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-九年级化学人教版（2024）上册

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课题：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时1授课年级九年级教材分析《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》是人教版（2024）九年级上册的重要跨学科课程。本课程融合历史、科学和艺术，旨在让学生通过制作模型，深入理解科学家逐步揭示物质组成和结构的过程。从化学学科角度，帮助学生建立微观粒子与物质的联系；从跨学科角度，培养学生综合运用多学科知识解决问题的能力。教学目标学生能够详细了解并准确概述科学家探索物质组成与结构的历史进程，熟练掌握制作相关科学模型的方法与技巧。​在制作模型的实践过程中，学生充分体验科学探究的完整流程，显著提高动手操作能力、团队协作能力以及问题解决能力。​学生深刻欣赏科学家勇于探索、不断创新的精神，全面理解科学对社会发展的深远影响，从而激发对科学的浓厚兴趣和崇高敬意。教学重、难点1.教学重点：深入理解科学家探索物质组成与结构的艰辛历程，熟练运用各种材料和方法制作科学模型，以生动、形象的方式展示这一过程。​2.教学难点：如何引导学生在模型制作中，将抽象的科学知识转化为具体的模型展示，实现科学知识与实际操作的有机融合，同时促进学生知识的融会贯通和创造性迁移。教学过程教学环节教学活动新课讲解（一）活动引入​1.引导语：同学们，在之前的学习中，我们已经初步认识到物质世界的奇妙。从宏观的物质形态到微观的粒子构成，科学家们经过了无数次的探索与研究。物质的组成与结构是化学学科的核心内容之一，理解它有助于我们从元素和分子、原子的角度去认识物质及其变化，建立宏观与微观之间的联系。而今天，我们将通过自己的实践活动，像科学家一样，去探索物质微观世界的奥秘。​2.展示相关图片或视频：展示一些与物质微观结构相关的图片或视频，如分子、原子的模拟动画，不同物质的微观结构示意图等，引发学生的兴趣和好奇心。​设计意图​通过引导语回顾已学知识，引出本节课的主题，让学生明确学习目标。展示相关图片或视频，利用直观的视觉冲击，激发学生的学习兴趣，为后续教学活动的开展营造良好的氛围。​（二）活动设计与实施​1.任务一：探究构成物质的微观粒子​交流讨论：组织学生进行小组交流，让他们列举生活中的实例，说明物质是由分子、原子等微观粒子构成的。例如，走过花圃能闻到花香，说明分子在不断运动；湿衣服经过晾晒变干，是因为水分子运动到空气中；蔗糖放入水中消失，表明分子间有间隔。​归纳总结：引导学生归纳物理、化学等课程对微观粒子运动特点的描述及相关实验的原理。在物理中，通过气体扩散、液体扩散、固体扩散实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且物体温度越高，分子运动越剧烈；分子间存在作用力，固体分子间距离小，作用力大，具有一定形状，液体、气体分子间距离大，作用力小，具有流动性。在化学中，微观粒子（如分子）总是在不断运动，分子之间有间隔，如气体可压缩储存于钢瓶中。然后组织学生讨论不同学科探究思路和方法的区别与联系。区别在于物理探究多通过对物体形态、位置等变化进行验证，化学探究则以物质种类改变为线索；联系是都运用实验方法，通过直接感知的现象推测无法直接感知的事物。​查阅资料：布置学生查阅资料，了解微观粒子基础研究领域的新技术和新方法，如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等在微观粒子观测中的应用。​设计意图​通过交流讨论，让学生将生活经验与科学知识相联系，加深对微观粒子构成物质的理解。归纳总结环节，帮助学生整合不同学科知识，培养综合分析能力。查阅资料则拓宽学生的知识面，让他们了解科学前沿动态，激发探索欲望。​2.任务二：认识模型在探索物质组成与结构中的作用​模型特点总结：让学生回顾化学、物理和生物学等课程中体现物质组成与结构的多种模型，总结它们的不同学科特点。物理模型具有形象性和抽象性统一的特点，通过舍弃次要因素、把握主要因素，将复杂问题简单化，实现由现象到本质、由具体到抽象的过程，同时模型本身又直观形象，如物理中的原子结构模型；生物模型有助于学生认识生物的细微结构，从多个角度、分层次地了解生物各部分结构，如细胞模型；化学模型能够将抽象的化学物质性质和功能与其具象的结构特征相联系，如分子结构模型。​层次关系概括：结合化学课程中“物质的组成与结构”知识，引导学生概括元素、分子、原子（包括原子核、核外电子等）与物质的层次关系，并尝试用概念图、简图等方式表达。例如，元素组成物质，原子构成分子，分子、原子、离子等微观粒子构成物质。​科学家原子模型探究：安排学生查阅资料，了解道尔顿、汤姆孙和卢瑟福等提出的原子模型，以及科学家认识原子结构的历程。道尔顿提出“实心球模型”，认为原子是构成物质的基本粒子，是坚实、不可再分的实心球；汤姆孙通过实验发现电子后，提出“葡萄干布丁”模型，认为正电荷均匀分布在整个原子内，电子镶嵌其中；卢瑟福进行α粒子散射实验后，提出“核式结构模型”，指出原子中带正电荷部分体积小，但几乎占有全部质量，电子在原子核外运动。组织学生讨论这些资料带来的启示，如科学理论是不断发展和完善的，科学研究需要创新思维和实验验证等。​设计意图​通过总结模型特点，让学生了解不同学科模型的差异和优势，培养学生的比较分析能力。概括层次关系有助于学生构建系统的知识体系，加深对物质组成与结构的理解。探究科学家原子模型，让学生了解科学发展历程，体会科学家的探索精神和创新思维。​3.任务三：制作模型展示科学家探索历程​分组与材料准备：将学生分成若干小组，每组45人。为每个小组提供制作模型所需的材料，如橡皮泥、绿豆、小米、铁丝、彩纸等。​模型制作指导：引导学生根据之前所学知识，选择科学家探索物质组成与结构历程中的某个阶段或某个模型进行制作。例如，可以制作道尔顿的实心球原子模型，用橡皮泥制作实心小球代表原子；制作汤姆孙的“葡萄干布丁”模型，用绿豆代表电子，小米代表正电荷均匀分布在橡皮泥制作的球体内；制作卢瑟福的核式结构模型，用较大的橡皮泥球代表原子核，用铁丝连接小的橡皮泥球代表电子在原子核外运动。在制作过程中，提醒学生注意模型的科学性和准确性，同时鼓励学生发挥创意，使模型更加生动形象。​展示与讲解：各小组完成模型制作后，进行展示和讲解。每个小组推选一名代表，向全班介绍自己小组制作的模型所代表的科学家探索阶段或模型，以及制作过程和对相关知识的理解。其他小组的同学可以提问和发表自己的看法，进行互动交流。​设计意图​分组制作模型培养学生的团队协作能力和沟通能力。模型制作指导确保学生能够将知识转化为实际操作，提高动手能力和创新能力。展示与讲解环节为学生提供展示自我的平台，锻炼学生的表达能力和逻辑思维能力，同时通过互动交流，促进学生之间的知识共享和思维碰撞。​（三）活动总结与拓展​1.总结回顾：引导学生回顾本节课的主要内容，包括科学家探索物质组成与结构的历程、微观粒子的性质、模型在科学研究中的作用以及模型制作的过程和体会等。​2.拓展延伸：布置课后拓展任务，让学生进一步查阅资料，了解现代科学技术在物质微观结构研究中的最新应用，如纳米技术、量子计算等与物质结构研究的关系。鼓励学生尝试用其他材料或方法制作更复杂、更具创意的物质结构模型，或者撰写一篇关于科学家探索物质组成与结构历程的小论文。​设计意图​总结回顾帮助学生巩固所学知识，梳理知识脉络。拓展延伸激发学生的学习兴趣和探索欲望，引