基于模型建构与探究的初中化学深度教学设计-以“溶液的形成”为例

基于模型建构与探究的初中化学深度教学设计——以“溶液的形成”为例一、教学内容分析  本课内容选自人教版九年级《化学》下册第九单元《溶液》课题1“溶液的形成”。从《义务教育化学课程标准（2022年版）》出发，本课是“物质构成的奥秘”及“物质的化学变化”主题下的重要交汇点，承载着从微观视角认识物质及其变化、形成“宏观微观符号”三重表征思维的关键任务。在知识技能图谱上，本课需厘清“溶液”、“溶质”、“溶剂”及“乳化”等核心概念，掌握溶液的基本特征，并能从微观层面解释溶解过程。这不仅是继学习纯净物、混合物后的深化，更是后续学习溶解度、溶质质量分数及酸碱盐溶液化学性质的基础，起着承上启下的枢纽作用。过程方法上，课标强调“科学探究”与“模型认知”。本课计划将“溶解过程的微观本质”这一抽象概念，转化为学生通过实验观察、类比推理、模型动画分析等一系列探究活动主动建构的认知对象。素养价值渗透方面，通过探究活动培养严谨求实的科学态度；通过联系日常生活（如洗涤剂去油污、生理盐水等），体悟化学对改善生活、服务健康的重要价值，潜移默化地渗透科学态度与社会责任感的培育。  学情研判是精准教学的前提。九年级学生已具备物质分类（纯净物、混合物）的初步认识，熟悉食盐、蔗糖溶于水等生活经验，但对溶解的微观本质及溶液均一、稳定的特性缺乏理性认知。认知障碍可能在于：一是难以跨越宏观现象与微观粒子运动的思维鸿沟；二是易将“乳化”与“溶解”混为一谈。对此，教学过程将设计“前测”性问题（如：泥水是溶液吗？为什么？）和阶梯式探究任务，通过观察学生的实验操作规范性、小组讨论中的观点表达、随堂练习的反馈，动态诊断理解难点。针对思维水平较高的学生，将引导其进行微观过程的模型化表述与迁移应用；对于理解有困难的学生，将通过提供更具体的实验指引、可视化的动画资源和同伴互助，搭建认知“脚手架”，确保不同层次的学生都能获得发展。二、教学目标  知识目标：学生能准确描述溶液均一、稳定的宏观特征，并能正确辨识溶液中的溶质与溶剂；能运用分子、离子运动观点，定性解释溶解的微观过程，初步建构“物质以微观粒子形式分散”的模型；能清晰区分溶解与乳化这两种不同的物质分散现象。  能力目标：学生能独立或合作完成“物质溶解”的简单探究实验，并规范记录现象；能基于宏观实验现象，进行合理推理和解释，初步形成“宏观辨识与微观探析”相结合的化学思维能力；能从具体实例中归纳溶液的共性，提升信息加工与归纳概括能力。  情感态度与价值观目标：在探究实验的小组合作中，学生能主动交流、倾听同伴观点，体验到协作与分享的乐趣；通过对溶液广泛应用（如医疗、化工）的讨论，认识到化学知识在解决实际问题中的价值，激发持续学习化学的内在动机。  科学（学科）思维目标：本课重点发展学生的“模型认知”与“证据推理”思维。通过将看不见的微观过程与宏观现象、模拟动画相关联，引导学生建立并运用“溶解的微观粒子模型”来解释现象；通过设计对比实验（如食盐与泥沙在水中的分散）来获取证据，并基于证据得出结论，形成严谨的逻辑链条。  评价与元认知目标：引导学生依据“实验操作规范性清单”进行自评与互评；在课堂小结阶段，鼓励学生反思自己在理解“微观过程”时遇到的困难及采用的解决策略（如：借助动画、与同学讨论），从而提升对自身学习过程的监控与调节能力。三、教学重点与难点  教学重点：溶液的概念及其宏观特征（均一性、稳定性）的理解；从微观角度认识溶解的过程。确立依据：溶液概念是本单元乃至整个溶液化学知识体系的基石，是理解后续溶液浓度、酸碱盐溶液反应的前提。从学业评价角度看，对溶液本质的考查是高频基础考点，且常作为分析复杂溶液问题的逻辑起点。  教学难点：从微观粒子运动的角度解释溶解过程；理解溶解与乳化现象的本质区别。预设依据：此难点源于学生需要跨越认知层级，从宏观感知进入微观想象，对空间想象和抽象思维能力要求较高。常见错误表现为用“消失了”等生活化语言代替科学描述，或认为洗涤剂将油“溶解”了。突破方向在于提供有效的微观模拟可视化资源，设计层层递进的引导性问题链，并通过对比实验强化认知。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（内含溶解过程微观模拟动画、乳化过程示意图）；电子白板或黑板。1.2实验器材与药品（分组，46人一组）：烧杯、玻璃棒、药匙；蒸馏水、食盐、蔗糖、硫酸铜晶体、泥沙（或粉笔灰）、植物油、洗涤剂。1.3学习支持材料：《课堂学习任务单》（内含前测题、探究记录表、分层巩固练习）。2.学生准备  预习教材相关内容，思考“物质溶解前后发生了什么变化”；以小组为单位就座，便于开展合作探究。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与驱动问题提出：教师展示两杯液体：一杯清澈的盐水，一杯浑浊的泥水。“同学们，如果现在要你喝下一杯液体，你会选择哪一杯？为什么？”学生通常会选择清澈的盐水。教师追问：“这杯清澈的盐水，是纯净物还是混合物？食盐放进水里，明明看得见，怎么最后‘消失’了？它真的消失了吗？我们为什么尝得到咸味？”这一系列问题旨在制造认知冲突，激发探究欲望。“今天，我们就化身‘微观侦探’，一起揭开物质在水中的‘消失之谜’——走进溶液的世界。”1.1唤醒旧知与路径指引：简要回顾混合物的概念，并勾勒本节课探究路线：首先通过动手实验，寻找像盐水这样“澄清、均一”的混合物的共同特征；然后借助“法宝”（动画），潜入微观世界，看看溶解过程中到底发生了什么；最后，我们还要破解一个生活谜题——洗涤剂是如何“搬走”油污的。第二、新授环节任务一：【实验探索：构建溶液的宏观认知】教师活动：首先，引导学生阅读《学习任务单》上的安全须知和操作提示。然后，发布探究指令：“请各小组分别完成实验1：将一药匙食盐、蔗糖、硫酸铜晶体和少量泥沙，分别加入四个盛有等量水的烧杯中，用玻璃棒轻轻搅拌，观察并记录现象。”巡视指导，重点关注玻璃棒的使用规范和实验现象的准确描述。随后，组织小组汇报，将关键现象（如“食盐固体消失，得到无色透明液体”、“硫酸铜固体消失，得到蓝色透明液体”、“泥沙沉底，液体浑浊”）板书于黑板上。引导学生对比分析：“大家看，前三组实验得到的液体有什么共同点？和泥水比，最大的区别在哪？”从而引导学生自主归纳出“均一”、“稳定”（静置后不分层、不沉降）这两个关键词。学生活动：小组合作，进行对比实验操作，认真观察物质在水中的分散情况，并在任务单上如实记录现象。积极参与小组讨论，对比不同实验现象，尝试用准确的语言描述食盐、蔗糖等“消失”后形成液体的特征，并与泥水进行对比分析。即时评价标准：1.实验操作是否规范、安全（如搅拌方式、药品取用）。2.观察记录是否详细、客观。3.小组讨论时，能否基于实验现象提出自己的观点。4.归纳结论时，语言是否科学、准确。形成知识、思维、方法清单：★溶液的概念：一种或几种物质分散到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物。关键在“均一”（各处浓度、性质相同）和“稳定”（条件不变时，不会分离）。教学提示：可让学生举例，如盐水、糖水、汽水等，强化概念与应用的联系。★溶质与溶剂：被溶解的物质叫溶质；能溶解其他物质的物质叫溶剂。水是最常见的溶剂。认知说明：初步建立溶液组成的二元认识。▲对比实验法：通过设置对照组（泥沙水），使溶液“均一、稳定”的特征在对比中更凸显，这是科学探究中重要的思想方法。任务二：【模型建构：探秘溶解的微观世界】教师活动：承接宏观现象，提出核心问题：“宏观上，固体‘消失’了，溶液变得均一稳定。在微观世界里，到底上演了怎样的一幕呢？”播放食盐（NaCl）溶解的微观模拟动画，并同步进行解说：“看，蓝色的钠离子和绿色的氯离子，原来整齐地排列在晶体中。当它们进入水分子（红色和白色小球表示）的包围圈后，在水分子的作用下，逐渐‘摆脱’晶体的束缚，离开表面，扩散到水的各个角落去了。”然后，播放蔗糖分子溶解的动画。“大家发现没有，食盐和蔗糖的‘消失’方式一样吗？”引导学生注意到食盐是以离子形式分散，蔗糖是以分子形式分散。“所以，‘消失’的本质是——构成物质的微观粒子（分子或离子），在溶剂分子作用下，均匀地分散到溶剂中去了！”学生活动：聚精会神观看动画，跟随教师的解说，尝试理解离子、分子运动的过程。思考并回答教师提出的问题，比较两种分散形式的异同。尝试用自己的语言描述溶解的微观过程，例如：“食盐变成钠离子和氯离子，跑到水分子中间了。”即时评价标准：1.观看动画时是否专注，并能将动画画面与宏观现象建立联系。2.能否准确指出离子扩散与分子扩散的共性与区别。3.描述微观过程时，是否尝试使用“粒子”、“扩散”、“均匀分散”等科学术语。形成知识、思维、方法清单：★溶解的微观本质：物质以分子或离子的形式，在溶剂分子作用下，均匀地扩散到溶剂中的过程。教学提示：强调“粒子”视角是化学的核心视角之一，这是理解许多化学现象的基础。★宏观微观符号三重表征：食盐固体（宏观）→Na⁺和Cl⁻（微观）扩散→NaCl溶液（符号表示）。认知说明：这是化学学科特有的思维方式，需逐步渗透和培养。▲模型认知方法：微观动画是一种物理模型，帮助我们可视化地理解无法直接观察的过程。建立模型是科学研究的重要手段。任务三：【概念辨析：溶解vs乳化】教师活动：创设新情境：“油和水是一对‘冤家’，大家知道它们通常互不相溶。但当我们加入洗涤剂并搅拌后，会出现什么现象呢？这算是溶解吗？”指导学生进行分组实验：向水和植物油的混合液中加入几滴洗涤剂，振荡后静置观察。引导学生对比之前食盐“消失”形成均一溶液的现象。“大家看，加入洗涤剂后，油珠变小了，形成了乳浊液，但静置久了可能会分层，这和溶液一样吗？”通过动画或示意图讲解乳化原理：洗涤剂分子像“纽带”，一端亲油，一端亲水，将大的油滴分散成细小液滴，但油仍然以小液滴的形式存在，并未变成分子或离子。所以这不是溶解，而是乳化作用。学生活动：进行乳化实验，观察并描述现象（形成乳状浑浊液，较稳定但不同于溶液的澄清）。对比溶液与乳浊液的特征，思考其本质区别。倾听教师讲解，理解乳化作用的原理及其与溶解的本质差异。即时评价标准：1.能否准确描述乳化实验的现象。2.在讨论中，能否基于“均一性、稳定性”和“粒子分散形式”这两个维度，区分溶液和乳浊液。3.能否举出生活中的乳化实例（如洗发水、乳液）。形成知识、思维、方法清单：★乳浊液与乳化作用：小液滴分散到液体里形成的混合物叫乳浊液，其特征是不均一、不稳定。乳化作用是使植物油等物质在水中分散成细小的液滴，形成较稳定乳浊液的过程。易错点：乳化不是溶解，油并未变成分子态。★溶解与乳化的本质区别：溶解是物质以分子或离子形式分散，形成均一稳定的溶液；乳化是将大液滴分散为小液滴，但被分散物质仍保持其原有状态（分子聚集态），形成不均一、相对稳定的乳浊液。认知说明：此辨析深化了对分散体系本质的理解。▲化学与生活：乳化原理广泛应用于洗涤、化妆品、食品加工等领域。体会化学对改善生活的贡献。第三、当堂巩固训练  本环节提供分层训练，学生可根据自身情况选择完成。基础层：1.判断：溶液一定是无色透明的。（）2.医用碘酒中，溶质是___，溶剂是___。综合层：3.解释现象：为什么汗水蒸发后，衣服上会出现白色的斑迹？4.将下列物质放入水中，充分搅拌后能得到溶液的是（），形成乳浊液的是（）。A.面粉B.酒精C.豆油D.味精挑战层：5.（开放讨论）有同学说：“把粉笔灰放到水里，搅拌后也很均匀，所以粉笔水也是溶液。”你同意吗？请设计一个简单的实验或陈述理由来反驳他。  反馈机制：基础层和综合层题目通过全班快速问答或小组互查方式核对，教师针对共性疑点（如第1题）进行精讲。挑战层问题组织小组讨论，请代表发言，教师点评其论证的逻辑性和科学性，例如：“第五题有同学提到‘静置观察是否沉降’，这个思路非常棒，紧扣了溶液的‘稳定性’特征！”第四、课堂小结  引导学生进行自主总结：“哪位同学能用一张图或几句话，为我们梳理一下今天探索的‘溶液之谜’？”鼓励学生用概念图或思维导图的形式，将溶液的特征、组成、微观本质及与乳化的区别联系起来。教师随后进行提炼升华：“今天我们不仅认识了溶液这位‘新朋友’，更重要的是，我们学会了一双‘化学的眼睛’——从宏观看到微观，用粒子的运动去解释世界的奥秘。课后，请大家用这双眼睛再去观察生活中的混合物，看看哪些是溶液，哪些不是。”  作业布置：必做作业：完成练习册中对应基础练习题；寻找家中3种溶液，写出其溶质和溶剂。选做作业（二选一）：（1）查阅资料，了解除水外还有哪些常见溶剂（如酒精、汽油），并举例说明。（2）设计一个小实验，探究温度对物质溶解快慢的影响。六、作业设计基础性作业：1.熟记溶液、溶质、溶剂的概念。2.完成教材课后相关习题，巩固对溶液宏观特征和组成的判断。3.从生活中列举23个溶液实例并分析其组成。拓展性作业：1.情境应用题：农业生产中，常将肥料配成溶液进行喷灌。请解释这样做相比直接撒施固体肥料有何优点？（从植物吸收和肥料利用角度分析）2.微型项目：制作一份“家庭厨房中的溶液”小报告，包括溶液名称、溶质、溶剂、用途，并尝试解释其中一种溶液是如何形成的（如冲调盐水）。探究性/创造性作业：1.实验探究：设计对比实验，探究“搅拌”和“加热”哪个因素对块状冰糖在水中溶解的速率影响更显著？写出简单的实验方案和预期结论。2.跨学科联想：溶液“均一性”的特点，在文学或哲学上能否给你一些关于“融合”、“和谐”的启发？请写下一段简短的感想。七、本节知识清单及拓展★1.溶液：一种或几种物质分散到另一种物质里，形成的均一、稳定的混合物。要点：“均一”指溶液中任意一部分的组成和性质完全相同；“稳定”指外界条件（温度、压强等）不变时，溶质和溶剂不会分离。★2.溶液的宏观特征：均一性、稳定性。这是判断某混合物是否为溶液的宏观依据。实例：盐水、糖水、稀硫酸、空气（气态溶液）。★3.溶液的组成：包含溶质和溶剂。辨析：溶质可以是固体、液体或气体；溶剂一般为液体，水是最常用的溶剂，不特殊指明时，溶剂即为水。★4.溶质与溶剂的判断：①固体、气体溶于液体时，固体、气体为溶质，液体为溶剂。②两种液体互溶时，通常量多的为溶剂，量少的为溶质。特例：有水存在时，不论水量多少，习惯上把水看作溶剂。★5.溶解的微观过程：物质以分子或离子的形式，在溶剂分子作用下，脱离自身聚集状态，均匀地分散到溶剂分子间隙中的过程。核心：发生了物理扩散，通常伴有能量变化。★6.溶解过程的微观模型（以NaCl为例）：NaCl固体（离子晶体）→放入水中→水分子与Na⁺、Cl⁻相互作用→离子脱离晶体表面→Na⁺和Cl⁻在水分子中扩散、水合→形成均一的NaCl溶液。教学提示：此模型是连接宏观性质与微观本质的桥梁。▲7.乳浊液：小液滴分散到液体里形成的混合物。其特征是不均一、不稳定，静置后通常会分层。实例：牛奶、原油渗水形成的混合物。▲8.乳化作用：在乳浊液中加入乳化剂（如洗涤剂），能使植物油等物质在水中分散成细小的液滴，而不聚集，形成较稳定的乳浊液的现象。本质：乳化剂降低了油水间的界面张力，将大油滴“包裹”分散成小油滴，但油仍以液滴形式存在。★9.溶解与乳化的区别：本质区别：溶解是物质以分子/离子态分散（粒子级别）；乳化是物质以小液滴形式分散（聚集态级别）。结果区别：溶解形成均一稳定的溶液；乳化形成不均一、相对稳定的乳浊液。★10.溶液的应用（价值）：在工农业生产（如无土栽培营养液）、科学实验（如化学试剂配制）、医疗（如注射用生理盐水、葡萄糖溶液）、日常生活（如饮料、洗涤）中有着极其广泛的应用。素养渗透：认识化学对创造物质财富、满足人民美好生活需要的贡献。八、教学反思  （一）目标达成度分析。本节课预设的核心知识目标（溶液概念、特征及微观本质）通过“实验探究模型建构对比辨析”的主线，基本得以落实。从巩固练习的反馈看，绝大多数学生能准确判断典型溶液，并能用“均一、稳定”描述其特征。能力目标方面，学生的实验操作在巡视指导下较为规范，但在“基于现象推理本质”环节，部分学生表现出困难，仍需更多引导。科学思维目标的达成是亮点也是难点，微观动画的运用显著降低了抽象思维的门槛，学生在描述溶解过程时开始有意识地使用“粒子”、“扩散”等词汇，表明“宏观微观”联系的初步建立。  （二）核心环节有效性评估。导入环节的生活化选择激发了普遍兴趣，驱动问题有效。任务二（模型建构）是突破难点的关键。动画播放时，我注意到学生眼神中的好奇与专注。当我问“食盐和蔗糖的‘消失’方式一样吗？”，起初课堂有些沉默，我立刻调整策略，将问题分解：“看动画，食盐晶体是怎么‘散开’的？是一个个‘小方块’跑出来吗？”“不是，是变成蓝色和绿色的小球！”“对，那是离子。那蔗糖呢？是一个个白色小球整体‘跑’出来吗？”通过更具体的指向性提问，学生顺利发现了离子与分子分散形式的差异。这让我反思，问题链的设计必须更贴近学生的即时认知水平。任务三（乳化辨析）中，实验现象直观，与溶液的对比鲜明，学生能较快抓住“不均一”和“未变成分子”这两个区别点，教学效果较好。  （三）学生表现的差异性剖析。在小组探究中，思维活跃的学生（A类）不仅能完成实验，还能主动提出“那空气是不是一种气体溶液？”这样的拓展性问题，对此我给予了高度肯定，并鼓励其课后查阅“气溶胶”资料。大部分学生（B类）能跟随教学节奏，完成观察、记录和初步归纳。少数基础薄弱学生（C类）在独立描述微观过程时存在困难，我采取了两种策略：一是在巡视时进行个别辅导，用更形象的语言解释；二是鼓励他们先复述同伴或老师的描述，再尝