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教案-2025-2026学年九年级化学人教版上册

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 教学目标与教学重难点 内容要求 一、四维核心素养 化学观念：通过模型制作与历程梳理，构建 “物质由微观粒子构成、元素组成决定物质性质” 的核心观念，理解物质组成与结构的演变逻辑，形成 “宏观 — 微观 — 符号” 三重表征思维。 科学思维：运用模型建构、历史分析、对比归纳等方法，还原科学家从宏观现象到微观本质的探究路径，培养证据推理与模型认知能力，提升逻辑思维与创新思维。 科学探究与实践：自主设计模型、搜集史料、分工展示，经历 “提出问题 — 搜集证据 — 构建模型 — 交流评价” 的完整探究过程，提升动手实践与合作探究能力。 科学态度与责任：感受科学家不畏艰难、勇于质疑、持续探索的科学精神，认识科学理论的发展性与局限性，树立尊重科学、崇尚真理的价值观，增强对化学学科的认同感。 二、重难点 教学重点：梳理科学家探索物质组成与结构的关键历程，理解不同阶段模型的核心观点与演变逻辑；掌握模型制作的核心方法，能通过模型直观呈现物质微观结构与探究思路；在展示中清晰阐述科学探究的思维与方法，落实化学核心观念。 教学难点：突破 “模型与真实微观结构的区别”，避免将模型等同于实际粒子；引导学生从历史视角分析模型的局限性与进步性，建立 “科学理论是逐步完善” 的认知；协调跨学科融合（历史、美术、语文），实现 “模型制作” 与 “历程探究” 的深度结合，而非形式化展示。 教学过程 （一）情境导入：激发探究兴趣，明确活动主题 教师展示生活中常见的物质 —— 水、氧气、二氧化碳、铁等，提问：“这些我们熟悉的物质，究竟是由什么构成的？千百年前，科学家们是如何一步步揭开物质组成与结构的神秘面纱的？” 随后播放一段 3 分钟的短视频，视频以动画形式呈现从古代 “五行说”“四元素说” 到现代原子结构模型的演变片段，搭配简洁旁白，让学生直观感受科学探索的漫长历程。 视频结束后，教师引导学生分享感受：“看完视频，你对物质组成与结构的探索有了哪些初步认识？你最想了解哪位科学家的探究故事？” 学生自由发言后，教师总结：“物质组成与结构的探索，是一部充满质疑、突破与创新的科学史。今天，我们就以‘制作模型 + 展示历程’为核心，化身小小科学家，还原这段伟大的探索之路，这就是我们本次跨学科实践活动的主题 —— 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程。” 接着，教师明确活动目标：1. 梳理科学家探索物质组成与结构的关键阶段，理解各阶段模型的核心内容；2. 小组合作制作对应阶段的模型，体现模型的特点与探究思路；3. 以小组为单位展示模型，讲述科学家的探究历程，传递科学精神；4. 总结模型演变的规律，深化对物质组成与结构的化学观念。同时，展示活动评价标准（过程性评价 + 成果性评价），包括史料搜集完整性、模型制作科学性、展示表达清晰度、小组合作默契度四个维度，让学生明确努力方向。 （二）知识铺垫：梳理探究历程，夯实理论基础 自主梳理：绘制历程时间轴 教师发放提前准备的 “科学家探索物质组成与结构历程” 任务单，任务单包含空白时间轴（从古代到现代）、关键科学家及核心观点提示（如德谟克利特、道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔、现代量子力学模型等）。要求学生结合教材内容、课前搜集的资料，自主完成时间轴的填写，标注每个阶段的时间、代表科学家、核心观点、模型名称及局限性。 学生独立完成后，教师组织小组内交流，互相补充完善。例如，有学生可能遗漏 “古代朴素唯物主义物质观”，小组内成员可及时补充；有学生对 “卢瑟福 α 粒子散射实验” 的结论理解不清晰，小组内可通过讨论明确 “原子核式结构模型” 的核心。教师巡视各小组，针对共性问题（如混淆汤姆孙 “葡萄干面包模型” 与卢瑟福 “核式结构模型”）进行集中点拨，帮助学生理清逻辑。 （三）模型制作：小组合作实践，落实动手能力 分组分工：明确任务职责 教师将学生分为 6 个小组，每组 5-6 人，对应 6 个关键探究阶段：①古代朴素唯物主义物质观（五行说 / 四元素说）；②道尔顿原子论（实心球体模型）；③汤姆孙 “葡萄干面包模型”；④卢瑟福 “核式结构模型”；⑤玻尔 “分层排布模型”；⑥现代量子力学模型（电子云模型）。 各小组自主推选组长，组长根据组员特长进行分工：史料整理员（负责梳理本阶段科学家的探究故事、模型核心观点、局限性）；模型设计师（负责设计模型的结构、比例、材料选择）；模型制作员（负责动手制作模型，落实设计方案）；展示讲解员（负责撰写展示稿，后续进行现场讲解）；协调员（负责小组内沟通，协调进度，解决制作中的问题）。教师强调 “分工不分家”，鼓励全员参与，共同完成任务。 材料准备：提供多元选择教师提前准备丰富的制作材料，分为基础材料（黏土、泡沫块、彩纸、剪刀、胶水、铁丝、牙签、颜料、画笔等）和拓展材料（LED 灯、透明塑料盒、电子云模拟软件等），供各小组自主选择。同时，允许学生自带个性化材料（如废旧瓶盖、毛线、积木等），鼓励创新制作。 动手制作：教师巡回指导各小组根据任务单和设计方案，开始制作模型。教师巡回指导，重点关注以下几点： 科学性：确保模型符合对应阶段的核心观点，如道尔顿模型为实心球体，无内部结构；汤姆孙模型中电子均匀分布在正电荷球体中，像葡萄干嵌在面包里；卢瑟福模型中有原子核（体积小、质量大），电子在核外空间运动；玻尔模型中电子沿固定分层轨道运动；电子云模型用疏密不同的区域表示电子出现的概率。 实用性：模型要便于展示、搬运，结构稳固，避免过于复杂或脆弱。 创新性：鼓励小组突破传统制作方式，如用 LED 灯模拟电子运动，用透明塑料盒制作原子内部结构，用软件模拟电子云动态效果等。 合作性：引导小组内成员互相配合，遇到问题共同讨论解决，如史料整理员及时为制作员提供模型细节参考，讲解员提前熟悉模型结构，为展示做准备。 在指导过程中，教师针对典型问题进行集中提示，如 “卢瑟福模型中，原子核的体积要远小于原子体积，不能做得太大”“玻尔模型的轨道要分层，且不同轨道的半径不同”“电子云模型要体现‘概率分布’，而非固定轨道”。同时，表扬制作认真、创意独特的小组，激发学生的积极性。 初稿完善：小组内自评互评 模型制作完成初稿后，各小组进行内部自评，对照 “科学性、实用性、创新性” 标准，检查模型是否存在问题，如结构是否稳固、细节是否准确、是否能体现探究历程。随后，开展小组间互评，每个小组派代表参观其他小组的模型，提出改进建议，如 “道尔顿模型可以标注‘原子不可再分’的核心观点”“汤姆孙模型可以用不同颜色区分正电荷和电子”“电子云模型可以增加文字说明，解释电子云的含义”。各小组根据互评建议，对模型进行完善，形成最终成果。 （四）总结提升：梳理规律方法，落实核心素养 集体总结：梳理模型演变规律 展示交流结束后，教师引导学生集体总结：“通过本次活动，我们梳理了科学家探索物质组成与结构的历程，制作了不同阶段的模型。请大家思考，从古代元素说到现代电子云模型，模型的演变体现了哪些规律？” 学生自由发言后，教师总结规律： 从宏观到微观：从对宏观物质的臆测，到对微观粒子的实证研究，逐步深入物质的本质。 从定性到定量：从模糊的元素说，到道尔顿原子论的定量描述，再到现代模型的精准量化，研究方法不断进步。 从简单到复杂：模型从实心球体到核式结构，再到电子云，结构越来越复杂，越来越接近真实微观世界。 科学理论的发展性：每一种模型都有其时代局限性，都是基于当时的实验证据，随着新实验的发现，理论不断被修正、完善，科学是在质疑与突破中前进的。 方法提炼：掌握科学探究方法教师引导学生回顾科学家的探究过程，提炼科学探究方法：“科学家们在探索物质组成与结构的过程中，运用了哪些科学方法？” 学生回答后，教师总结：观察法、实验法、模型建构法、推理法、归纳法、演绎法等，强调 “模型建构” 是化学研究的重要方法，通过模型可以将抽象的微观世界直观化，帮助我们理解物质的组成与结构。 第 2 页 共4 页 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $