2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型教学设计-2026-2027学年九年级化学科粤版上册

2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 科粤版九年级化学上册｜第二单元 空气、物质的构成与组成 基本信息 教材版本：科粤版（2024）九年级上册 单元：第二单元 空气、物质的构成与组成 课题：2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 课时：1 课时（实践活动课） 课型：跨学科实践活动课（融合化学、科学史、模型建构） 一、教材分析 本节课是单元收尾的跨学科实践课，承接前面 2.2 微观粒子、2.3 元素、物质分类。以 “水的组成” 为载体，沿着科学史脉络，重现人类认识水的历程；结合电解水实验证据推理水的元素组成；动手搭建分子模型，直观展示化学变化中分子破裂、原子重组的微观本质。 本课融合科学史、实验证据、模型建构三大活动，落实宏微结合、证据推理；让学生体会：研究物质组成可以采用化合、分解两种思路，同时巩固分子、原子、元素概念，为化学式学习铺垫。 二、学情分析 学生已经掌握：分子、原子、离子；元素概念；单质、化合物、氧化物；能区分宏观组成与微观构成。 学生存在难点： 不会从实验证据推理物质的元素组成； 难以把电解水宏观现象转化为微观粒子变化； 不理解科学发展不是一蹴而就，受时代观念（如燃素说）限制。 本节课用史料阅读、小组讨论、动手建模降低抽象难度。 三、化学核心素养目标 化学观念：通过科学史与电解水实验，知道水由氢、氧元素组成；知道水分子由氢原子、氧原子构成；认识化学变化中分子可分，原子不可再分，反应前后元素种类不变。 科学思维：沿着科学家的探究路径，基于实验现象、定量数据进行证据推理；利用分子模型模拟化学变化，建立宏观现象、元素组成、微观粒子三重表征。 科学探究与实践：小组合作梳理水组成的科学史；动手制作分子模型，模拟电解水微观过程；学会用模型表征微观变化。 科学态度与责任：体会科学家坚持不懈、敢于质疑旧理论的科学精神；理解科学理论会随着实验证据不断完善；感受跨学科研究价值。 四、教学重难点 重点：梳理水组成探究的科学史；根据电解水实验推断水的元素组成；搭建分子模型，模拟化学变化微观过程。 难点：理解 “分解法、化合法” 研究物质组成思路；用模型表达电解水微观变化；区分宏观元素组成和微观粒子构成。 五、教学准备 多媒体（科学史时间轴微课、电解水实验视频）；任务单；建模材料（彩色橡皮泥 / 彩泥、牙签；红色代表氧原子、白色代表氢原子）；科学家史料卡片；评价量表。 六、教学流程图 情境引入（提出问题：水是元素吗？）→任务 1：阅读史料卡片，梳理水组成探究科学史→任务 2：电解水实验视频，证据推理水的元素组成→任务 3：动手制作分子模型，模拟电解水微观变化→成果展示交流→课堂评价、活动总结→拓展作业 七、教学过程（任务驱动） 任务一：情境导入，抛出驱动问题（4min） 【设问】自古以来人们认为水是构成万物的基本元素。水真的不能再分吗？人类是怎么一步步揭开 “水的组成” 秘密的？ 引出课题：跨学科实践 —— 学习探究水的组成的科学史并制作分子模型。 明确本节课两大活动：①追溯科学史；②搭建分子模型，模拟微观变化。 任务二：史料研读，穿越历史，梳理探究历程（12min） 小组发放史料卡片，结合 PPT 时间轴，小组阅读讨论，完成任务单。 科学史主线： 古希腊：泰勒斯认为水是一种基本元素，不能再拆分（古代朴素认识） 普利斯特里、卡文迪许：氢气（可燃空气）在氧气中点燃，生成水；但是受燃素说束缚，没能正确解释实验结论 拉瓦锡：重复实验，同时做水蒸气与红热铁反应（分解水），提出：水不是元素，是氢元素和氧元素组成的化合物，推翻旧观念 后续科学家（盖 - 吕萨克、阿伏伽德罗）通过定量体积关系，推断水分子微观构成：1 个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成 小组讨论思考问题： ① 卡文迪许已经观察到氢气燃烧生成水，为什么没能得出正确结论？ ② 拉瓦锡用哪两条思路研究物质组成？【化合：氢 + 氧→水；分解：水→氢 + 氧】 教师小结：研究物质组成的两种经典思路 ——化合法、分解法。 任务三：观看电解水实验，证据推理水的宏观组成（10min） 播放电解水实验视频，学生观察、记录现象： 两极产生气体；负极气体体积：正极≈2:1 负极气体点燃产生淡蓝色火焰→氢气；正极气体使带火星木条复燃→氧气 小组任务：根据产物推理，水由什么元素组成？ 推理逻辑：化学反应前后，元素种类不变；生成物氢气含氢元素，氧气含氧元素，所以水由氢、氧两种元素组成。 辨析易错表述： ✅宏观：水由氢元素和氧元素组成 ✅微观：水分子由氢原子和氧原子构成 ❌错误：水由氢气和氧气构成 任务四：实践建模 —— 制作分子模型，模拟电解水微观变化（14min） 分组活动，建模要求： 材料约定：白色小球 = 氢原子；红色小球 = 氧原子；牙签代表化学键 制作水分子模型：2 个氢原子 + 1 个氧原子构成 1 个水分子；小组至少制作 2 个水分子。 模拟电解水微观过程： ①通电，水分子拆开，拆成独立氢原子、氧原子（原子本身不变） ②原子重新组合：每 2 个氢原子结合成氢分子；每 2 个氧原子结合成氧分子 小组展示：边演示模型，口述整个微观变化过程。 教师巡视指导，提醒关键点：化学变化，分子破裂，原子不破裂，原子重新组合。 成果展示与互评（3min） 选取 2～3 组上台展示模型，解说宏观现象、元素组成、微观粒子变化。其他小组依据评价量表互评：模型是否正确、表述是否规范、小组合作情况。 课堂小结（2min） 师生共同总结： 科学史：水不是元素；拉瓦锡通过化合、分解实验证明水是氢、氧元素组成的化合物； 电解水：宏观：水→氢气 + 氧气，水含氢、氧元素； 微观：化学变化分子拆分为原子，原子重新组合；原子种类数目不变。 分层作业 基础任务：完善任务单，整理水组成科学史时间轴； 提升任务：在家利用黏土、小球等材料，再次制作水分子、氢分子、氧分子模型，录制简短解说小视频； 拓展任务：查阅资料，了解道尔顿、阿伏伽德罗在原子分子理论上的贡献。 八、板书设计 2.4 跨学科实践：探究水的组成科学史与分子模型 科学史线索 古人：水是元素→卡文迪许：氢气燃烧生成水（燃素说局限）→拉瓦锡：水是氢、氧元素组成的化合物 ✅研究物质组成思路：化合、分解 电解水 宏观：通电，水由氢、氧元素组成；反应前后元素种类不变 微观：水分子破裂 →氢原子、氧原子 →重组为氢分子、氧分子 模型：水分子，1 个水分子含 2H、1O 九、课堂评价设计 过程性评价：史料阅读讨论参与度；小组模型制作合作情况；上台展示的语言规范（宏微观表述）。 作品评价：分子模型作品评价量表（原子个数、结构是否正确，小组展示表达）。 纸笔评价：当堂检测。 十、当堂检测（含参考答案） 最早证明水不是一种元素的科学家是（） A. 普利斯特里 B. 卡文迪许 C. 拉瓦锡 D. 道尔顿 答案：C 电解水实验，负极产生的气体是____，正极与负极气体体积比约____。 答案：氢气；1:2 关于电解水微观过程说法正确的是（） A. 水分子不变 B. 氢原子、氧原子重新组合 C. 原子种类发生改变 D. 生成新原子 答案：B 判断：水由氢原子和氧原子组成（） 答案：×（宏观用元素，微观构成才用原子） 十一、教学反思（课后填写） 跨学科实践课要把握好尺度：科学史重在体会探究思路与科学精神，不要过多深挖燃素说复杂历史； 模型活动是本课核心，要预留充足动手时间；很多学生容易混淆宏观和微观描述，展示环节重点纠正； 安全提示：本节课电解水只播放视频，不现场做氢气点燃，规避爆炸风险； 分层：基础层掌握史实与结论；提升层会用模型解释微观变化。 学科网（北京）股份有限公司 $