专题5跨学科实践活动制作模型并展示科学家探索 物质组成与结构的历程教学设计--2025-2026学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

该初中化学跨学科实践教学设计聚焦物质组成与结构的探索历程，以“水的组成研究历史”为导入案例，引导学生理解“提出假设→实验验证→修正假说→形成理论”的科学研究过程，通过复习原子结构、相对原子质量搭建微观与宏观联系的学习支架。 特色在于跨学科整合化学、物理、艺术等多学科知识，结合模型制作与科学史，学生通过资料收集、模型设计、展示改进培养科学探究与实践能力，多维度评价（自评、互评、教师评）促进科学思维发展，提升合作探究能力与严谨求实的科学态度，为教师提供结构化跨学科教学方案与可操作评价工具。

专题5 跨学科实践活动 制作模型并展示科学家探索 物质组成与结构的历程 （单元教学设计） 一、活动设计思路 本跨学科实践活动中，学生将以小组合作的形式深入了解科学家探索物质组成与结构的历程，体会科学研究中“提出假设→实验验证→修正假说→形成理论”的研究过程。根据典型假说进行模型制作，通过模型的展示和讲解，分享科学家研究物质组成与结构的一般思路与方法，进而感悟不同时期科学家严谨求实的科学态度和质疑创新的精神。 本跨学科实践活动结合了化学、物理、材料、信息技术、数学、艺术等多学科 。化学学科涵盖了“物质的组成”“化学与可持续发展”的学科大概念及核心知识，有助于发展化学观念、科学思维、科学探究与实践等核心素养 。物理和数学知识来确保模型的准确性和稳定性，材料学科为制作模型提供了丰富的材料选择，而艺术学科在模型的美观性和实用性方面发挥着重要作用。课堂教学时间共 4课时，具体安排为导引课 1 课时、规划课 1 课时、展示课 2课时。 同时还需要学生在课外完成资料的收集、模型的制作、展示的准备等工作，课堂时间用于小组解决核心问题和教师进行指导 。 二、活动规划 活动主题：制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程 课时数：4课时 活动分析 学生已经认识了宏观上物质是由元素组成的，微观上物质是由分子、原子等微观粒子构成，原子是由原子核和核外电子构成的；知道原子可以结合成分子，也可以转变为离子。 以金刚石和石墨为例，探讨物质的组成、结构与性质之间的关系，了解研究物质的组成与结构对认识和创造物质的重要意义。 学生的核心任务是制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程 。首先，通过收集材料调查整理科学家们探索物质的组成与结构的经历和智慧；其次是通过小组讨论合作完成某一个模型的制作；最后通过展示交流呈现科学家探索物质组成与结构的历程，体会科学研究的一般思路与方法。 活动目标 1. 通过科学史实体会科学家探索物质的组成与结构的智慧，初步运用比较、分类、分析、综合 、归纳等方法认识事物。 2. 通过模型制作，了解人类对物质的组成与结构的探索是不断发展的，培养热爱科学，逐步形成崇尚科学、严谨求实、大胆质疑、追求真理、反对伪科学的科学精神及勇于克服困难的坚毅品质。 3. 通过小组合作，根据自己的实际情况制订学习计划，开展自主学习活动，能与同学合作、分享，善于听取他人的合理建议，评价、反思、改进学习过程与结果，初步形成自主、合作、探究的能力。 学科网（北京）股份有限公司 三 、课时学习规划 课时 行为目标 教学活动 （活动组／问题链／任务单） 教学资源 评价内容 第 1课时 导引 活动分析 1 .通过了解水的组成的研究历史，知道科学研究中“提出假设→ 实验验 证→ 修正假说 → 形成理论”的研究过程。 2.通过复习原子的结构和相对原子质量，明确模型的大小比例应符合客观事 实，搭 建微观粒子和宏观物质之间的计量桥梁。 3.进行跨学科实践活动规划，明确活动要求。 活动一：交流水的组成的研究过程。 【展示】水的组成研究历史资料。 【问题】 ① 水由水分子构成，水分子还可以再继续拆分，这个结论是如何得出的？ ② 阅读历史资料，说一说：假说前期的背景是什么？前期的理论或启示是什么？如何验证假说？该假说的影响和意义？ 【任务】 ① 回顾水的组成研究方法。 ② 根据历史资料，进一步从“前期的理论或启示、如何验证、最终结论、假说的意义”4个方面提炼历史进程。 教材专题 4 中的课 题 3 —水 的组成。 教师提供水的组成研究历史资料。 ① 能准确表达合成水和分解水的反应。 ② 能根据素材和要求找出关键内容。 ③ 能积极参与讨论，勇于表达。 活动二：模拟水的分解和合成。 【问题】 ① 哪一种小球表示氢原子和氧原子？ ② 还可以用哪些形式或方法模拟表示水的分解和合成？ 教师提供颜色和大小不同的小球。 ① 能描述氢、氧原子的结构，会查相对原子质量。 ② 会利用宏观的模型代替微观粒子，模拟研究水的组成的过程。 ③ 能进行发散思维，举例说明其他表示方法。 （续表） 课时 行为目标 教学活动 （活动组／问题链／任务单） 教学资源 评价内容 第 1课时 导引活动分析 1 . 通过了解水的 组成的研究历史，知道科学研究中“提出假设→ 实验验证→ 修正假说 → 形成理论”的研究过程。 2 . 通过复习原子的结构和相对原子质 量，明确模型的大小比例应符合客观事实，搭建微观粒子和宏观物质之间的计量桥梁。 3 . 进行跨学科实践活动规划，明确活动要求。 【任务】 ① 猜测颜色和大小不同的小球代表哪一种原子，并说明猜想依据。 ② 利用模型展示水的合成和分解。 ③ 小组讨论思考其他表示方法，例如用不同材料、不同呈现方式（如手绘、电脑制图）等。 活动三： 明确任务、制定计 划并进行分工。 【情境】组队制作模型表征典型假说。 【问题】 ① 制作模型表征典型假说大致有哪些任务？ ② 小组成员如何进行分工合作？ ③ 怎样进行进度检查？ 【任务】 ① 小组成员分工，调查不同时期科学家提出的关于物质组成与结构的假说，按照时间顺序进行排序。 ② 根据假说前期的理论或启示、如何验证、最终结论、假说的意义 4 个方面进行相关材料的整理。 ③ 根据分工表和时间节点，制作调查活动记录表。 学生制作的不同时期科学家提出的有关物质组成与结构的典型假说的信息表（可参考教材）。 学生设计的学习单 1 —调 查 活动记录表。 ① 能根据目标分解任务。 ② 提出初步设想。 ③ 能细化任务并分工。 课后任务 查找资料：调查有关物质组成与结构的假说，准备第一次交流展示。 第 2课时规划 制作模型表征典型假说前的准备 1 . 对收集的材料进 行整理汇总，运用比较、分类、分析、综合、归 纳 等 方法认识事物。 2 . 通过小组合作完成任务，培养与他人分工协作，沟通 交流解决问题的能力。 活动一：小组内呈现调查成果。 【情境】展示收集的资料。 【问题】 ① 假说的历史背景和影响是什么？ ② 不同时期的假说之间有哪些联系和继承关系？ ③ 这些假说在提出时，有哪些实验证据支持或反驳？ ④ 这些历史假说中，我们可以获得哪些对现代科学研究的启示？ 【任务】 ① 介绍本组收集的资料。 ② 小组讨论思考问题②③,根据“假说前期的理论或启示、如何验证、最终结论、假说的意义”4个方面进行整理。 学生收集到的关于各种模型假说的资料，以文本、图片或视频等方式呈现。 ① 能按照时间顺序整理调查资料。 ② 资料的完整性和准确性。 ③ 体现团队合作。 学科网（北京）股份有限公司 （续表） 课时 行为目标 教学活动 （活动组／问题链／任务单） 教学资源 评价内容 第 2课时规划 —制作 模型表征典型 假说前的准备 1 . 对收集的材料进 行 整理汇总，运用比较、分类、分析、综合、归纳等方法认识事物。 2 . 通过小组合作完成任务，培养与他人分工协作，沟通 交流解决问题的能力。 活动二：构思模型的制作。 【情境】小组讨论选择一个典型假说进行模型制作，设计方案，进行分工。 【问题】 ① 典型假说中的要素是什么？如何呈现？ ② 选择什么材料做模型？ ③ 任务分配，考虑可能会遇到的困难和处理方法。 ④ 什么样的模型是优秀的模型？ 【任务】 ① 明确模型制作的目标、功能等。 ② 拟定实践方案，分步骤完成模型制作。 ③ 初步制作评价模型的量表和展示的量表。 学生设计的学习单 2 —实 践 活动记录表。 ① 能细化任务并明确分工。 ② 能提出制作模型的初步设想。 ③ 能从多角度提出评价内容和初步制定评价量表。 课后任务 制作模型、制作模型展示的评价量表、完善交流展示。 第 3课时模型 展示和优化—呈现模型并加 以改进 1 . 通过模型展示，锻炼组织、表达等能力。 2 . 通过小组评议，形成崇尚科学、严谨求实、大胆质疑、追求真理、反对伪科学的科学精神及勇于克服困难的坚毅品质。 3 . 通过小组合作完成任务，培养与他人分工协作，沟通 交流解决问题的能力。 活动一：形成评价量表细则。 【情境】进行模型展示前说明。 【问题】 ① 评价组的任务是什么？ ② 什么样的模型展示是优秀的？ 【任务】完成评价细则，明确努力方向。 ① 各小组展示事先组内讨论的评价细则。 ② 各小组间讨论进行补充、完善，统一评价细则。 教师汇总并整合学生制作的评价量表 的项目，形成评价 量表细则，见“模型展示评价量 表 细 则”“学习过程评价量表细则”。 ① 在制作模型的过程中提炼评价细则，为后续改进提供支持。 ② 能明确自己的任务，并快速进入角色。 活动二：各小组轮流展示模型。 【情境】模型交流。 【问题】 ① 资料是否完整？有哪些可以补充的？ ② 资料是否准确无误？ ③ 小组是否清晰展示了不同假说之间的逻辑关系和历史发展脉络？ 【任务】 ① 展示组进行模型展示。 ② 评价组进行简单记录，并根据评价量表进行打分；根据听到的内容，准备有针对性的问题。 ③ 评价组与展示组的资料进行对比，进行补充，形成新的理解。 各种模型和对应的说明文档。模型展示评价量表。 ① 展示组能清晰地展示 自己的模型和说明假说中的要素。 ② 评价组能仔细聆听，并提出问题和建议，进行客观的评价。 活动三：针对评价组提的建议进行反馈。 【情境】展示组反馈评价组提出的建议。 【问题】 ① 评价组提出了哪些建议？ ② 在制作模型的过程中是否考虑过，如何处理的？ ③ 接下来将如何改进？ 【任务】 ① 收集评价组的评价信息。 ② 小组讨论有待改进的地方。 ③ 小组讨论未能改进的原因。 ① 根据组内外的讨论，思考模型改进方向。 ② 根据活动，体会科学家在完成科学假说的一般研究思路。 课后任务 优化模型、优化汇报解说文本。 课时 行为目标 教学活动 （活动组／问题链／任务单） 教学资源 评价内容 第 4课时小结反思— 呈现改进后的模型 1 . 通过再一次展示模型，与自己前期的或其他小组对比，形成批判能力和创新意识。 2 . 通过反思总结完成此活动的历程，梳理并汇总制作类课题的思路和方法，进 一 步形成解决复杂化学问题的基本思路和模型。 3 . 通过小组评价和自我评价肯定 自 我，同时也寻找进步的空间。 活动一：展示交流。 【情境】进行模型展示。 【问题】有哪些地方进行了改进？ 【任务】 ① 展示组系统介绍自己模型的优缺点。 ② 展示组总结制作过程的历程。 ③ 评价组对各个小组制作的模型和表现进行评价。 模型展示。 模型展示评价量表。 ① 完善方案。 ② 提炼、归纳制作类活动的一般思路。 活动二：对个人评价。 【情境】组内进行自评和互评。 【问题】 ① 个人承担了哪些任务？ ② 自己任务的完成情况如何？ ③ 在哪些方面帮助了他人？ 【任务】客观完成自评和互评。 学生学习过程评价量表。 ① 能客观公正地评价自己和他人。 ② 认识到合作学习的重要性和有效性。 课后任务 完善作品，撰写活动心得。 四 、学习评价方案 1 . 学生自评及互评：学生自评和互评包括小组对小组的评价，主要是对模型制作，模型展示时的展示内容、演讲表现等多方面的综合评价（见 “模型展示评价量表细则”），还包括小组内学生的自评和互评，小组长有评价组员的权限。 2. 教师评价：教师根据学生在学习过程中的表现，根据“学习过程评价量表细则”进行评价，结合小组模型展示评价等第、学生自评和互评的等第，得出该学生最终在本次活动中的等第，最终为 A、B、C三等第。 3 . 评价细则及量表 (1) 评价细则 模型展示评价量表细则 评价方面 评价内容及等第 优秀（A） 良好（B） 一般（C） 模型外观 外观符合假说，模型比例适当 外观基本符合假说，模型比例适当 外观基本符合假说，模型比例不符合事实 材料应用 材料安全、环保，无毒无害，使用时没有安全隐患 材料无毒无害，使用时需要注意安全隐患 材料质地一般，使用时存在安全隐患 （续表） 评价方面 评价内容及等第 优秀（A） 良好（B） 一般（C） 模型保存 模型可以长期保存，循环利用展示，易于操作加工 模型可以长期保存，不易于操作加工 模型不可以长期保存，不易于操作加工 展示内容 展示内容质量准确、全面、有深度，能清晰地传达核心信息或观点。 组织合理，逻辑严密，条理清晰。 清晰展示了不同假说之间的逻辑关系和历史发展脉络 展示内容质量较准确、全面，能清晰地传达核心信息或观点 。组织合理。 清晰展示了不同假说之间的逻辑关系和历史发展脉络 展示内容质量较准确、全面，有传达核心信息或观点的含义 语言表达 语言有激情，流畅，能充分吸引观众注意力；语速恰当，能用简洁且正确的语言完整表达模型的内涵 语言有激情，不够流畅，能吸引观众的注意力；语速恰当，能用正确的语言表达模型的内涵 语言平淡，有明显的停顿，无法吸引观众的注意力；语速过快或过慢，无法表达模型的内涵 视觉呈现 展示涉及的视觉元素（如演示文稿、图表、视频等）融入独特的创意，给观众留下深刻的印象；设计的视觉元素 之 间 相 互 融 合，形 成 有 机 的整体 展示涉及的视觉元素（如演示文稿、图表、视频等）设计富有美感，文字、背景、图片等元素协调，字体大小合适；有动画效果，突出模型的关键信息 展示涉及的视觉元素（如演示文稿、图表、视频等）与模型主题密切联系，能呈现基本的信息 互动交流 能根据观众提出的疑惑及时补充解释，并且善于运用提问、引导等方式与观众进行互动交流，让观众真正参与模型展示的过程，而不是单向的信息传递 在展示过程中，能通过一些启发性的问题引导观众提问，展示出一定的控场意识和互动积极性 在展示过程中，对于观众提出的问题能不回避，进行简单的回答 时间管理 能在有限的时间内充分展示核心信息，避免冗长和拖沓 能在有限的时间内展示 80%以上的核心信息 能在 有 限 的 时 间 内 展 示50%以上的核心信息 学习过程评价量表细则 评价方面 评价内容及等第 优秀（A） 良好（B） 一般（C） 信息获取 能从多种渠道如专业网站、书籍等查阅并收集资料，收集的信息与主题相符，能准确地进行分类整理 获取信息的渠道较多，收集的信息与主题基本相符，能进行分类整理 获取信息的渠道有限，收集的信息与主题基本相符，对信息的分类整理较少 交流研讨 能主动思考并提出问题，积极举手发言，积极参与讨论与交流 能提出问题，能举手发言，能参与讨论与交流 较少提出问题，较少举手发言，较少参与讨论与交流 团队合作 积极推动团队合作，在团队中起领导作用，吸收接纳并给出建议，帮助其他团队成员，贡献大 帮助协调推动整个团队的合作，鼓励其他成员对最终成果有一定贡献 参与了讨论合作，对最终成果贡献不大，能对他人和成果进行评价 创新意识 有明显的创新意识，观点有一定的合理性 有一定的创新意识 能开始培养创新意识 （续表） 评价方面 评价内容及等第 优秀（A） 良好（B） 一般（C） 自主探究 有强烈的求知欲，不断地提出与任务相关的问题，并努力寻找答案，在遇到问题时努力寻找解决方法，不放弃 能提出与任务相关的问题，并尝试找到答案，在遇到问题时能与同伴讨论和交流，寻求解决途径 能思考与任务相关的问题，并向同伴求助 任务达成 能刻苦钻研，积极主动，努力争取最出色地完成任务 能认真参与，努力完成 自 己的任务 能认真参与，在同伴帮助下完成任务 (2) 学生评价表 模型展示评价量表（一小组一表） 小组编号 模型外观 材料应用 模型保存 展示内容 语言表达 视觉呈现 互动交流 时间管理 合计 1 2 3 4 5 6 …… 说明：每个小组通过讨论，根据“模型展示评价量表细则”对其他小组的模型进行 A~C等第评价，合计等第采用取最多项目的等。例如，若是 4A3B1C,合计为 A,若是 3A3B2C,合计为 A,若为 2A3B3C,合计为 B。 学生学习过程评价量表（一人一表） 学生姓名 自评 组长评 汇总 信息获取 交流研讨 团队合作 创新意识 自主探究 任务达成 合计 说明：每一位学生根据“学习过程评价量表细则”进行A~C等第自评，再由组长进行A~C等第评价。 (3) 教师评价表 教师针对每一位学生的学习过程评价汇总表 学生姓名 小组编号 模型等第 自评等第 组长评价等第 教师评价等第 合计等第 说明：“模型等第”为该学生所在组的模型展示等第；“自评等第”“组长评价等第”为该学生学习过程评价等第；教师评价等第也分为 A、B、C三档，根据“学习过程评价量表细则”进行评价。 四项合计为总的等第，以项目多的为最终等第，并列的则取其中的最高等第。 学科网（北京）股份有限公司 $