第三单元跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程（第二课时）教学设计---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

教学设计 课题 跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程（第二课时） 课型 新授课 教法 演示 讲授 启发引导 学法 自学 合作探究 归纳总结 素养目标 化学观念：通过对科学家探索历程的深入剖析，学生进一步完善物质由微观粒子构成的观念，理解微观结构对物质性质与变化的决定性作用，强化从微观视角阐释化学现象的能力。 科学思维：在梳理科学家研究思路与方法演变过程中，培养学生归纳总结、逻辑推理及批判性思维。例如分析不同实验证据对原子模型修正的推动作用，学会理性判断与思考。 科学探究与实践：学生在完善模型、展示成果过程中，提升实践操作精细度，经历问题发现、方案优化到成果展示的完整探究流程，增强自主探究与团队协作解决实际问题的能力。 科学态度与责任：深入体会科学家在面对未知与困难时的执着坚守、严谨务实，培养学生实事求是的科学态度，激发学生对科学研究的责任感与使命感。 重点难点 重点 系统梳理科学家探索物质组成与结构的关键节点、重要实验及对应结论，构建完整知识脉络。 运用多学科知识完善物质结构模型，准确体现微观粒子间相互作用与空间关系。 清晰阐述模型构建对理解科学概念、解决科学问题的重要意义，学会运用模型进行科学解释与预测。 难点 从科学哲学层面理解科学理论发展的动态性、相对性，认识到科学知识是不断修正与完善的。 跨越学科界限，将物理、数学等知识灵活运用于模型构建与解释，提升跨学科综合运用能力。 教学流程 环节 师生互动 教学过程 （一）复习导入 【教师活动】 回顾上节课内容，提问：“同学们，上节课我们制作了物质结构模型，谁能说说水分子模型中氢原子和氧原子是如何连接的？” 随机抽取学生回答。接着展示道尔顿原子模型图片，提问：“道尔顿提出的原子模型有什么特点？” 引导学生回忆科学家探索物质组成与结构的初步成果。 【学生活动】 被提问学生准确描述水分子模型中氢、氧原子通过共价键连接成 V 形结构。对于道尔顿原子模型，学生回答道尔顿认为原子是不可再分的实心球体。其他学生认真倾听，补充完善答案。 【设计意图】 通过复习上节课知识，巩固学生已有认知，为深入学习科学家探索历程及模型完善做铺垫。 （二）科学家探索历程深入讲解 【教师活动】 借助 PPT，以时间轴形式详细展示科学家探索原子结构的历程。从汤姆逊发现电子，提出 “葡萄干布丁” 模型讲起，介绍汤姆逊通过阴极射线实验，发现原子中存在带负电粒子 —— 电子，从而打破道尔顿原子不可再分观念，构建了原子中电子均匀分布在带正电 “布丁” 中的模型。接着讲解卢瑟福 α 粒子散射实验，播放实验动画，展示实验现象：绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数 α 粒子发生较大角度偏转，极少数 α 粒子的偏转角度超过 90°，甚至被弹回。提问学生：“从这些实验现象中，你们能推测出原子内部结构是怎样的？” 引导学生思考卢瑟福核式结构模型提出的依据。 【学生活动】 学生认真观看 PPT 和动画，积极思考教师问题。小组内展开讨论，有的学生认为绝大多数 α 粒子能顺利穿过，说明原子内部大部分空间是空的；少数 α 粒子发生偏转，极少数被弹回，表明原子内部有一个体积小、质量大且带正电的原子核。各小组代表发言，分享小组讨论结果。 【教师总结】 肯定学生的思考成果，详细阐述卢瑟福基于实验现象提出的核式结构模型：原子由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原子核体积很小，但几乎集中了原子全部质量，电子在原子核外很大空间内做高速运动。对比汤姆逊模型与卢瑟福模型，强调科学理论在新实验证据面前不断修正完善。 【设计意图】 深入剖析科学家探索历程，培养学生科学思维，让学生理解实验对科学理论发展的关键推动作用。 （三）模型完善指导 【教师活动】 展示学生上节课制作的部分模型，指出存在问题，如部分原子结构模型未体现原子核与电子的相对大小和位置关系，分子模型中化学键表示不准确等。以二氧化碳分子模型为例，讲解如何完善模型。强调碳原子与氧原子间形成双键，在模型中应用两根小木棍准确模拟，同时注意原子大小比例，碳原子相对较大，氧原子相对较小。对于原子结构模型，进一步细化原子核中质子、中子的表示方法，可用不同颜色小球区分，核外电子按照电子云模型，用不同疏密程度的点或线条表示电子出现概率大小。分发补充材料，如不同大小的小球、细铁丝（用于模拟化学键）、轻黏土（用于制作原子核）等。 【学生活动】 学生认真聆听教师对模型问题的分析与完善指导，仔细观察教师展示的改进后模型示例。领取补充材料，跃跃欲试，准备完善自己小组的模型。 【设计意图】 针对性指导学生完善模型，提高模型科学性与精细度，深化学生对物质结构的理解。 （四）小组合作完善模型 【学生活动】 学生分组对原模型进行完善。小组内再次明确分工，有的成员负责调整原子大小比例，有的负责重新连接化学键，有的负责查阅资料确保模型科学性。如制作氯化钠晶体模型小组，根据教师指导，用不同颜色塑料球更准确表示钠离子和氯离子，用细铁丝连接体现离子键，按照氯化钠晶体空间结构特点，搭建出更规范的晶体模型。在完善过程中，小组成员不断交流讨论，对模型细节反复斟酌，遇到问题及时向教师或其他小组请教。 【教师活动】 巡回指导各小组，观察学生完善模型过程，及时给予技术支持与鼓励。对进展顺利、模型完善有创意的小组进行表扬，如某小组在原子结构模型中，用发光小球代表激发态电子，形象展示电子跃迁；对遇到困难小组，引导学生从实验现象、科学理论角度思考模型构建，如指导学生理解离子晶体中离子配位数与离子半径比关系，优化离子晶体模型结构。 【设计意图】 通过小组合作完善模型，提升学生实践能力、团队协作能力，培养学生解决问题能力与创新思维。 （五）模型展示与科学故事讲述 【学生活动】 每组推选一名代表上台，不仅展示完善后的模型，还要讲述一个与模型相关科学家探索物质组成与结构的故事。如展示水分子模型小组，代表讲述阿伏伽德罗提出分子学说的故事，从阿伏伽德罗对气体反应体积关系的研究，到大胆提出分子概念，解决道尔顿原子学说与盖・吕萨克气体反应体积定律之间矛盾，让同学们理解分子概念提出对化学发展的重要意义。其他小组认真聆听，观看展示，对模型及故事内容提出问题与建议，如询问故事中关键实验细节、模型改进思路等。 【教师活动】 认真倾听学生展示与讲述，对学生表现全面点评。肯定学生模型完善成果，如结构准确、创意新颖等；表扬学生故事讲述生动性、科学性，如对科学家研究背景、思路、成果阐述清晰；针对学生问题，引导大家共同思考讨论，深化对科学知识与科学精神理解，如结合学生对阿伏伽德罗分子学说提问，拓展讲解分子学说在确定化学式、化学计量等方面应用。 【设计意图】 锻炼学生表达能力、知识整合能力，通过讲述科学故事，让学生更深刻体会科学家探索精神，增强科学文化素养。 （六）跨学科知识融合讨论 【教师活动】 提出问题：“在完善模型和理解科学家探索历程中，大家能发现化学与物理、数学等学科有哪些联系？” 引导学生从实验方法、理论基础、模型构建等方面思考。将学生分成新小组，每组涵盖不同学科优势学生，促进思维碰撞。 【学生活动】 新小组内热烈讨论，从物理学科角度，学生提出卢瑟福 α 粒子散射实验运用物理中粒子运动、相互作用知识；从数学角度，有学生指出描述电子云模型需用到数学概率知识，分子结构中键角、键长计算也离不开数学。各小组代表发言分享讨论成果，其他小组补充。 【教师引导】 肯定学生发现，进一步拓展讲解跨学科知识融合在现代科学研究中重要性。如材料科学中，结合化学物质结构知识、物理力学性能、数学建模，设计新型材料；鼓励学生在今后学习生活中，主动运用跨学科思维解决问题。 【设计意图】 强化学生跨学科意识，提升跨学科知识融合运用能力，培养学生综合素养。 （七）总结拓展 【教师活动】 全面总结本节课内容，回顾科学家探索物质组成与结构关键历程、模型完善要点、跨学科知识联系。强调科学发展无止境，鼓励学生课后继续关注科学前沿，如纳米材料微观结构研究、量子计算中物质微观状态调控。布置课后作业：以 “我心中未来物质结构模型” 为题，写一篇小论文，阐述对物质微观结构未来研究方向、可能突破的思考。 【学生活动】 学生认真聆听教师总结，记录重点内容。对课后作业表现出浓厚兴趣，部分学生已开始思考论文框架与内容，分享自己初步想法。 【设计意图】 帮助学生构建完整知识体系，激发学生对科学探索的持续热情，培养学生创新思维与独立思考能力 。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$