(jìn)一步理解《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中過程方法目標(biāo)的價值。對于建立模型的研究方法是人類歷史認(rèn)識微觀世界的重要方法。在本課中涉及到道爾頓、湯姆生和盧瑟福的三個原子模型的發(fā)展。本課提出了“提出問題一實驗分析一建立模型一解釋問題”，每個模型建立的開始都是從發(fā)現(xiàn)無法解釋的現(xiàn)象開始，產(chǎn)生矛盾激發(fā)學(xué)生思考的興趣。在學(xué)生興趣的高點，學(xué)生樂于分析實驗現(xiàn)象并建立新的原子模型。道爾頓模型早在第三單元就已經(jīng)提出，所以本課出現(xiàn)一方面復(fù)習(xí)調(diào)動學(xué)生已有知識儲備，另一方面初步清晰模型的研究的方法。通過摩擦起電的疑問制造矛盾沖突，引發(fā)對陰極射線實驗的關(guān)注，得到對電子的證實之后，通過學(xué)生自己設(shè)計原子模型，在教師的引導(dǎo)

下體驗?zāi)Ｐ偷慕?gòu)過程。學(xué)生設(shè)計的模型與湯姆生的棗糕模型相符合，極大地激發(fā)學(xué)生的成就感。就在這時正電部分如何分布的問題，引發(fā)學(xué)生新的興趣。通過“a粒子散射實驗”的分析再次建立新的原子模型。學(xué)生在體驗了原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識過程之后，自己就可以提煉出原子模型研究的基本方法。提出問題一實驗分析建立模型一解釋現(xiàn)象提出問題一實驗分析建立模型一解釋現(xiàn)象試講中一些失敗經(jīng)歷的啟發(fā)。(1)關(guān)注學(xué)生的知識、能力基礎(chǔ)。學(xué)生已經(jīng)知道原子的構(gòu)成，而本課相當(dāng)于將學(xué)生拉回道爾頓實心球模型重新認(rèn)識，這時就出現(xiàn)了學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)識(行星模型)對學(xué)習(xí)過程的干擾。有老師提出解決該問題的辦法，就是本課將“陰極射線實驗”和“a粒子散射實驗”等實驗信息同時提供給學(xué)生，讓學(xué)生通過對實驗的分析，綜合這些信息畫出最終的行星模型。實驗的結(jié)果是課堂上大部分學(xué)生無法同時把握這么多的信息，當(dāng)然也有一些同學(xué)有能力完成這樣綜合的任務(wù)。結(jié)論是教學(xué)設(shè)計還要考慮大多數(shù)學(xué)生的知識、能力基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。(2)教學(xué)時間的分配。本課內(nèi)容豐富、學(xué)生活動也比較豐富。因此，時間分配要保證重點部分學(xué)生思維充分鍛煉，要保證學(xué)生方法的形成和自我的提升。二、課后反思為什么要讓學(xué)生形成微粒觀？學(xué)生形成微粒觀有什么意義？(1)微粒觀建構(gòu)的哲學(xué)價值：至今人們沒有真的看到原子的樣子，所有對微觀粒子的認(rèn)識都來自于對宏觀現(xiàn)象的推測。因此，透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維意識的形成，是本課題特有的優(yōu)勢和價值。(2)微粒觀建構(gòu)的學(xué)科價值：化學(xué)反應(yīng)紛繁復(fù)雜，到底魔術(shù)還是真實存在，老師對生成新的物質(zhì)的化學(xué)變化，老師講得多么的生動形象，學(xué)生看實驗看得多么興奮。但是學(xué)生只有認(rèn)可微粒真實存在，才能理解那些化學(xué)變化是真的生成了新的物質(zhì)、新的分子。讓學(xué)生認(rèn)識微粒的存在，學(xué)生才能認(rèn)可物質(zhì)的真實存在，才能更好地認(rèn)識化學(xué)變化。這也就是我理解的微粒觀的學(xué)科價值。(3)情感、態(tài)度激發(fā)的價值：學(xué)生遇到科學(xué)家們經(jīng)歷的問題會變得很興奮，如果自己能解決這些問題會有很大的成就感。怎樣形成微粒觀呢？老師講存在分子、原子，學(xué)生只能把分子、原子當(dāng)作知識記住，并不能真的理解這兩個概念。我們希望的是學(xué)生觀念的形成而不是記住知識，就得讓學(xué)生親自體驗知識形成的過程。(1)在獲得感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，學(xué)生應(yīng)自覺地將觀察到的宏觀現(xiàn)象與物質(zhì)的微觀變化聯(lián)系起來思考，進(jìn)而從微觀角度加深對概念的理解。(2)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識的基本方式是探究活動，科學(xué)知識是科學(xué)家在探究基礎(chǔ)上獲得的，因此學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)活動的基本方式應(yīng)該是探究活動，學(xué)生理解科學(xué)及其科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)活動也應(yīng)該是科學(xué)探究。也就是科學(xué)的發(fā)展過程和學(xué)生的認(rèn)知過程是可以達(dá)成一致的，我們可以從化學(xué)史中挖掘素材，讓學(xué)生和科學(xué)家當(dāng)時占有的素材相同，也就可以讓學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行思考?！窘虒W(xué)點評】這節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容圍繞建立原子結(jié)構(gòu)模型展開，其發(fā)現(xiàn)史在科學(xué)發(fā)展中占有重要的地位，湯姆生憑借電子的發(fā)現(xiàn)獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎。原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展史是基礎(chǔ)教育化學(xué)和物理學(xué)科教學(xué)的重要素材，很多研究課及初中化學(xué)考試題中都引用了這段歷史。史強老師這節(jié)課在充分了解學(xué)生認(rèn)知特點和能力水平的基礎(chǔ)上，制定了以原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)過程為主線，以盧瑟福的a粒子散射實驗為難點，旨在引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)研究的過程、掌握和應(yīng)用模型法為主要教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計。這節(jié)課與同課題研究課相比較，科學(xué)過程和方法的教育更完整而突顯。旨在突出過程與方法的本節(jié)課中，教師還原、再現(xiàn)了歷史上科學(xué)家的許多細(xì)節(jié)場景，引用了大量的素材，包括演示實驗、視頻實驗、歷史故事等。這些比較復(fù)雜、思維難度較高的教學(xué)情境為學(xué)生提供了想象、思考和討論交流的廣闊空間，面臨宏觀與微觀、現(xiàn)象與本質(zhì)、抽象與具象、歷史與現(xiàn)實的多種信息相互交錯，學(xué)生感受到了挑戰(zhàn)，激發(fā)了思維的潛力，完全置身于科學(xué)探究歷程。因此，這節(jié)課學(xué)生的收獲并不僅在于了解了原子的結(jié)構(gòu)，更主要的是親身體驗了原子結(jié)構(gòu)模型從建立到修正、不斷完善的過程，體會到善于觀察、發(fā)現(xiàn)問題是科學(xué)研究的開始，設(shè)計實驗進(jìn)行驗證分析是關(guān)鍵，得出結(jié)論再對現(xiàn)象做出合理理解釋是目的，這是模型建構(gòu)的基本過程。教師利用最后2分鐘做了“畫龍點睛”的本節(jié)課小結(jié)，縱觀3次建立原子結(jié)構(gòu)的歷史，歸納總結(jié)出模型建構(gòu)的一般過程和方法，即提出問題一實驗分析—建立模型一解釋現(xiàn)象。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的研究還沒有結(jié)束，教師引導(dǎo)學(xué)生要關(guān)注身邊的異?，F(xiàn)象和細(xì)節(jié)變化，就會有不斷的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造，進(jìn)而推動科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。學(xué)生在短短幾句話中加深了對科學(xué)精神和科學(xué)真諦的理解和認(rèn)同。）教師精心設(shè)計了本節(jié)課的作業(yè)：以“探索原子的結(jié)構(gòu)”為主題，寫一篇科普短文。要求介紹幾種粒子的特征。行星模型是初中化學(xué)階段要求學(xué)生了解的原子結(jié)構(gòu)模型，后來科學(xué)家玻爾還提出了層級模型等。盧瑟福的a粒子散射實驗很難理解。因此，這個教學(xué)片段是本節(jié)課的重點和難點。教師沒有采用直接講解和介紹的方式，而是讓學(xué)生針對正電分布情況的問題設(shè)計實驗進(jìn)行探究。由于實驗設(shè)計難度較大，教師引導(dǎo)學(xué)生通過鐵圈游戲獲得啟發(fā)。然后，再介紹和播放a粒子散射實驗，讓學(xué)生在理解實驗設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，分析實驗現(xiàn)象而得出結(jié)論。從課堂教學(xué)實錄上看，學(xué)生遇到了思維上的困難，多種因素、復(fù)雜的現(xiàn)象和信息考驗著學(xué)生的邏輯推理能力，生生、師生之間展開了激烈的討論。這些討論是思維的碰撞，是學(xué)生身臨其境于科學(xué)研究過程的自然表現(xiàn)，是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法訓(xùn)練的絕佳時機。在45分鐘的課堂學(xué)習(xí)中，教師帶領(lǐng)學(xué)生感受著科學(xué)研究的成功與局限，深刻體會到科學(xué)探究的曲折和艱辛，為科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實、孜孜以求、不斷創(chuàng)新、追求真理的科學(xué)精神所折服。本節(jié)課不僅落實了過程與方法的教學(xué)，更對學(xué)生科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)起到了積極的促進(jìn)作用。這節(jié)課要求學(xué)生具有較高水平的思維能力，尤其是邏輯推理能力，所以比較適合北京四中的學(xué)生。如果其他學(xué)校或教師參考本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計，要結(jié)合學(xué)生的特點和水平進(jìn)行調(diào)整。蘭亭序永和九年，歲在癸丑，暮春之初，會于會稽山陰之蘭亭，修禊事也。群賢畢至，少長咸集。此地有崇山峻嶺，茂林修竹；又有清流激湍，映帶左右，引以為流觴曲水，列坐其次。雖無絲竹管弦之盛，一觴一詠，亦足以暢敘幽情。是日也，天朗氣清，惠風(fēng)和暢，仰觀宇宙之大，俯察品類之盛，