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 教学设计 科粤版九年级化学上册 第二单元 空气、物质的构成与组成 课时：2 课时（45 分钟 / 课时） 一、教材分析 本节课属于跨学科实践活动，融合化学、历史、工程模型制作。承接 2.3《辨别物质的组成》，学生已经掌握元素、分子、原子、物质分类等知识。 本活动分为两大模块：①梳理水的组成探究科学史，了解科学家从 “水是元素” 到证明水是氢、氧元素组成化合物的探究历程；②通过电解水实验，结合动手制作分子模型，从宏观实验现象切入微观，模拟电解水时分子拆分、原子重新组合的全过程，理解化学变化实质。 本课落实宏微结合、证据推理、模型认知核心素养，既是对第二单元分子、原子、元素知识的综合巩固，也为后续化学式学习打下基础。跨学科角度融合科学发展史、手工建模，突出实践探究，落实新课标实践活动要求。 二、学情分析 学生已经掌握分子、原子、元素概念，知道化学变化中分子分裂、原子重组。但对科学家探究物质组成的完整历程不熟悉；容易混淆宏观实验现象和微观粒子变化。动手建模可以帮助学生突破微观抽象难点。 学生动手兴趣强，但模型搭建容易出现原子大小比例错误；在科学史学习中容易只记住人名，忽略定量实验、证据推理的科学思维。本节课通过小组合作、史料阅读、实验观察、模型制作一体化完成学习任务。 三、教学目标（核心素养） 第 1 课时：水的组成科学史 + 电解水实验探究 化学观念：通过史料与电解水实验，认识水是由氢、氧两种元素组成的化合物；记住电解水 “正氧负氢，体积比 1:2”。 科学思维：梳理科学家探究水组成的思路，体会合成实验、分解实验双向验证的证据推理方法；学会从宏观现象推断物质的元素组成。 科学探究与实践：观察电解水演示实验，规范描述现象，检验两极气体，收集证据得出结论。 科学态度与责任：了解科学家探索历程，体会定量实验、敢于质疑、突破旧理论（燃素说）的科学精神。 第 2 课时：制作分子模型、模拟微观变化、成果交流评价 化学观念：借助分子模型，认识水分子、氢分子、氧分子结构；从模型角度理解电解水微观本质。 科学思维：用模型表征微观粒子变化，区分物理变化与化学变化的微观差异。 科学探究与实践：小组合作，利用橡皮泥、牙签等材料制作分子模型；动手模拟电解水过程分子拆分、原子重组；展示、互评模型作品。 科学态度与责任：培养小组协作、规范建模、反思评价的习惯，感受模型在化学研究中的价值。 四、教学重难点 第 1 课时 重点：水的组成科学史脉络；电解水实验现象、结论；水由氢、氧元素组成。 难点：理解科学家双向验证（合成 + 分解）的探究思路；由实验现象推理元素组成。 第 2 课时 重点：制作水分子、氢分子、氧分子模型；模拟电解水微观变化。 难点：利用模型理解化学变化实质：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子。 五、教学准备 教师：电解水装置、直流电源、木条、烧杯；多媒体（科学史图片、电解水微观动画）；模型样品。 学生：提前分组；准备橡皮泥（两种颜色，区分氢原子、氧原子）、牙签、垫板；课前预习查阅水组成相关史料。 六、教学过程 第 1 课时 水的组成科学史与电解水实验探究（45min） （一）情境导入（5min） 【教师】古希腊哲学家泰勒斯提出：水是构成万物的基本元素。几千年来，人们一直认为水是最简单的元素。直到 18 世纪，科学家通过定量实验，才揭开了水的真实组成。 提问：水到底是不是元素？科学家是怎样一步步发现水的组成？引出课题：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。 【学生】思考，进入情境。 （二）活动一：追寻水的组成科学史（15min） 小组展示课前搜集资料，教师梳理时间线： 古希腊：认为水是一种基本元素。 1781 年，卡文迪许：氢气在氧气中燃烧生成水，测得氢、氧体积比约 2:1；受燃素说局限，没能正确解释实验结论。 1783 年，拉瓦锡：重复氢气燃烧实验，同时设计水蒸气通过高温金属管的分解实验，合成 + 分解双向定量验证，推翻燃素说，证明：水不是元素，是由氢、氧两种元素组成的化合物。 教师引导讨论： ①为什么卡文迪许看到实验现象，却没能得出正确结论？（旧理论束缚） ②拉瓦锡为什么要同时做合成与分解两组实验？（多角度证据，结论更可靠） 【学生活动】小组汇报史料，交流感悟，体会定量实验的重要性。 （三）活动二：电解水实验探究（20min） 演示电解水实验： 实验装置：电解器，水中加入少量氢氧化钠（增强导电性），接通直流电源。 实验现象：两极都产生气泡；一段时间后，负极气体体积、正极气体体积之比约为 2:1。 气体检验： 正极：将带火星木条靠近，木条复燃 → 氧气； 负极：点燃，气体燃烧，产生淡蓝色火焰 → 氢气。 口诀：正氧负氢，氢二氧一（体积比） 实验结论：水通电分解，生成氢气和氧气；氢气含氢元素，氧气含氧元素。根据化学反应前后元素种类不变，水由氢元素和氧元素组成。 【教师追问】这个实验属于分解反应，从宏观证明水的元素组成；微观上水发生了怎样的变化？引出下一节课分子模型制作。 【学生活动】观察实验，记录现象，小组讨论实验结论。 （四）课堂巩固（3min） 电解水负极产生____，正极产生____，体积比____。 水是由氢、氧两种元素组成的____（化合物 / 单质）。 （五）小结 + 作业（2min） 小结：水组成科学史；电解水实验现象、结论。 作业：准备橡皮泥、牙签；预习分子模型制作；小组提前规划模型制作方案。 第 2 课时 制作分子模型、模拟微观变化、成果展示评价（45min） （一）复习导入（5min） 提问：电解水实验结论？水由什么元素组成？通电时水分子发生了怎样的微观改变？ 过渡：微观粒子看不见，我们可以搭建分子模型，直观模拟电解水的微观过程。 （二）活动三：分子模型制作（20min） 建模要求： 颜色约定：浅色小球代表氢原子；深色小球代表氧原子；氧原子球体体积大于氢原子。 制作任务： ①水分子模型：1 个水分子，2 个氢原子 + 1 个氧原子；每组至少制作 6 个水分子； ②氢分子模型：1 个氢分子由 2 个氢原子构成； ③氧分子模型：1 个氧分子由 2 个氧原子构成。 小组动手制作，教师巡视指导： 提醒注意原子大小比例；原子之间用牙签连接，代表原子间的相互作用。 模拟电解水微观变化： ①初始状态：摆放好水分子模型； ②通电发生化学变化：拆分水分子模型（水分子破裂，变成氢原子、氧原子）； ③原子重新组合：氢原子两两结合，形成氢分子；氧原子两两结合，形成氧分子。 核心结论：化学变化中，分子可以拆分，原子不可再分，原子重新组合形成新分子。 【学生活动】小组合作制作模型，动手演示微观变化过程，组内互相讲解。 （三）活动四：成果展示、交流评价（12min） 各小组上台展示分子模型，演示电解水微观过程，讲解： ①模型分别代表什么微粒；②通电前后微观发生了什么变化。 评价量表（学生互评 + 教师点评）： 模型结构是否正确；原子大小比例是否合理； 能否准确描述微观变化； 小组分工协作情况。 教师总结：模型是化学重要研究工具；模型不是真实粒子，是对微观结构的简化表征。 （四）课堂巩固（4min） 电解水过程中，发生改变的微粒是____；不变的微粒是____。（水分子；氢原子、氧原子） 保持水化学性质的最小粒子是____。（水分子） （五）课堂小结 + 作业（4min） 小结：分子模型搭建；电解水微观本质；模型认知方法；科学家探究水组成的科学精神。 作业：完善模型作品；整理本次实践活动报告；复习第二单元全部内容，准备单元复习。 七、板书设计 第 1 课时 2.4 跨学科实践活动（一）水的组成科学史、电解水实验 科学史脉络 古希腊：水是元素 →卡文迪许：氢气燃烧生成水（燃素说局限）→拉瓦锡：合成 + 分解实验，证明水是氢、氧元素组成的化合物。 电解水实验 现象：两极产气；正氧负氢，体积比 V (H₂):V (O₂)=2:1 检验：正极→带火星木条复燃；负极→气体可燃，淡蓝色火焰 结论：水由氢元素、氧元素组成 第 2 课时 2.4 跨学科实践活动（二）分子模型制作 模型：水分子（）；氢分子（）；氧分子（） 电解水微观变化 水分子 → 氢原子、氧原子 → 氢分子、氧分子 ✅化学变化实质：分子分裂，原子重新组合 模型：表征微观结构的工具 八、教学反思 本节课是跨学科实践课，重点在于学生动手活动与史料探究。第 1 课时科学史部分，不能单纯讲故事，要突出证据推理、定量实验的科学思维，引导学生理解拉瓦锡双向验证的思路。电解水演示实验注意安全，若课堂条件有限，可以播放高清实验视频。 第 2 课时模型制作活动课堂纪律要提前规划，明确小组分工。学生容易忽略原子体积大小差异，模型比例容易失真；部分学生容易混淆 “宏观元素” 和 “微观原子”。 模型展示环节，给学生表达机会，落实模型认知素养。实践活动结束后，引导学生完成实践活动报告，记录探究过程与收获，完成第二单元知识闭环。 学科网（北京）股份有限公司 $