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导学案--2026-2027学年八年级化学人教版（五四学制）全一册

该初中化学导学案聚焦原子结构模型演变历程，课堂从生活物质性质差异切入，引导学生了解科学家探索物质组成与结构的历程。课前通过史料梳理、概念辨析搭建知识基础，课中以小组合作探究模型演变、制作模型、展示互评为主线，形成从史料到实践的学习支架。 资料特色在于跨学科融合与项目式实践结合，运用科普视频、手工材料等资源，引导学生动手制作模型，培养科学思维中的证据推理与模型认知能力，提升科学探究与实践中的动手及合作能力，助力学生构建微观认知，感悟科学精神，落实核心素养培养。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 八年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 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 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 结合人类探索物质组成与结构的科学史实，了解原子结构模型的演变历程，掌握模型建构的基本方法。能运用跨学科知识制作原子结构、物质构成简易模型，展示科学探索历程。认识科学探究的螺旋式上升特点，体会假说、建模、推理在化学研究中的作用，树立严谨求实的科学探究意识，落实宏观辨识与微观探析的学科核心要求。 学习目标 化学观念：建立物质微观构成的认知，明晰宏观物质由微观粒子构成。 科学思维：通过模型演变，形成证据推理、模型认知的思维方式。 科学探究与实践：动手制作微观模型、开展展示交流，提升实践与合作探究能力。 科学态度与责任：感悟科学家探索真理的执着精神，树立敢于质疑、勇于创新、严谨求实的科学品质。 重难点 重点：梳理原子结构模型的演变历程，掌握不同时期原子模型的核心特点，学会运用建模方法表征物质微观结构。 难点：理解科学模型迭代更新的本质，明白科学探索基于证据、不断完善的规律，实现宏观现象与微观模型的对应关联，自主完成科学、规范的模型制作与精准展示解读。 资源与 建议 教学资源：教材科学史素材、原子结构演变科普视频、科学家生平资料、彩泥、泡沫球、细铁丝、卡纸、彩笔等手工材料，多媒体课件、实物投影、线上科普平台资源。教学建议：采用项目式、跨学科融合教学，结合化学、物理、历史、美术知识开展活动。课前布置史料预习，梳理模型演变脉络；课中分组合作建模、展示互评，聚焦证据推理与模型优化；课后拓展创新模型设计。注重分层教学，兼顾不同学情，鼓励学生大胆创新，强化实践体验与科学思维培养。 学习过程 （一）课前预习案 【预习目标】1. 初步了解人类探索物质组成与结构的发展历程，认识不同阶段的代表性科学家及核心观点。 2. 知晓原子结构模型的四次重要演变，初步掌握各模型的基本特征。 3. 熟悉模型制作的基本思路与材料，为课中实践探究做好铺垫。 4. 建立宏观物质与微观粒子的初步关联，培养自主梳理科学史料的能力。 【预习任务一：史料自主梳理】阅读教材跨学科实践板块内容，结合科普资料，完成下列填空与简答，系统梳理物质结构探索发展史。人类对物质组成与结构的探索贯穿科学发展全程，从古代朴素认知到现代精准微观模型，历经数千年迭代完善。古代学者凭借直观观察与思辨，提出朴素的物质构成假说；近代随着实验科学兴起，科学家依托精准实验、证据推理，逐步揭开原子、分子的微观奥秘，构建出不断完善的原子结构模型。 1. 古希腊哲学家德谟克利特提出__________观点，认为万物由不可再分的微粒构成，是人类最早对物质微观构成的猜想。 2. 19世纪初，英国科学家__________提出近代原子学说，认为原子是不可再分的实心球体，奠定近代物质结构理论基础。 3. 1897年，汤姆森发现__________，打破原子不可再分的认知，提出__________模型，认为原子是带正电的均匀球体，电子镶嵌其中。 4. 1911年，卢瑟福通过__________实验，提出原子核式结构模型，认为原子中心有带正电、质量集中的原子核，电子绕核运动。 5. 1913年，玻尔在卢瑟福模型基础上优化，提出__________模型，认为电子在固定轨道上分层运动。 6. 现代科学家通过量子力学研究，提出__________模型，认为电子无固定轨道，以电子云形式分布在原子核周围。 【预习任务二：概念自主辨析】结合教材内容，判断下列说法正误，正确打“√”，错误打“×”。 1. 古代的物质构成猜想没有任何科学价值，完全可以摒弃。（） 2. 道尔顿的原子学说完全正确，至今无需修正。（） 3. 原子结构模型的迭代，是基于新的实验证据不断完善的过程。（） 4. 微观模型是对真实微观结构的精准复刻，没有任何局限性。（） 5. 物质的宏观性质由微观构成与结构决定。（） 【预习任务三：实践准备思考】1. 结合生活材料，列举3种可用于制作原子结构模型的材料，并说明优势。2. 简要思考：制作原子模型时，需要重点呈现哪些核心结构？3. 初步思考：科学家不断更新原子模型的核心原因是什么？ 【预习疑问记录】自主预习过程中，记录自己的困惑与疑问，留待课中探究解决。 （二）课中探究案 【课堂导入】我们生活的世界由形形色色的物质构成，不同物质性质千差万别，究其本质，是物质的微观组成与结构存在差异。人类对物质微观世界的探索从未停止，从古代朴素猜想到现代量子模型，每一次突破都离不开科学家的严谨实验、大胆猜想与持续创新。本节课我们将走进科学探索历程，梳理原子结构模型演变脉络，动手制作微观结构模型，在实践中感悟科学探究的真谛。 探究活动一：梳理科学历程，解读模型演变本质 小组合作，结合教材史料与预习内容，完整梳理原子结构模型演变的五个核心阶段，完成表格填写，并深度探究核心问题，厘清科学发展逻辑。 核心探究表格：依次梳理各阶段科学家、年代、核心模型名称、核心观点、模型局限性。 1. 德谟克利特朴素原子猜想阶段：核心观点为万物由不可再分的原子构成，虚空是原子运动的场所。该模型仅为哲学思辨，无实验证据支撑，无法解释物质的化学变化与性质差异，是人类对微观世界的初步探索。 2. 道尔顿近代原子学说阶段：依托大量化学实验，提出原子是不可再分的实心球体，同种原子性质、质量相同，不同原子结合形成化合物。该模型首次建立科学原子理论，但未发现原子内部结构，无法解释电子、带电现象等问题。 3. 汤姆森葡萄干布丁模型：基于电子发现，证实原子可再分，认为原子整体呈电中性，正电荷均匀分布，带负电的电子镶嵌其中。该模型解释了原子带电现象，但无法解释原子核的存在与α粒子散射实验现象。 4. 卢瑟福核式结构模型：通过经典α粒子散射实验，发现原子内部大部分空间为空，中心存在体积小、质量大、带正电的原子核，电子在核外空间运动。该模型确立了原子的核式结构，但无法解释电子的运动规律与原子的稳定性。 5. 玻尔分层轨道模型：引入量子理论，提出电子在固定的、不连续的能量轨道上分层运动，电子跃迁会伴随能量变化。该模型解释了原子光谱现象，但仅适用于氢原子，无法解释多电子原子的运动规律。 6. 现代电子云模型：摒弃固定轨道认知，认为电子运动无确定轨迹，只能通过概率统计确定电子出现的空间区域，形成电子云。该模型贴合微观粒子运动规律，是目前最科学的原子结构模型。 【小组深度探究问题】 1. 每一种新原子模型的诞生，都基于什么核心依据？ 2. 旧模型是否完全毫无价值？如何正确看待科学模型的局限性？ 3. 结合模型演变历程，总结科学探究的基本流程。 小组研讨总结：科学模型的迭代更新，核心依托新的实验现象、新的科学证据。旧模型虽存在局限性，但契合当时的科学认知水平，为后续研究奠定基础，是科学发展的必经阶段。科学探究的基本流程为：观察现象→提出猜想→实验验证→构建模型→发现不足→优化完善，循环往复、不断进阶。 探究活动二：跨学科实践——制作物质结构模型 【实践任务】以小组为单位，选取道尔顿实心原子模型、汤姆森葡萄干布丁模型、卢瑟福核式模型、玻尔分层模型、现代电子云模型中的任意两种，利用准备的手工材料完成模型制作。融合化学微观认知、美术造型设计、物理粒子运动知识、历史科学史料，完成跨学科实践创作。 【制作要求】 1. 结构规范：精准呈现所选模型的核心结构与特征，贴合科学史实。 2. 对比清晰：若制作两种模型，需直观体现模型的改进与差异。 3. 美观规范：造型整洁、比例协调，标注清晰，具备展示性。 4. 贴合原理：准确区分不同模型的核心差异，规避科学常识错误。 【制作步骤】 1. 小组分工：明确设计、选材、制作、标注、展示人员，高效协作。 2. 方案设计：结合模型特点，确定材料搭配、结构布局、标注内容。 3. 动手制作：利用泡沫球、彩泥、铁丝、卡纸等材料搭建模型主体。4. 细节完善：标注原子核、电子、运动轨道、电荷属性等关键信息。 5. 自查优化：对照科学史实，检查模型是否存在知识性错误，及时修正。 【实践思考】 1. 你制作的模型核心特点是什么？相较于上一版模型，改进了哪些内容？ 2. 手工模型能否完全还原真实的原子微观结构？存在哪些局限性？ 3. 结合跨学科知识，说说美术、物理、历史知识对本次建模的帮助。 探究活动三：成果展示与互评，深化科学认知 【展示任务】各小组依次上台展示制作的模型，完成3分钟成果汇报，汇报内容包含：模型对应的科学家、模型诞生年代、核心结构特点、相较于旧模型的创新点、自身作品的设计思路与制作亮点。 【互评标准】 1. 科学性（5分）：结构准确、原理无误，贴合科学史实。 2. 规范性（3分）：标注清晰、造型规整、比例合理。 3. 创新性（1分）：设计新颖、选材巧妙，有个性化优化。 4. 表达性（1分）：汇报逻辑清晰、表述准确，能完整讲解模型内涵。 【互评总结】通过各组展示交流，可清晰发现原子模型的演变核心是从宏观实心认知到微观分层结构，从固定轨道到概率分布。所有科学模型都是对微观世界的近似表征，随着科技进步与实验证据的丰富，模型会持续优化，这正是科学进步的核心动力。 探究活动四：课堂深度拓展，升华核心素养 【拓展思考1】为什么无法直接观测原子内部结构，科学家却能精准构建、优化原子模型？学生研讨总结：微观粒子体积极小、无法直接观测，科学家依托实验现象推理、证据分析、模型建构的科学方法，通过宏观实验现象推导微观结构，结合数学统计、物理规律构建模型，实现对微观世界的认知突破，这是化学核心思维——宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的核心体现。 【拓展思考2】结合本次实践活动，谈谈你对“科学永无止境”的理解。学生研讨总结：人类对物质结构的探索从未停止，从朴素猜想到现代量子模型，历经两千余年迭代，每一代模型都有局限性，每一次突破都源于科学家的质疑、探究与创新。科学没有绝对的真理，只有不断完善的认知，未来随着科技发展，物质结构模型仍会持续优化，激励我们保持探索精神、勇于质疑创新。 板书设计 跨学科实践2 科学家探索物质组成与结构的历程 1. 探索历程·模型演变（迭代更新） 德谟克利特：朴素原子猜想（哲学思辨） 道尔顿：实心原子模型（近代科学奠基） 汤姆森：葡萄干布丁模型（发现电子，原子可分） 卢瑟福：核式结构模型（发现原子核） 玻尔：分层轨道模型（电子固定轨道） 现代：电子云模型（概率分布、量子规律） 2. 核心方法：证据推理、模型建构、实验探究 3. 科学精神：严谨求实、敢于质疑、持续创新 4. 跨学科融合：化学+物理+历史+美术 参考答案 （一）课前预习案答案 【预习任务一】1. 原子；2. 道尔顿；3. 电子、葡萄干布丁；4. α粒子散射；5. 分层轨道；6. 电子云 【预习任务二】1. × 2. × 3. √ 4. × 5. √ 【预习任务三（参考答案）】1. 可用材料：彩泥（可塑性强，易塑形）、泡沫球（轻便，适合做原子核、原子主体）、细铁丝（可制作电子轨道）、卡纸（便于标注、造型）。2. 核心结构：原子核、核外电子、电子运动区域/轨道、电荷属性。3. 核心原因：新实验现象、新科学证据推翻原有认知，推动模型不断完善。 （二）课中探究案答案 【探究活动一 深度探究问题参考答案】1. 核心依据：新的实验现象、精准的实验数据、新的科学理论与技术支撑。2. 旧模型有重要价值，契合对应时代科学认知，为后续研究提供思路与基础，是科学发展的必经过程，科学认知始终在迭代完善。3. 科学探究流程：提出猜想→实验验证→构建模型→发现局限→优化更新，循环进阶。 【探究活动二 实践思考参考答案】1. 结合自制模型作答，核心改进：从无内部结构到发现电子、原子核，从固定轨道到电子无规则概率分布。2. 不能，手工模型是静态、简化的宏观表征，无法体现电子高速运动、概率分布的微观动态特征，存在一定局限性。3. 物理助力理解粒子运动规律，历史明晰科学发展脉络，美术保障模型造型规范、直观易懂。 【探究活动四 拓展思考参考答案】1. 依托证据推理与模型认知的科学方法，通过宏观实验现象推导微观结构，结合科学规律构建模型，实现对不可观测微观世界的科学认知。2. 科学认知没有终点，现有模型仍存在局限性，随着科技进步、实验技术升级，人类对微观结构的探索会持续深入，科学始终在质疑、探究、创新中发展。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $