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（第二课时）教学设计--2025-2026学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

该初中化学教学设计聚焦微观粒子模型建构，通过视频回顾前课时科学家对原子结构的探索假说，引导学生查找资料填写记录表，搭建“化学史回顾—假说分析—模型制作”的学习支架，衔接前后知识脉络。 特色在于融合角色扮演与AI技术，如学生模拟提问卢瑟福质疑老师的勇气，通过AI模拟科学家回答深化科学精神理解，结合α粒子散射实验用橡皮泥、气球制作原子模型，体现科学思维（证据推理）与科学探究（动手实践），助学生体会模型建构历程，为教师提供跨学科实践教学优质范例。

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 第二课时 设计并制作微观粒子模型 教学目标 1 . 通过角色扮演，体会不同时期科学家严谨求实的科学态度，勇于质疑、创新的科学精神，理解科学理论发展的动态过程。 2. 通过和人工智能模拟对话，从关注“是什么”到关注“为什么”“如何”，学会主动深层次思考。 3 . 通过认识原子结构的历程，体会证据与模型变化之间的关系，认识模型在科学家探究物质结构的历程中具有的重要作用，为后期建立研究物质组成与结构的一般思路和方法提供支持。 4. 通过阴极射线实验和 α粒子散射实验，体会科学家通过宏观实验现象证据推理的过程，知道模型是科学家用作表示对微观世界的认识的重要方法，初步学会用制作模型的方法理解科学研究过程。 教学重点 理解模型建构的过程体现“提出假设→实验验证→修正假说→形成理论”的科学研究过程。 教学难点 理解模型建构的过程。 教学流程 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 【引入】 回忆第 一课时不同时期科学家提出的典型假说 。通过简短的视频或动画回顾科学家们的主要贡献。 【视频资料】观看简短的视频或动画，回顾科学家们的主要贡献。 【查找资料】根据查找的文献资料，填写教材第 143 页活动记录表。 通过直观的视觉材料帮助学生回忆和理解前一课时的内容，并激发学生的好奇心和参与感，帮助他们从不同角度思考科学家的贡献。 ( 教师活动 ) ( 学生活动 ) （续表） 设计意图 【任务1】“对话”科学家，了解背后故事，为模型制作进行准备。 【提问】 上节课大家回顾了科学家们对原子结构的探索过程，思考：科学家们的 研 究方法和理论，哪些是值得我们学习？ 【活动 1】 (1) 小组总结讨论，选代表记录并进行分享。 . 哪位科学家的研究方法对你启发最大？为什么？ . 如果你处在那个时代，你会如何评价这些理论？ (2) 在班级分享所扮演的科学家的研究。 【学生发言示例】我扮演的角色是卡文迪什：当大家都认为水是一种元素时，但我没有随波逐流，而是保持了强烈的好奇心和质疑的精神。基于实验事实，我大胆提出假说，并通过实验验证了我的猜想。 通过角色扮演的活动，让学生体会科学家严谨求实的科学态度，勇于质疑、创新的科学精神。 【提问】 每位科学家，每个理论背后都有故事。如果你有机会和一位伟大的科学家对话，你最想问他什么问题？ 【活动2】每个小组选择一位科学家，先写下每人的问题，然后再小组内讨论，归纳相似问题，提炼汇总小组的核心问题。 【学生提问示例】我想提问的是卢瑟福先生：“您通过 α粒子散射实验推翻了您的老师汤姆孙的‘葡萄干面包原子模型’，您怎么会有质疑老师的勇气？ 不怕被嘲笑吗？” 鼓励学生向科学家提问，激发学生的 好 奇 心、求知欲，帮助学生更好地体会科学精神。 【对话】 组织学生使用人工智能模拟与科学家进行“隔空”对话，解决疑惑。 【活动3】通过人工智能技术模拟与科学家进行“隔空对话”。根据所学知识，提出自己在科学探究中的疑问，由人工智能模拟科学家的角色进行解答，通过提问、追问等“互动交流”，加深对化学史和理论的理解。 【人工智能回答示例】我是卢瑟福先生。科学的本质就是不断地质疑和探索。虽然汤姆孙的“葡萄干面包原子模型”在当时是一个重要的进步，但在我的 α粒子散射实验中，发现了一些无法用该模型解释的现象，如大角度散射的 α粒子。这提示我原子内部有一个小而密集的正电荷核心—原子核。 我尊重我的老师，但科学要求我们以实验结果为依据，即便这意味着要挑战已有的理论和权威。 勇气来源于对科学真理的追求，不应被对嘲笑的恐惧打败。 通过与人工智能对话，帮助学生更深入理解科学家的思维和科学假说的形成。 【任务2】引导学生分析 科 学 假 说 涉及的要素并汇总。 【提问】要完成模型制作验证假说，我们首先要先对科学家的假说进行深入分析。 请各组分析假说 涉及的要素。 【活动 1】分组提炼假说中的涉及要素： 组 别 提炼要素 研究的问题 假设的条件 提出假设 设计实验 构建模型 检验、修正模型 A 水是由什么元素组成的？ 水由其他元素组成 水是由氢氧元素组成的 ① 水电解的反应过程。 ② 水分子的微观粒子模型 通过模型 展示① 有 同学认为 一个水分 子分解可 得到氢分 子和氧分子。 ② 有同学 认为两个 水分子分 解，得 到 两个氢分 子和一个氧分子 通过实验证实。 模型 ①是错误的 通过动手制作提炼假说要素，帮助学生理解科学研究过程中的模型建构。 （续表） 教师活动 学生活动 设计意图 （续表） 组 别 提炼要素 研究的问题 假设的条件 提出假设 设计实验 构建模型 检验、修正模型 B 原子是实心的吗？ 原子是不可分的实心小球 ① 原子是实心的小球。 ② 电子分布在原子的外部 通过 α 粒子散射实验，验 证原子的内部结构 展示原子的实心小球和电子的均匀分布 通过实验证明原子内部有空隙，证 明模型有误 C 原子内正负电荷 如何分布？ 原子内部有正电荷 和负电荷 ① 原子中正电荷集中在核内。 ② 电子在外部绕核运动 通过模型 演示原子 核和电子 中 正 、负 电荷的相 对 分 布， 并通过观 察实际轨 迹模型进 一步理解 电子运动 使用多种模 拟 工具，如 带 电小球和电 磁 模型，构 建 带电粒子分 布 模 型，来 模 拟电子绕核运动 通过观测 电子的实 际轨迹及 绕核运动 的 方 式， 逐步检验 并修改假 设 模 型， 确保模型 符合假设 条件和观 察到的现象 【过渡】 制作模型之前，除了提炼要素，还需要梳理呈现不同的要素，并有序组成模型。 【活动2】以制作原子模型为例，绘制模型草图并制作模型，分享制作思路和进展： 原子模型 模型呈现要素 模型种类 材料 尺寸比例 位置 模型草图 模型实物图 【制作】 以构建原子模型为例，请同学们 考 虑 需 要 呈现的要素，一起来绘制 并 制 作 原 子模型。 【提问】 ① 原子是什么样的微观粒子？试着用生活中的物体比拟原子。原子 内部是怎样的？绘出自己认为的原子的样子。你还有哪些疑惑？与 同 学 交 流。 （见学生作品 1) 【活动 3】制作模型。 【回答】将生活中的物品比拟原子，猜想原子的内部结构。 【学生作品 1】 ◆ 我想象中的原子：原子可以构成分子，原子像橡皮泥和气球，组合起来就是分子；有些同学认为原子像实心的台球，有些同学认为像空心的海洋球…… ◆ 原子内部是这样 的：有些同学认为原子是实心的；有些同学认为原子除了一层外表，内部是空心的；有些同学认为原 子内部还有可能有其他粒子，用某种方式组合在一起…… ◆ 我的疑惑：原子内部到底是怎样的？ 引导学生制作道尔顿、汤姆孙、卢瑟福的原子模型图，并说明模型变化的依据，体会证据与模型变化之间的关系，从中体会科学家认识原子结构的历程。 学科网（北京）股份有限公司 （续表） 教师活动 学生活动 设计意图 ② 观看阴极射线实验的视频，小组讨论并修正对原子的认识。（见学生作品2) ③ 根据卢瑟福α粒子散射实验的现象，思考正、负电荷大小如何？正、负电荷位置如何分布？再次修正你的原子模型。（见学生作品 3) 【回答】根据阴极射线实验，得出了“原子内部有电子”的结论，修正模型。 【学生作品 2】 ◆ 现象：阴极射线在电场的作用下偏转，根据偏转方向确定其带负电。 ◆ 修正依据：阴极射线实验证明，原子内部有带负电荷的粒子存在。 ◆ 第一次修正原子模型：原子是均匀分布着正电荷的微小球体（红色橡皮泥），带负电电子（ 白色橡皮泥）嵌入球体，正、负电荷相互中和。受激发时，电子离开原子，现成阴极射线。 ◆ 我的疑惑：原子内部除了电子，还有其他微观粒子吗？ 【回答】根据卢瑟福的 α粒子散射实验，得出了原子核内正电荷不是均匀分布，而是集中分布的。 而且原子核位于原子正中间，直径非常小。 【学生作品 3】 ◆ 现象：绝大多数 α粒子通过，少数 α粒子转向，个别 α粒子反弹。 ◆ 修正依据： 原子内的空间很大，原子核很小，带正电，原子核几乎集中了原子所有的质量。 ◆ 第二次修正原子模型：用一个大的沙滩充气球代表原子，气球内用一根细线将小金属铃铛挂起，表示原子核，球内大部分空间都是空心的，球内还有质量很轻的彩纸在飘动，代表质量很轻的电子。 ◆ 我的疑惑：原子核为什么带正电？ 构成原子核的有哪些微观粒子？ 【课后任务】 根据制作的模型，尝试完成 介 绍 文 字 稿和演示文稿。 帮助学生巩固本课内容，为下节课的展示做好准备。 板书设计 设计并制作微观粒子模型 一、认识模型对话“科学家” 二、将典型假说转化成模型 1.提炼典型假说的要素 2.总结制作微观粒子模型的要素 三、绘制并制作模型 学科网（北京）股份有限公司 $