跨學(xué)科實踐活動2 制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程-九年級化學(xué)上冊教學(xué)設(shè)計（人教版2024）

第第頁跨學(xué)科實踐活動2制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程教學(xué)設(shè)計活動：制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程課時1授課年級初三活動分析《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》在教學(xué)建議中提出：“教師還應(yīng)重視跨學(xué)科內(nèi)容的選擇和組織，加強化學(xué)與物理、生物學(xué)、地理等學(xué)科的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生在更寬廣的學(xué)科背景下綜合運用化學(xué)和其他學(xué)科的知識分析、解決有關(guān)的實際問題?！笨鐚W(xué)科主題教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開展綜合學(xué)習(xí)活動，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的必要途徑，是打破學(xué)科邊界、強化課程協(xié)同育人的必要手段，是幫助學(xué)生形成深層知識理解的必要環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)和理解“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”，有助于形成基于元素和分子、原子認識物質(zhì)及其變化的視角，建立認識物質(zhì)的宏觀視角和微觀視角之間的聯(lián)系。本活動通過“探究構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子”“認識模型在探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)中的作用”“以水為例梳理物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的認識思路”三個任務(wù)的進行幫助學(xué)生進一步強對微觀世界的認識。通過對微觀粒子模型的發(fā)展。認識化學(xué)學(xué)科的發(fā)展過程中研究方法和觀念的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、發(fā)展的科學(xué)研究精神。學(xué)情分析在與觀念建構(gòu)相關(guān)的各種課題研究中，我們發(fā)現(xiàn)，作為物質(zhì)世界的最小單元“分子”、“原子”和“離子”，學(xué)生始終難在腦海中形成比較清晰的印象，運用起來就更加捉襟見肘。這就需要我們采取更有效的措施來幫助學(xué)生化解難點，幫助學(xué)生運用跨學(xué)科知識，親身經(jīng)歷創(chuàng)意設(shè)計，動手制作微粒模型以解決這一化學(xué)難題，在實踐過程中，學(xué)生通過整個項目的系統(tǒng)規(guī)劃和實施，體驗實踐創(chuàng)造價值的過程，感受合作、協(xié)同創(chuàng)新解決問題的重要性?；顒幽繕?.通過制作模型和展示科學(xué)家的探索歷程，進一步認識物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成的，探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義，制作微觀粒子模型；2.與其他學(xué)科、與現(xiàn)實生活建立起關(guān)聯(lián)，進一步體會用元素和分子、原子觀點認識物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的思路和方法；3.認識化學(xué)學(xué)科的發(fā)展過程中研究方法和觀念的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、發(fā)展的科學(xué)研究精神，提高學(xué)習(xí)小組合作與表達能力，提升學(xué)生對科學(xué)探究的好奇心、想象力，培養(yǎng)學(xué)生初步養(yǎng)成注重實證、嚴謹求學(xué)的科學(xué)態(tài)度?；顒又亍㈦y點重點：實現(xiàn)知識的融會貫通和創(chuàng)造性遷移，與其他學(xué)科、與現(xiàn)實生活建立起關(guān)聯(lián)。難點：實現(xiàn)知識的融會貫通和創(chuàng)造性遷移，與其他學(xué)科、與現(xiàn)實生活建立起關(guān)聯(lián)。核心素養(yǎng)化學(xué)觀念：該活動綜合體現(xiàn)“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)主題的大概念及核心知識，承載學(xué)生必做實驗“水的組成及變化的探究”，幫助學(xué)生建構(gòu)微粒觀、元素觀、結(jié)構(gòu)觀、守恒觀和辯證觀等化學(xué)概念，促進“系統(tǒng)與模型”、“模式”、“結(jié)構(gòu)與功能”等跨學(xué)科大概念的進一步發(fā)展?？茖W(xué)思維：對科學(xué)家認識原子結(jié)構(gòu)歷程的探究，培養(yǎng)了學(xué)生分析、歸納和推理的能力。學(xué)生通過概念圖和簡圖等方式表達對元素、分子、原子與物質(zhì)層次關(guān)系的理解，鍛煉了邏輯思維能力?？茖W(xué)探究與實踐：該項目要求學(xué)生有意識地應(yīng)用化學(xué)核心知識，自主調(diào)用生物、物理、歷史等多個學(xué)科的相關(guān)知識，應(yīng)用技術(shù)與工程的方法解決問題，參與多種實踐活動，自主反思、不斷改進，正確理解科學(xué)的探究方法，激發(fā)學(xué)生的探究意識?？茖W(xué)態(tài)度與責任：鼓勵學(xué)生自主查閱資料、角色扮演、與同學(xué)交流，培養(yǎng)了他們對科學(xué)探究的積極態(tài)度。通過了解科學(xué)家在物質(zhì)和結(jié)構(gòu)方面的貢獻，學(xué)生增強了對科學(xué)發(fā)展的責任感和歷史使命感。教學(xué)過程活動引入學(xué)習(xí)和理解“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”，有助于形成基于元素和分子、原子認識物質(zhì)及其變化的視角，建立認識物質(zhì)的宏觀視角和微觀視角之間的聯(lián)系。前面我們已經(jīng)學(xué)過人們對微觀世界的認識并不是憑空產(chǎn)生的，而是經(jīng)由科學(xué)家們的不斷探索，總結(jié)不斷發(fā)展的，在未來我們也許會對微觀世界的探索貢獻自己的一部分力量，今天我們就來通過實踐活動來探索微觀世界?；顒釉O(shè)計與實施任務(wù)一：探究構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子1.交流：列舉生活中的實例，說明物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的（限時2分鐘）。學(xué)生舉例：走過花圃能聞到花香，濕衣服經(jīng)過晾曬變干，蔗糖放入水中消失……2.歸納與討論：歸納物理、化學(xué)等課程對微觀粒子運動特點的描述及相關(guān)實驗的原理，討論不同學(xué)科探究思路和方法的區(qū)別與聯(lián)系。物理——物質(zhì)的構(gòu)成物理——分子熱運動氣體擴散液體擴散固體擴散物理——分子間的作用力固體分子間距離小，分子間作用力大，不容易被壓縮和拉伸，具有一定形狀；液體、氣體分子間距離小，分子間作用力小，具有流動性?；瘜W(xué)——微觀粒子(如分子)總是在不斷運動著化學(xué)——分子之間有間隔氣體可壓縮儲存于鋼瓶中，這是因為分子之間有間隔，在受壓的情況下分子間的間隔減小，加壓、降溫可以使氣體液化。相同質(zhì)量的同種物質(zhì)在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)時的體積不同，表明其分子間的間隔不同。物理和化學(xué)探究思路和方法的區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別：物理探究通過對物體的形態(tài)、顏色、位置等發(fā)生的變化進行驗證；化學(xué)探究通過物質(zhì)的種類改變做為線索進行探究，即物理和化學(xué)研究線索來源不同。聯(lián)系：物理和化學(xué)的研究都用到了實驗方法，都是通過直接感知的現(xiàn)象，推測無法直接感知的事物。3.查閱資料：探究微觀粒子需要觀念、知識和方法的繼承與創(chuàng)新，離不開科學(xué)儀器和實驗技術(shù)的改進和突破。查閱資料，了解微觀粒子基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法。任務(wù)二：認識模型在探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)中的作用1.總結(jié)：化學(xué)、物理和生物學(xué)等課程中有多種模型體現(xiàn)了物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)。請總結(jié)這些模型有哪些不同的學(xué)科特點。【物理模型】是形象性和抽象性的統(tǒng)一，物理模型的建立是舍棄次要因素，把握主要因素，化復(fù)雜為簡單，完成由現(xiàn)象到本質(zhì)，由具體到抽象的過程，而模型的本身又具有直觀形象的特點。【生物模型】有助于學(xué)生認識生物的細微結(jié)構(gòu)，全面的、多角度、分層次的認識生物的各部分結(jié)構(gòu)?！净瘜W(xué)模型】能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和功能與其具象的結(jié)構(gòu)特征相聯(lián)系。2.概括：通過學(xué)習(xí)生物學(xué)課程，我們知道生物體的結(jié)構(gòu)是有層次的。請結(jié)合化學(xué)課程“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)，概括元素、分子、原子（包括原子核、核外電子等）與物質(zhì)的層次關(guān)系，嘗試用概念圖、簡圖等方式表達你的看法。3.查閱資料：了解道爾頓、湯姆孫和盧瑟福等提出的原子模型，以及科學(xué)家認識原子結(jié)構(gòu)的歷程。這些資料對你有什么啟示？道爾頓提出的“實心球模型”：1808年，道爾頓系統(tǒng)地提出了原子論，認為原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，它們是堅實的、不可再分的實心球。湯姆孫提出的“葡萄干布丁”模型：19世紀末，英國物理學(xué)家湯姆孫通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)了電子。在此基礎(chǔ)上，他提出了一種原子模型，認為正電荷均勻分布在整個原子內(nèi)，帶負電荷的電子鑲嵌其中。盧瑟福提出的核式結(jié)構(gòu)模型：1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福進行了a粒子散射實驗。1911年，他提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)模型”：原子中帶正電荷部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在原子核外運動。3.制作模型：用橡皮泥、綠豆、小米等材料制作上述三種原子模型（限時5分鐘）3.說明：實驗、推理和假說等科學(xué)方法在探索原子結(jié)構(gòu)中的作用。假說：立足于事實，但又不受事實的局限，假說對未知對象提出大膽的設(shè)想，而又深入到實踐當中去尋求答案?？茖W(xué)實驗：學(xué)者提出了大膽的設(shè)想或理論模型,甚或在演繹的基礎(chǔ)上提出了理論的預(yù)言；但是不論這樣的理論看起來是多么合理,都必須得到實驗驗證。任務(wù)三：以水為例梳理物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的認識思路查閱資料，或在學(xué)習(xí)“第四單元課題2水的組成”之后，完成下列任務(wù)。1.了解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水的組成的歷程（包含思路和方法），嘗試用角色扮演、圖示等方式展示。下列線索可供參考：發(fā)現(xiàn)氧氣、氫氣和水的組成的年代及相關(guān)科學(xué)家的貢獻。水的生成的發(fā)現(xiàn)：1781年，普里斯特利把“易燃空氣”和空氣混合后盛在干燥、潔凈的玻璃瓶中，當用電火花點火時，發(fā)出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶內(nèi)壁出現(xiàn)了液滴?？ㄎ牡鲜灿眉冄醮婵諝膺M行上述實驗，確認所得液滴是水，并確認大約2份體積的“易燃空氣”。可燃空氣(氫氣)的收集：1782年，拉瓦錫將水蒸氣通過一根燒紅的鐵制槍管，得到“易燃空氣”，并將“易燃空氣”命名為氫氣。水的通電分解：1800年，尼科爾森和卡里斯特爾利用伏打電堆進行了水通電分解實驗。普里斯特利、卡文迪什實驗：氫氣+氧氣→水（化合反應(yīng)）拉瓦錫實驗：水+鐵→固態(tài)物質(zhì)+氫氣(氫+氧)(鐵+氧)尼克爾森和卡里斯特爾電解水實驗：水→氫氣+氧氣（分解反應(yīng)）結(jié)論：水是由氫、氧元素組成思考：①上述實驗得出水是由氫、氧元素組成的理論依據(jù)是什么?化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變②通過上述實驗總結(jié)探究物質(zhì)組成的思路。2.了解分子觀點的形成過程及其在近代科學(xué)發(fā)展中的重要作用。阿伏伽德羅提出分子學(xué)說，認為物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子由原子構(gòu)成，提出“相同條件下，相同體積氣體含有相同數(shù)目分子”，推測：2.結(jié)合這些資料，用紙板、橡皮泥等材料制作有關(guān)原子和分子的模型，并展示歷史上科學(xué)家對氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的典型觀點。練習(xí)與應(yīng)用1.化學(xué)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)的科學(xué)。分析上圖得出：①表示______構(gòu)成的；②的名稱是________；在原子中，質(zhì)子數(shù)=__________=核外電子數(shù)?！敬鸢浮侩x子；原子核；核電荷數(shù)。2.原子結(jié)構(gòu)模型的建立，經(jīng)過了幾代科學(xué)家的艱辛努力，直到現(xiàn)在仍在探索中。其中，行星模型的提出標志著原子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模型的問世，如圖是鋰原子結(jié)構(gòu)的行星模型，圖中原子核內(nèi)有3個質(zhì)子、4個中子。不能根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的行星模型得出的結(jié)論是（）A．原子始終在做無規(guī)則的運動B．原子核的體積只占整個原子體積的很小一部分C．構(gòu)成原子的粒子之間存在一種互相吸引的力D．電子繞原子核沿一定軌道運動【答案】A展示與交流展示上述活動中的一些典型案例，與同學(xué)交流?？偨Y(jié)本次活動在知識、方法和觀念等方面的收獲。擬訂一個主題，以報告、論文或圖畫等形式表達自己的認識和體會，并與同學(xué)交流。活動總結(jié)板書設(shè)計跨學(xué)科實踐活動2制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程任務(wù)一：探究構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子任務(wù)二：認識模型在探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)中的作用任務(wù)三：以水為例梳理物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的認識思路教學(xué)反思亮點：教學(xué)過程中設(shè)計了多個任務(wù)，如列舉生活實例、歸納與討論、查閱資料、制作模型等。這些活動形式多樣，能夠調(diào)動學(xué)生參與的積極性，增強課堂的互動性。任務(wù)設(shè)計中強調(diào)了科學(xué)探究的方法和過程，如實驗、推理、假說等。這不僅幫助學(xué)生理解科學(xué)知識的產(chǎn)生過程，還培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維和探究能力。不足：活動設(shè)計中包含大量的信息與任務(wù)