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教学设计--2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

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 沪科版（五四学制）初中化学 八年级全一册 专题5 物质的微观构成 一、教材分析 本活动位于八年级全一册专题5“物质的微观构成”跨学科实践活动，上承分子、原子、离子的初步认识，下启物质组成与化学式学习。教材以科学家如何打开微观世界大门为线索，引导学生以模型制作与展示为载体，把抽象知识转化为可见、可讲、可评的作品。 二、四维核心素养 化学观念：梳理原子模型演变，形成物质由微粒构成的基本观念。 科学思维：在比较模型异同中发展模型建构与证据推理。 科学探究：小组查阅史料、制作模型、登台展示，经历完整探究过程。 科学态度与责任：重温探索历程，体会严谨求实、敢于质疑的科学精神。 三、教学重难点 教学重点：梳理科学家探索物质组成与结构的主要阶段，制作并讲解不同时期的原子结构模型，理解模型在科学认识中的作用。 教学难点：把抽象的微观认识转化为直观可解释的模型，并讲清每一版模型的依据、被修正的原因及其与前版的继承与发展关系。 四、设计意图 本活动以“科学家探索物质组成与结构的历程”为主线，采用任务驱动的跨学科学习方式。其一，立足学科本质，让学生沿历史脉络重温从古代思辨到现代电子云的认识过程，把零散的原子知识串联为“证据推动模型演进”的认知主线；其二，突出学生主体，通过查阅史料、制作模型、编写讲稿、登台展示四个连续任务，让知识在动手与表达中自然生长；其三，落实跨学科育人，融合历史、物理、美术、语文等学科要素，使学生体会科学是一代又一代科学家基于证据不断修正、敢于超越前人的事业。 五、教学过程 任务一 情境激趣，提出驱动性问题 教师先出示一组学生熟悉的物品图片：一杯清水、一块铜片、一粒食盐、一束鲜花。提问：这些看起来截然不同的东西，在肉眼看不见的世界里，到底由什么构成？我们今天所知道的“物质由微粒构成”，是哪一位科学家一下子就想明白的吗？ 学生结合专题5前面所学，自由发言：有的说看到过教材中水分子的示意图，有的回忆起老师讲过“分子很小、在不停运动”，也有学生提出疑问——科学家在没有显微镜的时代，怎么能“看见”原子呢？ 教师顺势揭示本节课的核心驱动问题：人类是怎样一步步“看见”物质内部结构的？我们能不能像科学家那样，亲手做一个模型，把这段探索历程讲给同学听？ 【设计意图】从学生熟悉的宏观物质切入，把“物质的微观构成”从已学知识回溯到它的历史起点，制造认知冲突——“看不见怎么知道”，自然引出“模型”这一人类认识微观世界的重要工具，为后续任务奠定情境与问题基础。 任务二 研读史料，梳理科学家探索物质组成与结构的历程 教师发放学习资料包，其中包含五个史料片段，分别对应人类认识原子结构的五个阶段： 第一段，古希腊哲学家德谟克利特的古代原子观——他凭直觉与思辨提出，万物都由不可再分的微小粒子构成；第二段，英国科学家道尔顿在近代实验基础上提出的实心球体模型，认为原子是坚硬、不可再分的实心小球；第三段，英国科学家汤姆生发现电子后提出的“葡萄干面包式”模型，原子被看作均匀分布着正电荷、电子像葡萄干一样嵌在其中的球体；第四段，英国科学家卢瑟福通过著名的散射实验，提出原子有一个很小但质量很大的核外电子绕核运动的核式结构模型；第五段，丹麦科学家玻尔在核式模型基础上进一步提出电子在固定轨道上运动的模型，以及后来人们逐步建立起来的电子云模型。 学生以四人小组为单位，每组领取其中一个阶段的史料卡片。组内先默读、圈画关键信息，再围绕三个问题进行讨论：这个阶段的科学家是谁？他提出了什么样的原子模型？他当时依据什么证据？他的模型与前一版相比，多解释了什么、又留下了什么新问题？ 讨论结束后，每组派代表用一句话向全班汇报本组所负责阶段的核心观点。教师把五位科学家的姓名与对应模型关键词依次板书在黑板“科学史长廊”时间轴上，形成一条从思辨到实验、从实心球到核式结构再到电子云的完整认识链。 【设计意图】通过分组研读史料，避免教师单向讲述，让学生在“找证据、说模型、比异同”的过程中，亲自发现每一版模型都不是凭空想象，而是建立在当时可得的实验证据之上；新的实验事实一旦出现，旧模型就会被修正甚至被替代。这条认识链为下一步制作模型和准备讲解脚本提供了内容骨架。 任务三 分工协作，制作不同时期的原子结构模型 教师布置模型制作任务：每个小组选择本组所研读的那一个阶段，用橡皮泥、彩色卡纸、铁丝、牙签、双面胶、彩色小球等常见材料，制作一个能代表该阶段原子结构认识水平的立体或平面模型。要求模型必须同时满足三点——外形能直观体现该阶段科学家对原子的整体设想；用不同颜色或形状的小球代表当时已经被认识到的微粒，并在底座上贴一张小标签写明关键部件名称；整体大小适合在课桌上展示。 学生在小组内进一步分工：一人负责总体造型与结构搭建，一人负责选择材料与上色，一人负责标签文字与说明卡撰写，一人负责记录本组在制作过程中遇到的疑问和解决办法。教师巡回指导，重点提醒三组易出问题：实心球模型不能出现内部结构；“葡萄干面包式”模型中正电荷要均匀分布、电子镶嵌其中而不是集中在中心；核式结构模型中原子核要明显小于整个原子、电子在核外空间分布，不能把核画得和原子一样大。 制作过程中，教师鼓励学生跨组交流材料与创意：有人把旧乒乓球对半剖开做原子外壳，有人用细铁丝弯出电子轨道，有人把不同颜色的小泡沫球分别贴在电子和原子核位置。教师相机追问：“你们组的模型，和黑板上前一组的模型相比，多了什么？少了什么？为什么这一版会这样画？”学生在追问中不断回看史料，反复调整模型细节。 完成模型后，每组再用一张不超过六句话的小卡片，写一段“讲稿草稿”，包括——这位科学家是谁、他生活在什么时代、他依据什么提出这一模型、他的模型长什么样、这一模型解决了什么问题、又留下了什么新问题。讲稿草稿不追求华丽辞藻，要求事实准确、能讲清楚即可。 【设计意图】模型制作是本活动的核心动手环节。把抽象的微观认识转化为可看、可摸、可改的实物，学生必须在“做”的过程中反复对照史料、推敲细节，这正是科学模型建构的真实过程。分工协作让不同特长的学生都能参与，讲稿草稿则为下一环节的展示交流做了内容准备。 任务四 展示交流，讲述科学家探索物质组成与结构的历程 教师组织“科学史长廊”展示会：教室前排依次摆放五个小组的模型，按照时间顺序从古希腊一直排列到现代。每组选派一名“主讲人”站在本组模型旁，其余同学自由走动参观，像逛展览一样依次听每组主讲人讲解。 主讲人需要完成三件事：第一，拿起本组模型，用一两句话介绍这位科学家所处的时代和他面对的问题；第二，指着模型的具体部位，向参观者说明这一版模型的结构特点；第三，比较前后相邻两组的模型，用一句话回答“从这一版到下一版，人们多知道了什么？” 教师在参观过程中引导学生把五版模型按时间顺序对照观察。学生很快发现：原子从一个不可再分的实心小球，逐渐变成嵌着电子的均匀球体，再变成有一个很小的核、电子在核外运动的“微缩太阳系”，最后演变为电子像一团“云”一样分布在核外空间的样子。有学生边看边在学习单上写下自己的发现：“原来每一张图都不是最终答案，下一版总比上一版多解释了一件事。” 在自由参观之后，教师把全班重新集中，请几位同学用自己的话回答两个问题：如果让你回到道尔顿的时代，你会怎么向他描述我们今天所知道的原子？反过来，如果你是道尔顿，面对两千年后出现的新证据，你会接受今天的模型吗？学生围绕这两个问题展开简短讨论，有的说“要拿出新的实验证据才能说服他”，有的说“科学就是这样被一代一代人推着往前走的”。 【设计意图】展示交流把“做出来的模型”转化为“讲出来的历史”。主讲人需要把本组的模型嵌入整条科学史链，参观者需要在横向比较中看出模型的演变，两个问题则引导学生跳出知识点本身，思考科学认识的本质——证据推动模型修正，模型引领下一轮探究。 任务五 互评反思，提炼对科学本质的认识 教师发放简单的互评表，请每位同学给今天参观过的某一组模型打三颗星：一颗星看模型是否清楚体现了该阶段的认识水平，一颗星看讲解是否讲清了“依据什么证据”，一颗星看小组合作是否分工明确、配合顺畅。打完星之后，每位同学在自己的学习单上写一句最想对本组说的话，可以是表扬，也可以是改进建议。 随后教师引导全班做三层反思：第一层，知识层面——通过今天的活动，你对“物质由微粒构成”这句话多了哪些新的理解？第二层，方法层面——当科学家手中的模型解释不了新现象时，他们通常会怎么做？第三层，态度层面——从德谟克利特到今天的科学家，跨越两千多年，你最想把掌声送给谁？为什么？ 学生发言中，有人说最佩服卢瑟福，因为他敢于怀疑老师提出的模型；有人说最佩服那些没有留下名字的实验者，因为他们用一次次测量为后人提供了证据；还有同学提到，原来课本上一张简单的原子图背后，是几代人反复试错的结果。 教师最后小结：物质的微观世界，至今仍有许多问题等待同学们去追问。希望大家今天亲手做过的那个小小的原子模型，能在以后遇到“我怎么知道看不见的东西”这样的问题时，提醒自己——用证据说话，用模型思考，在质疑中前行。 课后延伸任务（选做）：查阅一位中外化学家在认识物质组成方面的小故事，用一张A4纸做成“科学家小传”卡片，下一次课在班级科学角展示；有兴趣的同学还可以把本组的模型保留下来，在后续学习分子、离子的有关内容时，再为它添上新的一层。 【设计意图】互评与反思把活动从“作品展示”提升到“观念建构”。三层反思由知识到方法再到态度，对应化学观念、科学思维与科学态度与责任三个维度的素养落地；课后延伸任务把课堂学习延伸到课外，鼓励学生把今天建立的模型观带到今后更广阔的化学学习之中。 六、板书设计 时期 / 人物 原子模型 关键证据与贡献 古希腊·德谟克利特 哲学思辨：万物由不可再分的微粒构成 直觉与思辨，最早提出微粒思想 近代·道尔顿 实心球体模型：坚硬、不可再分的小球 结合近代实验，使原子论成为科学学说 19世纪末·汤姆生 “葡萄干面包式”模型：正电荷均匀分布，电子镶嵌其中 发现电子，打破原子不可再分的旧认识 20世纪初·卢瑟福 核式结构模型：很小的核，电子在核外空间运动 散射实验，证明原子内部绝大部分空间是空的 现代·玻尔及后续 分层轨道模型演进为电子云模型 新实验证据不断推动模型修正，认识永无止境 板书右侧另设“科学史长廊”时间轴，横向依次张贴五个小组的模型照片；底部用一句话收束—— 证据推动模型演进，模型引领新的探究；人类对物质微观世界的认识，永远在路上。 学科网（北京）股份有限公司 $