九年级化学《运动的水分子》核心概念探究教学设计

九年级化学《运动的水分子》核心概念探究教学设计一、教学内容分析

本节课内容源于《义务教育化学课程标准（2022年版）》“物质构成的奥秘”主题，是学生从宏观世界踏入微观世界的“入门钥匙”，在知识体系中具有奠基性作用。从知识技能图谱看，核心在于引导学生建立“物质由微观粒子构成”的基本观念，具体包括认识分子的真实存在、理解分子的三大基本特性（体积小、质量轻、不断运动）及其与物质三态变化（物理变化）的关联。这不仅是“水的组成与变化”单元的认知深化，更是后续学习原子结构、化学变化本质等抽象概念的必备前概念。过程方法路径上，课标强调“初步形成基于证据进行推理、建构模型的能力”。因此，本课将通过宏微对照的观察、类比推理和模型建构活动，将“宏观现象微观解释符号表征”的化学学科思维范式具象化。素养价值渗透方面，本课是培养学生“宏观辨识与微观探析”这一化学核心素养的起点。通过探究司空见惯的水的三态变化背后的微观机理，引导学生敬畏自然规律，理解科学解释的力量，同时联系水资源保护，渗透可持续发展理念与社会责任。

学情层面，九年级学生已在物理课中接触过分子动理论的基本观点，对“分子在运动”有模糊认识，这构成了教学起点。但学生的认知障碍主要在于：第一，从“知道结论”到“理解证据”的跨越，即如何用具体实验或现象证明分子的存在与运动；第二，从“宏观表征”到“微观想象”的思维转换困难，难以将水的三态变化与分子间隔、运动速率变化精准关联；第三，容易将“分子本身”与“分子聚集状态”混淆，例如误以为水结冰时水分子本身性质改变了。基于此，教学调适应遵循“直观感知理性建构迁移应用”的认知规律。对于抽象思维较弱的学生，需提供更丰富的视觉化模型（如动画、模拟软件）和实物类比（如豆子模拟）；对于思维活跃的学生，则需设计更具挑战性的推理任务，如解释更复杂的扩散现象。课堂上将通过“前测”问题（如“如何证明看不见的分子是运动的？”）、小组讨论中的观点分享以及随堂绘图（画出不同状态下水分子的排列），动态评估学生的理解层次，并及时调整讲解的深度与节奏。二、教学目标

知识目标：学生能够准确描述分子的基本特性，并以此为核心，系统解释水的三态变化及常见扩散现象（如品红扩散、花香四溢）的微观本质；能清晰辨析在物理变化中分子本身不变与分子间隔、运动速率变化之间的关系，构建起“宏观现象微观解释”的初步认知模型。

能力目标：学生能够基于给定的实验现象（如品红在水中的扩散、酒精与水的混合），提出合理的微观假设，并运用分子运动的观点进行解释和论证；初步学会用图示或语言描述的方式，建构并表达水分子的运动模型，发展模型认知与证据推理能力。

情感态度与价值观目标：通过探究自然现象的微观奥秘，学生能感受到化学学科解释世界的独特魅力，激发持久的探究兴趣；在小组合作建构模型的活动中，体验到交流与协作的价值；从水的三态循环联系到地球水资源，初步树立珍惜水资源、合理用水的社会责任感。

科学（学科）思维目标：重点发展“宏微结合”与“模型认知”思维。学生将通过完成“从宏观实验现象推断微观粒子行为”的任务链，体验化学学科的推理逻辑；并通过绘制、修改、解说“水分子在不同状态下的排列与运动示意图”，学习如何建立、使用并评价简化模型以解释复杂事实。

评价与元认知目标：引导学生依据“科学性与创意性并存”的量规，对同伴绘制的分子模型图进行互评；在课堂小结时，能够回顾学习路径，反思“我是如何从看不懂到能解释的”，提炼出“通过宏观现象推测微观本质”的学习策略，提升元认知能力。三、教学重点与难点

教学重点：运用分子的基本特性（特别是分子在不断运动、分子间有间隔），解释水的三态变化等宏观物理现象。确立依据在于，该内容是课程标准中“认识物质的微观构成”核心概念的具体化，是连接宏观物质与微观粒子的关键桥梁，也是后续理解溶解、蒸发、物质性质等众多知识的认知基础。从中考视角看，用微观粒子观点解释宏观现象是高频考点，直接考查学生对化学基本观念的理解深度。

教学难点：学生主动建构“水的三态变化本质上是分子间隔和运动速率改变，而分子本身不变”的微观模型。预设依据源于学情分析：这一认识需要学生突破“眼见为实”的局限，进行抽象思维和空间想象。常见错误是认为水结冰时水分子“冻住”不动了，或误以为水分子形状发生了改变。难点成因在于认知跨度大，且需克服“物质形态变化即本质变化”的潜在前概念。突破方向是提供多层次、可操作的模型建构活动，让抽象思维具象化。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：教学课件（内含水的三态变化高清图片、分子运动动画模拟）；实物投影仪。1.2实验器材：品红溶液、烧杯、热水、冷水；酒精、水、量筒（演示分子间隔）；香水或氨水（气味扩散演示）。1.3学习材料：分层学习任务单（含前测、探究记录、巩固练习）；分子模型绘图卡（空白）。2.学生准备

预习教材相关内容，思考“生活中哪些现象能说明分子是运动的”；携带彩色笔。3.环境布置

学生按46人异质小组围坐，便于合作探究；黑板划分为“核心问题”、“微观模型区”、“我们的结论”三大区域。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，请先看大屏幕（播放云雾、流水、冰雪的壮丽画面）。这是我们最熟悉的水，它以不同的姿态存在于天地之间。“大家有没有想过，为什么同一物质，却能展现出如此不同的形态？这背后隐藏着怎样的秘密？”（稍作停顿）今天，我们就化身微观世界的侦探，去探寻水形态变化的终极答案——运动的水分子。2.建立联系与明确路径：“在物理课上，大家已经知道物质由分子、原子等微粒构成。那么，从化学的视角，我们如何用这个观点，更深入、更具体地解密水的‘变身术’呢？本节课，我们将通过有趣的实验、大胆的推理和亲手建模，一步步揭开分子世界的面纱，最终让你能自信地向别人解释：冰、水、水蒸气，本质上究竟有何不同。”第二、新授环节任务一：寻找分子存在的证据——从“看不见”到“看得见”的推理教师活动：首先提出核心问题：“分子太小，看不见摸不着，我们怎么知道它真实存在？”不急于给出答案，而是演示两个实验。实验一：向静止的热水和冷水中同时分别滴入一滴品红溶液，请大家静观其变。“注意看，扩散的快慢一样吗？哪个更快？这说明了什么？”实验二：在讲台前轻轻喷洒少量香水。“闻到气味的同学请举手。（等待反馈）气味是怎么跑到你鼻子里的呢？”随后，引导学生将两个现象联系起来思考：“品红扩散、香气弥漫，这些宏观现象，能为我们推断微观粒子的行为提供什么证据？”学生活动：集中观察品红扩散的实验现象，比较热水与冷水中扩散速度的差异。真实感受气味扩散的过程。围绕教师提问，进行小组讨论，尝试用语言描述推理过程：是微小的粒子从高浓度区域运动到了低浓度区域，导致了扩散；温度高，粒子运动加快。即时评价标准：1.观察是否细致，能否准确描述现象差异（如“热水里品红散开得快”）。2.推理是否建立“宏观现象微观原因”的联系，而非简单复述现象。3.小组讨论时，能否倾听并整合组内不同意见。形成知识、思维、方法清单：1.★分子是真实存在的客观事实。虽然肉眼不可见，但其客观存在性可以通过宏观现象间接证明。2.★分子总是在不断运动。这是分子的一大基本性质。3.温度影响分子运动速率。温度越高，分子运动越剧烈（即平均速率越快）。这是解释许多物理、化学现象的关键变量。4.▲科学推理方法：基于证据的推断。化学研究常常通过可见的现象，去推断不可见的微观本质，这是重要的科学思维。任务二：建构分子模型——描绘水分子的“肖像”与“社交”教师活动：“现在我们确信分子在运动了。那单个水分子长什么样？它们聚集在一起时，关系又如何呢？”首先明确：一个水分子由更小的原子构成，其化学式是H₂O，这是它的“身份证”。但今天我们先聚焦分子间的关系。进行演示实验：用量筒分别量取50mL水和50mL酒精，混合。“请大家先猜一猜，混合后的总体积是等于、大于还是小于100mL？（投票互动）好，我们看看结果。”展示混合后体积减少的现象。“这个出乎意料的结果，暗示了分子之间有什么特点？”引导学生得出“分子间有间隔”的结论。接着，提出挑战：“请结合‘分子不断运动’和‘分子间有间隔’这两条核心性质，以小组为单位，在绘图卡上画出冰、水、水蒸气中，水分子可能的排列和运动状态示意图。”学生活动：观察酒精与水混合实验，对结果感到惊讶并积极思考。理解“分子间有间隔”这一特性。小组合作，利用彩笔，共同讨论并绘制三种状态下水分子的模型图。需考虑：分子间隔大小如何？分子排列是否有序？分子是原位振动还是自由移动？即时评价标准：1.绘制的模型是否体现了“间隔”在不同状态下的差异（固态<液态<气态）。2.是否用不同的图示（如箭头、振动线）尝试表现分子运动方式的差异。3.小组分工是否明确，能否共同完成一幅作品并进行内部解说。形成知识、思维、方法清单：1.★分子间存在间隔。这是物质的物理性质（如三态、体积、压缩性）差异的根本原因之一。2.★物质三态变化的微观本质：主要是分子间的间隔和分子运动速率发生了改变，而分子本身（化学性质）没有变化。这是一个核心观念。3.模型建构方法：用图形、符号等简化方式表现复杂对象，是科学研究的常用手段。4.▲前概念辨析：冰中的水分子并非静止不动，而是在固定位置附近振动；气体分子间的间隔远大于分子本身大小。任务三：应用模型解释现象——完成宏微结合的“侦探报告”教师活动：邀请23个小组用实物投影展示并解说他们绘制的模型图。教师引导全班进行评议：“大家觉得这个模型画得怎么样？能否清晰解释冰熔化成水时，体积为什么会缩小？（一般情况下）水烧开变成水蒸气，体积为何又剧烈膨胀？”针对学生模型中的亮点或争议点进行点评和提炼。随后，播放一段规范的科学动画模拟，与学生自建模型进行对比。“看看动画的呈现，和你们的想法有哪些不谋而合，又有哪些可以优化改进的地方？”学生活动：小组代表上台展示并讲解本组的分子模型图，接受其他同学的提问。全体学生对比观看科学动画，反思并修正自己建构的模型。运用完善后的模型观点，尝试解释教师提出的“物态变化中体积变化”的具体问题。即时评价标准：1.解说是否自信、清晰，能否将图示与微观观点有机结合。2.听讲者能否提出有根据的疑问或补充。3.能否在对比后，主动修正自己原有的错误认知。形成知识、思维、方法清单：1.★用微观模型系统解释宏观现象：以“水受热变成水蒸气”为例：宏观上，液体变成气体，体积膨胀；微观上，温度升高→水分子运动加剧→克服分子间作用力→分子间隔急剧增大。2.模型的评价与优化：模型没有绝对的对错，只有与事实的符合程度和解释力的高低之分，需要不断修正。3.▲典型现象解释库：如热胀冷缩（分子间隔随温度升降而增减）、物质的三态变化、扩散现象等，均可用此模型统一解释。任务四：探究影响分子运动速率的因素——设计微型实验教师活动：“通过之前的品红实验，我们知道了温度会影响分子运动速率。那么，除了温度，还有没有其他因素呢？请大家结合生活经验猜一猜。”可能引导学生想到分子本身的大小（相对分子质量）。提出探究任务：“现有浓氨水（有刺激性气味）和浓盐酸（也有刺激性气味），它们都会挥发，分子都在运动。如果我在玻璃管的两端分别同时蘸取这两种液体，塞上棉花，你们猜，会在玻璃管的什么位置看到白烟（氯化铵固体）生成？这能说明什么？”简述实验原理后，可演示或播放该实验视频。学生活动：根据已有知识进行猜想。观察“氨气与氯化氢气体扩散相遇生成白烟”的实验现象，注意到白烟不在玻璃管正中，而是偏向蘸有浓盐酸的一端。分析现象：因为氨气分子质量更小，运动速率更快，所以在相同时间内跑得更远。从而推理得出：分子运动速率还与分子本身的质量（或种类）有关。即时评价标准：1.能否基于现象进行合理猜想。2.能否从“白烟位置偏移”这一关键证据，逆向推理出两种气体分子运动速率的差异。3.能否用准确的术语（如“相对分子质量小，运动速率快”）表述结论。形成知识、思维、方法清单：1.▲影响分子运动速率的因素：a.温度（主要因素）；b.分子本身的性质（如相对分子质量，通常质量越小，运动越快）。2.控制变量思想：在比较不同分子运动速率时，需在温度相同的条件下进行。3.★证据推理的深化：通过更精密的实验设计，可以获得更细致的微观规律，化学认识就是这样不断深入的。第三、当堂巩固训练

基础层：1.下列现象中，不能用来证明分子在运动的是（）。A.湿衣服晾干B.糖块溶于水C.尘土飞扬D.花香四溢。“请大家先独立完成，然后和同桌交换一下答案，说说你选择C的理由是什么？”（强调宏观机械运动与微观分子运动的区别）。2.用分子的观点解释：为什么液化石油气需要压缩进钢罐中才能储存和运输？

综合层：3.（图示题）给出三幅分别表示物质处于固、液、气态的分子排列示意图，但顺序被打乱，请学生根据分子间隔和排列有序度进行匹配，并说明理由。4.结合本节课所学，设计一个简单的家庭小实验，证明温度对分子运动速率的影响。写出你的实验方案和预期现象。

挑战层：5.思考与讨论：从微观角度分析，为什么“破镜难圆”？即使用力将两块玻璃压在一起，它们也不能重新结合成一块完整的玻璃。这说明了分子性质的哪些方面？

反馈机制：基础层题目通过同桌互评、快速统计正确率解决。综合层题目由小组讨论后派代表分享，教师聚焦典型思路（如实验设计的可行性与安全性）进行点评。挑战层题目作为思维拓展，请有想法的学生发表见解，教师重在引导思维过程，而非追求标准答案。第四、课堂小结

“同学们，侦探工作接近尾声，现在请整理你的‘破案报告’。”引导学生以小组为单位，用思维导图或关键词云的形式，在白板上梳理本节课的核心知识脉络：分子的基本性质（小、动、隔）→如何解释三态变化→影响因素。邀请一个小组展示并讲解他们的总结。“他们梳理的逻辑线清晰吗？有没有需要补充的地方？”接着进行方法提炼：“回顾一下，今天我们是如何认识到分子这些性质的？（从现象推理）我们用了什么工具来帮助理解？（建构模型）这就是化学研究的重要方法——宏微结合与模型认知。”

作业布置：必做作业（基础性）：1.完成课后习题中关于分子性质的解释题。2.绘制一幅包含水分子在固、液、气三态下情况的创意漫画或示意图，并配上简要的文字说明。选做作业（探究性）：查阅资料，了解“布朗运动”是什么现象，它是如何证明分子在永不停息地做无规则运动的？将你的理解整理成一份不超过300字的科普短文。六、作业设计1.基础性作业（全体必做）：

(1)列举三个生活中的实例，分别用来证明：a.分子在不断运动；b.分子间有间隔；c.温度影响分子运动速率。并写出对应的微观解释。

(2)用分子的观点解释：a.为什么可以将大量的氧气压缩进蓝色钢瓶中？b.为什么湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快？2.拓展性作业（建议大多数学生完成）：

厨房中的化学：观察并探究以下现象，尝试从分子角度给予解释（可拍摄照片或绘制简图辅助说明）：①炒菜时，为什么在客厅就能闻到香味？②和面时，为什么加水后面粉能粘结成团？③为什么蜂蜜比水更粘稠，流动更慢？（提示：从分子间作用力角度初步思考）3.探究性/创造性作业（学有余力者选做）：

项目式任务：“我是分子解说员”。选择一种你感兴趣的常见物质（如碘、樟脑丸、干冰等），研究它在常温常压下的状态变化（升华、凝华等），制作一个时长约12分钟的短视频或一份图文并茂的PPT解说稿。要求：必须运用本节课所学的分子模型，生动地解说其变化过程中的微观故事。七、本节知识清单及拓展

★1.分子的基本性质（三大要点）：①体积和质量都很小；②分子在不断地运动（温度升高，运动加快）；③分子之间存在间隔（一般来说，气体>液体>固体）。这是本节课最核心的知识框架，是解释一切相关现象的出发点。

★2.物理变化的微观本质：物质发生物理变化（如三态变化、形状改变）时，分子本身没有改变（即化学性质不变），改变的只是分子之间的间隔和排列方式，以及分子运动的剧烈程度。

★3.水的三态变化微观解释模型：固态（冰）：水分子有序排列，间隔小，在固定位置附近振动。液态（水）：水分子无序排列，间隔较小，可以相对自由地移动。气态（水蒸气）：水分子极度散乱，间隔很大，高速向各个方向运动。记住这个模型，就能理解冰熔化成水（吸收能量，分子运动加快，间隔略增）、水沸腾成水蒸气（吸收大量能量，分子运动剧烈，间隔急剧增大）的过程。

▲4.扩散现象：不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象。本质是分子永不停息的无规则运动。例如品红入水、花香四溢、氨水挥发等。扩散速度受温度和分子本身性质影响。

▲5.分子运动与温度的关系：温度是分子平均动能的宏观度量。温度越高，分子（平均）运动速率越大。这是解释“热胀”（间隔变大）、“蒸发加快”等现象的直接原因。

▲6.模型认知方法：在化学中，我们常用模型来代表无法直接观察的微观粒子。模型是简化的，有助于我们理解和预测，但它不是实物本身。要学会建立、使用和修正模型。

▲7.宏微结合思维：化学学科特有的思维方式，即从宏观可观测的现象（实验）出发，经过推理，提出关于微观粒子（分子、原子）行为的假设或理论，再用该理论去解释或预测新的宏观现象。本节课的探究主线就是这一思维的完整演练。

▲8.常见误区澄清：a.“分子运动”与“宏观物体运动”不同，前者是自发的、微观的、永恒的；后者需要外力，是可见的。b.冰中的分子在振动，不是静止。c.气体容易被压缩是因为分子间隔大，而不是分子被压缩变小了。八、教学反思

（一）目标达成度分析：从当堂巩固训练的反馈和课堂观察来看，“运用分子特性解释三态变化”这一核心知识目标达成度较高，约85%的学生能准确完成基础性解释题。能力目标方面，学生能积极进行证据推理，但在设计实验（综合层作业）时，严谨性和表述的规范性有待加强，反映出将思维转化为可执行方案的能力需长期培养。情感与价值观目标在“水资源”环节的讨论中有所体现，但融入尚显生硬，下次可结合更具体的数据或案例，引发更深层共鸣。

（二）环节有效性评估：导入环节的生活化情境能迅速抓住学生注意力，驱动性问题有效。“任务二”的模型建构活动是本课高潮，学生参与度极高，但耗时比预期长。反思后发现，部分小组在“如何用图形表示运动”上卡壳，若提前提供一些表示运动的“图例”（如箭头、波浪线）作为支架，可能效率更高。“任务四”的探究实验设计精妙，但部分学生对于“相对分子质量影响速率”这一结论感到陌生，理解上有坡度，需要后续课程中结合具体物质反复强化。

（三）学生表现深度剖析：在分组活动中观察到明显的差异化表现。A层（基础较好）学生不仅能快速建构模型，还能主动类比其他物质（如“碘升华是不是也一样？”），展现了良好的迁移能力。对他们，挑战层问题仍显不足，可引入“分子间作用力”的初步概念作为“彩蛋”。B层（中等）学生能在小组引领和教师点拨下完成任务，他们最受益于模型绘