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教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学教学设计聚焦物质组成与结构的科学探索历程及微观模型制作，通过展示水、铁等生活物质的宏观形态与微观动画，结合科学探索短视频，串联从古代朴素物质观到现代电子云模型的发展脉络，搭建宏观与微观认知的学习支架。 这份资料以跨学科实践为特色，整合化学、物理、历史等知识，通过小组合作设计制作分子或原子模型，如用黏土、铁丝呈现水分子结构，结合α粒子散射实验分析卢瑟福模型，培养科学思维中的模型认知与证据推理，落实科学态度与责任中的探索精神，助力学生构建微观化学思维，也为教师提供可操作的核心素养培养方案。

《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》教学设计 学段：_九年级___ 学科：__化学_ 备课教师___ ___ 章节名称 第三单元 物质构成的奥秘 学时 45min 课标要求 本课为人教版九年级上册跨学科实践活动2，隶属于“物质构成的奥秘”单元，是单元核心知识的综合实践拓展课程。课程整合化学、物理、历史、美术等多学科知识，串联物质组成与结构的科学探索历程。以模型制作为载体，打通宏观现象与微观本质的关联，落实微观探析核心观念，是学生构建微观化学思维、体悟科学探究精神的关键实践课程。 内容与学情分析 学习重点 梳理人类探索物质组成与结构的核心历程及关键科学家成果，掌握微粒模型的制作方法，能借助模型直观呈现分子、原子的微观结构。 学习难点 建立宏观物质与微观粒子的对应认知，理解科学模型的建构意义，体会科学探索循序渐进、不断修正完善的核心科学思维。 学情分析 九年级学生已初步掌握分子、原子、原子结构等基础知识点，具备基础的动手操作和资料整理能力。学生具象思维占主导，抽象微观思维薄弱，难以直观理解微观粒子结构。同时学生对动手实践、科学史故事兴趣浓厚，适合通过模型制作、历程探究突破认知难点。 核心素养目标 宏观辨识与微观探析：构建微观结构认知；科学思维：形成模型认知与辩证思维；科学探究与创新意识：动手建模创新；科学态度与责任：体悟科学家求真务实的探索精神。 学习策略 本课采用自主探究、小组合作、建模实践、展示互评相结合的综合学习策略。学生课前自主查阅物质结构探索的科学史料，梳理关键事件与科学家贡献，完成知识预习。课中以4-6人小组为单位，分工协作开展模型设计、选材、制作与优化，结合跨学科知识完善模型呈现形式。课后通过成果展示、小组互评、自我反思的方式，梳理学习收获。同时运用对比学习法，对比不同阶段微观模型的差异，理解科学理论的迭代过程，借助模型具象化抽象知识，突破微观认知难点，逐步养成自主探究、合作创新、辩证思考的学习习惯。 学习环节 （一）情境导入，激趣启思 教师展示生活中常见的物质，包括水、金属铁、二氧化碳气体，同时呈现肉眼可见的宏观物质形态与微观结构模拟动画。引导学生思考核心问题：我们能直观看到物质的颜色、状态、形状，却无法直接看见构成物质的微观粒子，人类是如何一步步揭开物质微观结构的奥秘的？ 随后播放精简的科学探索短视频，浓缩从古代朴素物质观到现代原子结构模型的发展历程，让学生直观感知人类对物质结构的探索从未停歇。教师顺势引出课题：人类对物质组成与结构的认知，并非一蹴而就，而是无数科学家历经数千年猜想、实验、验证、修正的成果。本节课我们将追溯科学探索之路，亲手制作微观结构模型，直观感受微观世界的奥秘，理解科学探索的本质与意义。 通过生活化情境与科学视频结合的导入方式，打破学生对微观知识的陌生感，激发学生的探究兴趣，同时明确本节课的两大核心任务：梳理科学探索历程、动手制作微观结构模型，为后续课堂学习奠定基础。 （二）史料探究，梳理历程 本环节以小组探究为核心，引导学生结合课前查阅的资料，系统梳理人类探索物质组成与结构的完整历程，厘清各个阶段的核心观点、代表科学家、实验依据与模型特点，构建完整的科学史知识体系。教师提前梳理核心探索阶段，搭建探究框架，引导学生分层探究、逐一突破。 第一阶段为古代朴素物质认知阶段。学生小组分享探究成果，总结古希腊哲学家德谟克利特的原子猜想，其提出万物由不可再分的微小微粒构成，同时对比我国古代的五行学说，说明古代人类仅凭直观观察与逻辑猜想认知物质世界，无实验依据，属于朴素的宏观认知，未形成科学微观概念。 第二阶段为近代科学原子论阶段。重点梳理道尔顿的近代原子学说，明确其核心观点：物质由不可再分的实心原子构成，原子是不可分割的实心球体，同种原子性质和质量相同。教师补充道尔顿通过大量化学实验、定量分析得出结论的研究过程，让学生初步体会化学实验与定量研究对科学发展的重要意义，同时指出该模型的局限性，未发现原子可分，无法解释物质的化学变化微观本质。 第三阶段为汤姆森葡萄干布丁模型。引导学生探究汤姆森阴极射线实验的成果，其发现原子中存在带负电的电子，推翻了原子不可再分的观点，提出葡萄干布丁原子模型，认为原子是均匀分布正电荷的球体，电子镶嵌其中。教师引导学生对比道尔顿模型与汤姆森模型的差异，体会科学理论的第一次修正与完善。 第四阶段为卢瑟福原子核式结构模型。结合经典的α粒子散射实验，让学生小组分析实验现象：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数原路反弹。学生通过现象推理结论：原子内部大部分空间是空的，中心有体积小、质量大、带正电的原子核，电子绕原子核运动。该模型首次确立原子核结构，是原子结构探索的重大突破。 第五阶段为玻尔分层模型与现代电子云模型。介绍玻尔在卢瑟福模型基础上，提出电子分层排布、分层运动的理论，解决了核式模型的部分缺陷。最后拓展现代电子云模型，说明电子无固定运动轨道，以电子云的形式存在，让学生完整认知原子结构模型的迭代过程。 各小组完成历程梳理后，进行全班交流展示，师生共同总结：科学探索是一个不断猜想、实验、验证、修正、完善的动态过程，每一个科学模型都受时代技术、认知水平的限制，没有绝对完美的理论，只有不断迭代的科学认知。本环节帮助学生突破认知难点，理解科学思维的本质，落实科学态度与核心素养。 （三）模型设计，方案研讨 在梳理完科学探索历程后，正式进入核心实践环节，开展微观结构模型设计与制作。教师明确本次实践任务：小组合作，选取水、氧气、二氧化碳、原子结构中任意1-2种微观结构，结合所学知识，设计并制作直观、科学、规范的微观粒子模型。同时展示制作要求：模型结构符合科学原理，比例相对合理、造型直观，选材环保、制作精致，能够清晰体现微观粒子的构成方式与排布特点。 随后教师展示多种可选用的制作材料，包括超轻黏土、泡沫球、牙签、细铁丝、彩绳、卡纸等，讲解不同材料的适配场景，比如不同颜色黏土可区分不同原子，牙签、铁丝可体现化学键、粒子间距，卡纸可制作模型展示底座与说明卡片。同时结合科学规范，讲解模型制作的核心标准，明确氢原子、氧原子的大小比例关系，分子中原子的连接方式，避免出现科学性错误。 各小组结合探究成果与材料特点，开展方案研讨，确定本组制作主题、分工明细与制作流程。小组内明确资料整理员、模型设计师、制作操作员、成果讲解员的职责，确保人人参与、各司其职。方案研讨过程中，教师巡回指导，针对学生的设计疑问进行针对性解答，纠正学生的认知误区，比如杜绝原子大小比例颠倒、分子结构连接错误等问题，指导学生优化设计方案，兼顾科学性与观赏性。 本环节重点培养学生的创新思维与规划能力，让学生学会结合理论知识设计实践方案，实现理论与实践的初步结合，为后续模型制作筑牢基础。 （四）动手建模，实践创作 本环节为课堂核心实践环节，各小组依据确定的设计方案，自主开展模型制作，教师全程巡视指导，精准突破教学重难点。在制作过程中，学生将抽象的微观知识转化为具象的实物模型，深度理解分子、原子的构成关系，破解微观认知模糊的难点。 针对原子结构模型制作小组，指导学生区分原子核与核外电子的大小、质量差异，用大体积球体代表原子整体，中心微小球体代表原子核，细铁丝固定微小电子球体，体现电子绕核运动的结构特点，直观呈现原子“中空、核小、电子在外”的结构特征。针对分子结构模型制作小组，重点指导学生把控原子比例，如水分子中氢原子体积小于氧原子，两个氢原子与一个氧原子呈特定角度连接，贴合真实微观结构。 制作过程中，鼓励学生大胆创新，在保证科学性的前提下优化模型外观，比如制作可拆卸模型，实现原子、分子结构的拆分演示，更直观展示物质的微观构成；搭配手写说明卡片，标注模型名称、粒子构成、对应科学理论，完善模型展示体系。对于制作中出现的共性问题，教师集中讲解纠正，比如粒子排布混乱、结构不符合科学规律等问题，强化学生的模型认知与科学严谨性。 同时，教师引导学生边制作边思考：不同时期的科学家模型各有优缺点，我们制作的模型同样存在局限性，帮助学生树立辩证的科学思维，明白模型是对微观世界的简化模拟，无法完全还原真实微观状态，进一步深化对科学模型的认知。小组全员协作完成模型制作、修饰、完善工作，确保模型规范、美观、科学。 （五）成果展示，互评升华 各小组完成模型制作后，依次开展成果展示与汇报。每组选派专属讲解员，完整汇报小组探究的科学历程、模型设计思路、制作过程、模型结构含义以及创作亮点，同时说明本组模型对应的科学理论，以及模型存在的局限性。 展示结束后，开展多元化互评活动，制定清晰的评价标准，从科学准确性、模型创新性、制作精致度、汇报完整性、小组协作度五个维度进行打分评价。学生结合评价标准，客观点评其他小组的成果，肯定优点、指出不足，同时借鉴优秀小组的设计思路与制作方法。教师针对各组成果进行总结点评，肯定学生的创新设计与实践成果，纠正残留的科学性问题，强化微观结构核心知识点。 互评结束后，教师引导学生开展深度反思：通过本次建模实践，我们如何通过宏观模型理解微观世界？科学家的探索历程带给我们哪些启示？学生自主发言，总结收获，深刻体会科学探索的艰辛与伟大，明白科学进步离不开质疑、探究、坚持与创新，进一步落实科学态度与责任的核心素养。 （六）课堂总结，拓展延伸 教师带领学生整体复盘本节课内容，梳理两大核心脉络：一是物质组成与结构的科学探索迭代历程，从古代猜想到现代电子云模型，厘清各阶段核心成果与进步意义；二是微观模型的建构方法与模型认知思维，明确模型是化学研究微观世界的重要工具，实现宏观辨识与微观探析的有机结合。 同时总结本节课的学习方法，肯定小组合作、自主探究、实践创新的学习价值，强化学生的跨学科思维，让学生明白化学学习不仅是理论记忆，更需要实践探究、逻辑思考与创新运用。 最后布置拓展任务，一是课后完善本组模型，优化细节、补充解说文案；二是自主查阅更多微观结构前沿研究成果，了解现代科学对物质微观结构的最新探索，对比新旧模型的差异；三是尝试制作更多常见物质的微观结构模型，深化微观认知，将课堂所学延伸到课后，实现知识巩固与能力提升的双重目标。 ( - 3 - ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $