第3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教案--2025-2026学年九年级化学人教版上册

该教案聚焦物质组成与结构核心知识点，以“一杯水”提问结合微视频展示科学家探索原子结构历程导入，衔接学生已学的分子原子基础概念，通过模型制作和史料探究深化微观认识，构建宏观-微观-符号三重表征联系。 其特色在于跨学科整合物理生物知识，任务驱动下学生动手制作道尔顿等原子模型并梳理水的组成发现历程，落实科学思维与科学探究与实践素养，角色扮演和互评提升能力，既帮助学生突破微观抽象难点，又为教师提供结构化跨学科实践方案。

《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 （人教版九年级化学上册 第三单元 跨学科实践活动 教材第 80 页） 一、教材分析 本活动是人教版九年级化学上册第三单元 “物质构成的奥秘” 的跨学科实践课，是单元知识的拓展与应用。它以 “物质组成与结构” 为核心，串联化学、物理、生物等多学科知识，通过模型制作、史料探究、梳理思路三大任务，将宏观物质与微观粒子的联系具象化，落实 “宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识” 的化学核心素养，同时渗透科学方法教育，引导学生体会科学家探索历程中的实验、推理与假说思想，为后续化学学习构建微观视角。 二、学情分析 九年级学生已学习分子、原子、元素等基础概念，具备初步的微观认识，但对 “物质组成与结构的层次性”“科学模型的演变过程” 理解较浅。同时，学生已具备一定的资料搜集、动手制作和小组合作能力，但跨学科整合知识、用科学方法分析问题的能力有待提升。本活动通过具象化的模型制作和史料探究，贴合学生的认知特点，可有效激发学习兴趣，突破微观概念的抽象性难点。 三、素养目标 1. 化学观念：通过实例与模型，深化对 “物质由分子、原子等微观粒子构成” 的认识，建立宏观 微观 符号三重表征的联系。 2. 科学思维：通过梳理原子模型演变、水的组成发现历程，体会模型、假说、实验、推理等科学方法的作用，提升证据推理与模型认知能力。 3. 科学探究与实践：通过制作原子、分子模型，完成资料搜集、小组合作、成果展示，提升动手实践与跨学科探究能力。 4. 科学态度与责任：了解科学家探索物质结构的历程，感受科学研究的艰辛与传承创新的重要性，树立严谨求实的科学态度。 四、教学重点和难点 教学重点：认识物质的微观构成层次；理解科学模型在探索物质结构中的作用；梳理水的组成发现与原子结构探索的核心历程。 教学难点：跨学科整合物理、生物等学科中微观粒子的相关知识；体会科学方法在原子结构探索中的作用；用模型与史料展示科学探索的思路与过程。 五、教学准备 1. 教师准备：道尔顿、汤姆孙、卢瑟福原子模型的史料课件，水的组成发现历程微视频，原子、分子模型示范作品，任务单与评价量表。 2. 学生准备：提前分组（4-5 人 / 组），预习本单元相关知识；准备橡皮泥、绿豆、小米、硬纸板、牙签、彩笔等制作材料；课前搜集 “物质微观构成实例”“水的组成发现历程” 的相关资料。 六、教学方法 任务驱动法、小组合作探究法、跨学科整合教学法、模型制作法、成果展示评价法 七、教学过程（1 课时，45 分钟） 环节一：情境导入，明确任务（5 分钟） 教师活动： 1. 展示 “一杯水”，提问：“我们知道水是由水分子构成的，水分子由氢、氧原子构成，那科学家是如何一步步揭开物质微观结构的奥秘的？” 2. 播放 1 分钟微视频，快速呈现道尔顿、汤姆孙、卢瑟福等科学家探索原子结构的关键节点，引出本节课主题：“今天我们就通过制作模型、梳理历程，一起重现科学家的探索之路。” 3. 明确本节课三大核心任务与学习目标，分发小组任务单。 学生活动：观看视频，思考问题，明确本节课的任务与目标，分组认领任务。 设计意图：以熟悉的物质为切入点，结合微视频创设情境，快速激发学生兴趣，明确学习方向。 环节二：任务一 —— 探究构成物质的微观粒子（10 分钟） 教师活动： 1. 任务要求：小组结合课前搜集的资料，完成 3 个小问题： ① 列举生活实例，说明物质由分子、原子构成； ② 对比物理、化学中对微观粒子运动特点的描述，分析学科探究思路的异同； ③ 分享微观粒子研究的新技术（如扫描隧道显微镜）及其作用。 2. 组织小组代表发言，引导学生补充实例（如蔗糖溶解、闻到花香体现分子运动；金属由原子直接构成），总结学科差异：化学侧重粒子的种类与构成，物理侧重粒子的运动与相互作用。 3. 补充扫描隧道显微镜的相关知识，说明科学仪器对微观研究的推动作用。 学生活动：小组内交流讨论，梳理资料，推选代表发言，补充实例，理解不同学科对微观粒子的探究特点。 设计意图：从生活实例出发，结合跨学科对比，深化对微观粒子的认识，同时体会科学技术对化学研究的影响。 环节三：任务二 —— 认识模型在探索物质结构中的作用（12 分钟） 教师活动： 1. 任务要求：小组结合资料，完成两个活动： ① 分析不同学科中物质结构模型的特点（如生物的细胞结构模型、化学的分子模型、物理的原子模型）； ② 用橡皮泥、绿豆、小米等材料，制作道尔顿、汤姆孙、卢瑟福的原子模型，并说明每个模型的核心观点，以及实验、推理、假说在模型提出中的作用。 2. 教师示范模型制作要点，提示学生结合史料理解模型的演变：道尔顿 “实心球模型”（假说，基于当时的实验认知）→汤姆孙 “葡萄干面包模型”（基于阴极射线实验推理）→卢瑟福 “核式结构模型”（基于 α 粒子散射实验推理修正）。 3. 巡视指导小组制作，引导学生思考：“为什么原子模型会不断修正？” 学生活动：小组分工合作，完成模型制作，梳理每个原子模型的观点与科学方法，讨论模型演变的原因。 设计意图：通过动手制作与史料梳理，让学生直观感受模型的作用，体会科学探索中假说、实验、推理的结合，突破教学难点。 环节四：任务三 —— 梳理水的组成与结构的认识思路（10 分钟） 教师活动： 1. 任务要求：小组结合资料，完成两个内容： ① 梳理科学家发现水的组成的历程（如普利斯特里、卡文迪许的实验，拉瓦锡的分析），用图示或角色扮演的方式展示； ② 制作水分子模型，结合氢气燃烧生成水的反应，说明原子、分子的变化过程，展示科学家的典型观点。 2. 组织小组展示，引导学生总结：水的组成发现，是通过 “实验现象→推理分析→得出结论” 的科学思路实现的；分子观点的形成，推动了对化学反应微观本质的认识。 学生活动：小组用图示或简短角色扮演展示水的组成发现历程，制作水分子模型，说明氢气燃烧反应中分子、原子的变化，体会分子观点的作用。 设计意图：以水为载体，将微观模型与化学反应结合，梳理科学探究思路，深化对物质组成与结构的认识，落实跨学科实践的要求。 环节五：成果展示与课堂小结（5 分钟） 教师活动： 1. 组织各小组展示模型与探究成果，发放评价量表（从模型制作、史料梳理、科学方法理解、小组合作四个维度评价），引导学生互评。 2. 课堂小结：本节课我们通过实例探究、模型制作、史料梳理，认识了物质的微观构成层次，体会了科学模型与科学方法在探索物质结构中的作用，希望大家能带着这种 “宏观 微观结合” 的视角，继续探索化学世界的奥秘。 学生活动：小组展示成果，参与互评，梳理本节课的收获，完成课堂小结。 设计意图：通过成果展示与互评，巩固学习成果，提升表达与评价能力，落实素养目标。 八、板书设计 跨学科实践活动 2 探索物质组成与结构的历程 1. 物质的微观构成 实例：水（水分子）、金属（原子） 学科视角：化学（构成）、物理（运动）、生物（结构层次） 2. 原子模型的演变 道尔顿（实心球）→汤姆孙（葡萄干面包）→卢瑟福（核式结构） 科学方法：假说→实验→推理→修正 3. 水的组成探索 实验（氢气燃烧、水的电解）→推理→结论（水由氢、氧元素组成） 分子观点：化学反应中分子可分，原子不可分 九、教学反思 （预设）亮点 1. 任务驱动贯穿课堂，贴合学生认知，动手制作与史料探究结合，有效突破了微观概念的抽象性难点。 2. 跨学科整合物理、生物知识，体现了跨学科实践的特点，提升了学生的综合探究能力。 3. 模型制作与科学方法的讲解结合，让学生在实践中体会假说、实验、推理的作用，落实了科学思维的培养。 改进方向 1. 部分小组的史料梳理不够深入，可在课前布置更具体的资料搜集任务，提供史料清单，提升探究效率。 2. 模型制作环节时间较紧，可提前让学生准备部分材料，或在课后安排拓展制作任务，让模型更精致。 3. 互评环节可增加 “问题质疑” 环节，引导学生对其他小组的模型与观点提出疑问，深化思考。 十、作业设计（含答案） 基础作业 1. 请简要梳理道尔顿、汤姆孙、卢瑟福三位科学家提出的原子模型的核心观点，并说明每个模型提出的关键依据。 答案： 道尔顿 “实心球模型”：认为原子是不可再分的实心球体，依据是当时对物质构成的初步假说与实验认知。 汤姆孙 “葡萄干面包模型”：认为原子是均匀分布正电荷的球体，电子嵌在其中，依据是阴极射线实验发现电子，推理原子中存在带负电的电子与正电荷。 卢瑟福 “核式结构模型”：认为原子中心有一个带正电的原子核，电子在核外绕核运动，依据是 α 粒子散射实验，多数粒子穿过金箔、少数偏转、极少数反弹，推理原子大部分空间是空的，中心有质量大、体积小的正电核。 2. 请用图示的方式梳理科学家发现水的组成的关键历程（标注科学家与核心实验 / 结论）。 答案要点： ① 普利斯特里 / 卡文迪许：氢气燃烧生成水，发现氢气与氧气反应的产物是水； ② 拉瓦锡：通过定量实验分析，得出水由氢、氧两种元素组成，推翻 “水是一种元素” 的观点； ③ 后续：电解水实验进一步验证水的组成，确定水分子中氢、氧原子个数比为 2:1。 拓展作业 请以 “科学家探索物质结构的历程” 为主题，撰写一篇 500 字左右的小短文，谈谈你对科学研究中 “模型”“假说”“实验” 关系的认识。 参考答案（示例）： 科学家探索物质结构的历程，是一部假说、实验与模型不断结合、修正的历史。从道尔顿的实心球原子模型，到汤姆孙的葡萄干面包模型，再到卢瑟福的核式结构模型，每一次模型的提出都基于当时的实验与假说，每一次修正都源于新的实验证据。假说为科学探索提供方向，实验为假说提供证据，模型则将抽象的观点具象化，三者相辅相成，推动科学不断进步。这让我明白，科学研究不是一成不变的，而是在质疑、验证、修正中不断发展的，严谨求实、勇于创新的态度，是科学进步的重要动力。 学科网（北京）股份有限公司 $