2023-2024學(xué)年高中化學(xué) 1.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法教案 蘇教版選擇性必修2

2023-2024學(xué)年高中化學(xué)1.2物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法教案蘇教版選擇性必修2授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于蘇教版選擇性必修2高中化學(xué)教材第1.2節(jié)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法”。本節(jié)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：

1.物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子：原子、分子、離子等，以及它們之間的相互作用。

2.晶體結(jié)構(gòu)：晶體的一般特征，晶體的分類及各類晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。

4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法：實(shí)驗(yàn)方法、理論方法及其應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1.科學(xué)探究：通過學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋結(jié)論的能力，使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本方法。

2.科學(xué)思維：通過學(xué)習(xí)物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子、晶體結(jié)構(gòu)等知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.科學(xué)態(tài)度：通過學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、追求真理的科學(xué)態(tài)度。

4.科學(xué)素養(yǎng)：通過學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法，使學(xué)生了解化學(xué)在科學(xué)研究中的應(yīng)用，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5.化學(xué)關(guān)鍵能力：通過學(xué)習(xí)物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子和晶體結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的遷移能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子及其相互作用。

2.晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和分類。

3.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的理解。

4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法及其應(yīng)用。

難點(diǎn)：

1.晶體結(jié)構(gòu)的微觀圖像理解，尤其是晶體的不同晶胞參數(shù)計(jì)算和晶胞中原子的排列方式。

2.物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的深層次理解，以及如何運(yùn)用這一原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的預(yù)測(cè)和分析。

解決辦法：

1.對(duì)于物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子，可以通過動(dòng)畫演示和模型展示，讓學(xué)生直觀理解原子、分子、離子的構(gòu)成和相互作用。

2.晶體結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)可以通過多媒體教學(xué)，展示不同晶體的實(shí)物圖片和微觀結(jié)構(gòu)模型，輔助學(xué)生理解。

3.對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系，可以通過實(shí)例分析，讓學(xué)生通過結(jié)構(gòu)來推測(cè)性質(zhì)，并通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法可以通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐，讓學(xué)生親手操作，體驗(yàn)各種研究方法的實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有蘇教版選擇性必修2高中化學(xué)教材，以便于學(xué)生能夠跟隨教師的講解進(jìn)行學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

2.輔助材料：

a.準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片，包括原子、分子、離子的示意圖，不同晶體結(jié)構(gòu)的示意圖等，以便于學(xué)生能夠直觀地理解抽象的概念。

b.準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖表，包括元素周期表、晶體的物理性質(zhì)對(duì)比表等，以便于學(xué)生能夠系統(tǒng)地了解和比較相關(guān)知識(shí)。

c.準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的視頻，包括晶體生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)視頻、晶體結(jié)構(gòu)分析的軟件操作視頻等，以便于學(xué)生能夠通過動(dòng)態(tài)的展示更好地理解知識(shí)。

3.實(shí)驗(yàn)器材：

a.準(zhǔn)備模型或?qū)嵨锬Ｐ?，包括原子模型、分子模型、離子模型、晶體模型等，以便于學(xué)生能夠直觀地觀察和理解物質(zhì)的微觀構(gòu)成粒子及晶體結(jié)構(gòu)。

b.準(zhǔn)備晶體樣品，包括金屬晶體、離子晶體、分子晶體等，以便于學(xué)生能夠親手觸摸和觀察不同晶體的物理性質(zhì)。

c.準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便于學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，體驗(yàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法。

4.教室布置：

a.根據(jù)教學(xué)需要，將教室布置成分組討論區(qū)，以便于學(xué)生能夠在小組內(nèi)進(jìn)行討論和交流，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)。

b.將教室布置成實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便于學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，體驗(yàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法。

c.將教室布置成展示區(qū)，以便于學(xué)生能夠展示自己的學(xué)習(xí)成果，促進(jìn)交流和分享。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法教學(xué)過程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法的內(nèi)容，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對(duì)舊知的掌握情況，為物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，通過對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法問題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法問題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹與物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法相關(guān)拓展知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學(xué)資源拓展（一）拓展資源

1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史與發(fā)展：介紹物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史背景和發(fā)展進(jìn)程，包括著名科學(xué)家的貢獻(xiàn)和重要研究成果。

2.晶體結(jié)構(gòu)分析軟件：介紹一些常用的晶體結(jié)構(gòu)分析軟件，如X-射線晶體學(xué)軟件、分子建模軟件等，并簡(jiǎn)要說明它們的應(yīng)用方法和特點(diǎn)。

3.實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)展：介紹物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)展，如同步輻射技術(shù)、核磁共振技術(shù)等，并解釋它們?cè)谖镔|(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。

4.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的實(shí)例：提供一些具體的實(shí)例，展示物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，如金屬的塑性變形與晶格缺陷的關(guān)系等。

5.結(jié)構(gòu)生物學(xué)：介紹結(jié)構(gòu)生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容和方法，以及它們?cè)谒幬镌O(shè)計(jì)、生物材料研究等方面的應(yīng)用。

（二）拓展建議

1.學(xué)生可以查閱相關(guān)書籍和學(xué)術(shù)文章，深入了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史與發(fā)展，以便更好地理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的背景和意義。

2.學(xué)生可以嘗試使用晶體結(jié)構(gòu)分析軟件，進(jìn)行簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)分析練習(xí)，增強(qiáng)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的理解和應(yīng)用能力。

3.學(xué)生可以關(guān)注實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)展的相關(guān)文獻(xiàn)和研究報(bào)告，了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)，擴(kuò)大學(xué)術(shù)視野。

4.學(xué)生可以尋找相關(guān)的實(shí)例，通過觀察和分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，加深對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的理解。

5.學(xué)生可以學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)生物學(xué)的基本知識(shí)，了解結(jié)構(gòu)生物學(xué)在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用，為未來的科研工作打下基礎(chǔ)。教學(xué)反思與改進(jìn)今天上完《物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法》這一課后，我深感教學(xué)過程中還存在不少值得反思和改進(jìn)的地方。

首先，在知識(shí)講解環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)在講解晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生的反應(yīng)比較平淡，似乎對(duì)晶體的微觀結(jié)構(gòu)難以理解。我發(fā)現(xiàn)自己雖然使用了模型和圖示，但并沒有讓學(xué)生親自動(dòng)手去搭建模型，缺乏直觀的體驗(yàn)。下次我計(jì)劃在講解晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，讓學(xué)生分組動(dòng)手搭建不同類型的晶體模型，增強(qiáng)他們的直觀感受。

其次，在互動(dòng)探究環(huán)節(jié)，我提出的問題有些過于抽象，學(xué)生難以直接回答。我意識(shí)到下次在提問時(shí)，應(yīng)該更多提出一些具體的、可操作的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考和討論。

再次，在技能訓(xùn)練環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在不少問題，例如操作不規(guī)范，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解和分析能力不足。下次我計(jì)劃增加實(shí)驗(yàn)操作的講解和示范，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)后加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，提高他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)。

在拓展延伸環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)這一部分的內(nèi)容比較感興趣，但教材中涉及較少。下次我計(jì)劃引入一些結(jié)構(gòu)生物學(xué)的實(shí)際案例，讓學(xué)生了解這一領(lǐng)域的應(yīng)用和前景，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)。典型例題講解例題一：

問題：請(qǐng)解釋原子、分子、離子之間的區(qū)別和聯(lián)系。

答案：原子是物質(zhì)的基本組成單元，由原子核和核外電子組成。分子是由兩個(gè)或兩個(gè)以上原子通過共價(jià)鍵相互連接而成的化合物，分子中各原子之間的化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵。離子是由原子失去或獲得電子后形成的帶電粒子，根據(jù)所帶電荷的種類和數(shù)量不同，可以分為陽離子和陰離子。原子、分子、離子之間的聯(lián)系在于它們都由原子組成，通過不同的化學(xué)反應(yīng)過程可以相互轉(zhuǎn)化。

例題二：

問題：請(qǐng)簡(jiǎn)述晶體的一般特征和分類。

答案：晶體一般特征包括：具有規(guī)則的幾何形狀、晶體內(nèi)部原子或分子排列有序、具有各向異性的物理性質(zhì)。晶體可以分為三類：原子晶體、分子晶體、離子晶體。原子晶體是由原子通過共價(jià)鍵連接而成的晶體，如金剛石、水晶等；分子晶體是由分子通過范德華力連接而成的晶體，如冰、干冰等；離子晶體是由離子通過離子鍵連接而成的晶體，如食鹽、石英等。

例題三：

問題：請(qǐng)解釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。

答案：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定了其宏觀性質(zhì)，如金屬的導(dǎo)電性、塑性等性質(zhì)是由其晶體結(jié)構(gòu)決定的；而物質(zhì)的宏觀性質(zhì)又能夠反映其微觀結(jié)構(gòu)，如通過觀察金屬的塑性變形可以推斷出其晶體結(jié)構(gòu)中存在位錯(cuò)等缺陷。

例題四：

問題：請(qǐng)簡(jiǎn)述物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法及其應(yīng)用。

答案：物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法主要包括實(shí)驗(yàn)方法和理論方法。實(shí)驗(yàn)方法包括X射線衍射、電子顯微鏡、核磁共振等，通過實(shí)驗(yàn)可以獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)的直接信息。理論方法包括量子力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)等，通過理論計(jì)算可以預(yù)測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法在材料科學(xué)、生物科學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如在材料科學(xué)中，通過研究材料的微觀結(jié)構(gòu)可以指導(dǎo)材料的制備和性能優(yōu)化；在生物科學(xué)中，通過研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以指導(dǎo)藥物設(shè)