鲁教版九年级化学《原子的构成》探究式教学设计

鲁教版九年级化学《原子的构成》探究式教学设计一、教学内容分析

本课内容隶属于“物质构成的奥秘”这一核心主题，是学生从宏观世界踏入微观粒子世界的关键转折点。从《义务教育化学课程标准（2022年版）》看，本课是落实“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”等核心素养的绝佳载体。具体而言，在知识技能图谱上，要求学生不仅要知道原子由原子核（质子和中子）与核外电子构成这一事实，更要理解科学家是如何通过实验证据（如α粒子散射实验）一步步揭开原子内部奥秘的，从而建立起“原子结构分层模型”这一核心心智模型。这一模型是后续学习离子形成、元素周期律乃至整个化学反应的微观本质的基石，具有承上启下的枢纽作用。在过程方法上，本课蕴含了深刻的科学探究思想与史料实证方法，教学需引导学生化身“科学侦探”，分析关键实验现象，进行推理与论证，体验模型从提出、修正到完善的过程。在素养价值上，通过重温卢瑟福等科学家的探索历程，能让学生感悟科学研究的艰辛与创新思维的魅力，培养敢于质疑、严谨求实的科学精神，实现知识学习与品格塑造的深度融合。

学情方面，九年级学生初步接触了分子、原子的概念，知道原子是化学变化中的最小粒子，但对原子的内部结构普遍存在认知空白或前概念误区（如认为原子是实心球体）。学生的抽象逻辑思维正在发展，但微观想象力仍较薄弱，对“大部分空间是空的”等反直觉结论难以认同。同时，学生个体差异明显：部分学生能迅速接受模型，但理解流于表面；部分学生则可能困于抽象想象。因此，教学前测可设计为“请画出你想象中的原子内部结构”，以暴露迷思概念。教学过程中，将通过搭建从宏观类比（太阳系）、直观动画到数据论证的多重“脚手架”，并设计分层探究任务，如为理解能力较强的学生提供更深入的史料分析，为需要支持的学生提供结构化的推理提示卡，以实现差异化支持。动态评估将贯穿始终，通过观察小组讨论、分析随堂绘制的模型图、倾听学生的解释，实时调整教学节奏与支持策略。二、教学目标

知识目标：学生能够准确陈述原子由原子核和核外电子构成，并能说明原子核由质子和中子构成；能辨析原子中粒子间的数量关系（核电荷数=质子数=核外电子数）；能初步解释α粒子散射实验的关键现象与结论，理解原子核式结构模型的建立过程。

能力目标：学生能够通过分析α粒子散射实验的示意图与描述，运用类比、推理等方法，得出原子内部空间空旷、存在一个体积小质量大的核的结论；能够根据给定的原子结构信息（如质子数、中子数），进行简单的计算与推理，并尝试建构直观的原子模型。

情感态度与价值观目标：在重温原子结构探索史的过程中，学生能感受到科学探索的曲折性与创新性，体验证据和模型在科学发展中的强大力量，初步养成基于证据、严谨推理的科学态度，并在小组合作建模活动中增强协作与交流意识。

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。学生将经历“根据实验现象提出假说→建立初步模型→获取新证据→修正完善模型”的完整科学思维过程，理解模型是认识微观世界的重要工具，且模型本身是不断发展的。

评价与元认知目标：学生能在教师引导下，依据“推理是否有据、模型是否合理”等标准，对他人构建的原子模型进行初步评价；并能在课堂小结时，反思自己是如何从疑惑走向理解，梳理出“实验推理模型”这一学习微观知识的关键路径。三、教学重点与难点

教学重点：原子的构成，特别是原子核式结构（分层）模型的建立。确立依据在于，此模型是贯穿初、高中化学微观领域的核心大概念，是理解物质结构层次（原子→分子→物质）的基石。从中考视角看，围绕原子结构中粒子关系进行判断与计算是稳定考点，且常作为推断元素、分析离子形成的背景信息，充分体现了对微观辨识能力的考查。

教学难点：一是理解“原子核体积很小，却集中了原子的绝大部分质量”；二是建立“原子不显电性”与内部带电粒子构成之间的关系。难点成因在于这两个结论均与宏观生活经验严重冲突，抽象性强。学生难以想象“空旷”的空间结构，也易忽略带电粒子数量关系对电性的决定作用。突破方向在于：运用极致的比例数据对比和生动的宏观类比（如体育场与蚂蚁）化解第一个难点；通过设计“算一算”活动，引导学生自主发现质子与电子数量相等的规律，从而攻克第二个难点。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含α粒子散射实验动画模拟、原子结构发现史简图、多种原子信息数据表）；原子结构立体比例模型（可自制：用不同大小、颜色的磁珠代表质子、中子、电子）。1.2学习材料：分层学习任务单（含推理提示卡、模型构建素材表）；课堂巩固分层练习题卡。2.学生准备2.1预习任务：预习教材，并尝试回答“前测”问题：想象并画出一个原子的内部可能是什么样子。2.2物品准备：彩笔、剪刀、胶水等手工材料（用于模型制作小组）。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与旧知回顾：“同学们，还记得我们之前学过，化学变化中原子是不可再分的最小粒子。那么，原子本身到底是什么样子呢？是一个坚硬不可入的实心小球吗？”（展示学生预习所画的各种原子想象图）“看，大家的想法很丰富！但在科学上，猜想需要什么来检验？”——对，需要实验证据！2.驱动问题与路径展望：“今天，我们就化身19世纪末20世纪初的科学家，追随卢瑟福团队的脚步，利用‘α粒子散射实验’这台神奇的‘原子显微镜’，一起去窥探原子的内部秘密。我们的探索之旅将分为三步：一看实验现象有多‘怪’，二推原子结构怎么‘猜’，三建模型并把它‘画’出来。准备好了吗？让我们开始这场微观世界的探险！”第二、新授环节任务一：解读“怪”现象——α粒子散射实验的启示教师活动：首先讲述汤姆生发现电子后提出的“葡萄干布丁”模型。然后设置悬念：“但很快，一位名叫卢瑟福的科学家用α粒子（氦原子核）去轰击极薄的金箔，却看到了令人大跌眼镜的现象。”动态演示α粒子散射实验动画，并突出两种关键现象：绝大多数α粒子直线穿过，极少数发生大角度偏转，甚至被弹回。引导学生聚焦：“同学们，哪些现象最让你感到意外？为什么？”接着提供结构化提问支架：“如果原子是均匀的实心球，预期会看到什么？实际看到‘大多数穿过’说明什么？‘极少数被弹回’这种‘撞上硬核’的现象，又暗示原子内部可能存在什么？”学生活动：观看动画，被反直觉的现象所吸引。在教师引导下，小组讨论并尝试解释：为什么大多数粒子能穿过？（说明原子内部大部分是空的）为什么极少数会被猛烈弹回？（说明遇到了一个体积很小、但质量很大且带正电的硬核）。尝试用语言描述他们推测出的原子结构特征。即时评价标准：1.能否准确描述实验的两个关键现象。2.能否将“直线穿过”与“内部空旷”建立逻辑关联。3.能否将“大角度偏转”与“存在一个质量大、体积小的核”建立关联。形成知识、思维、方法清单：★α粒子散射实验关键现象：绝大多数穿过，极少数大角度偏转。这是本课最核心的证据。▲汤姆生“葡萄干布丁”模型：作为被证伪的旧模型引入，能凸显科学发展的迭代性。★推理方法：根据“异常”现象反推内部结构，是科学发现的常见逻辑。教学提示：此处不必急于给出标准结论，让学生充分经历“惊讶思考推理”的过程。任务二：构建“新”模型——原子核式结构初建教师活动：总结学生的推理：“大家的分析非常精彩，和卢瑟福当年的思路不谋而合！基于这些证据，他提出了全新的‘核式结构模型’。”用板书或动画分步构建模型：中心有一个带正电、体积极小、质量极大的原子核；核外有带负电的电子在巨大空间里绕核运动。亲切解说：“我们可以把它想象成一个‘微型太阳系’，太阳（原子核）居中心，行星（电子）在广阔空间里绕转。不过要记住，这只是个帮助理解的类比，实际上电子运动可不像行星轨道那么规则哦。”学生活动：跟随教师的讲解，在任务单上画出原子核式结构示意图。聆听类比，理解模型的要点。可能提出疑问：“电子怎么转？会不会掉进核里？”（此疑问可留作伏笔）。即时评价标准：1.所绘示意图能否体现出“核小且居中”、“电子在核外空间”两个核心特征。2.能否用自己的话复述模型要点。形成知识、思维、方法清单：★卢瑟福原子核式结构模型：原子由原子核和核外电子构成，核带正电、电子带负电；核体积小、质量大；电子在核外空间做高速运动。这是本课必须掌握的核心模型。★科学模型的价值：模型是基于证据的、对客观事物本质特征的简化表征，是科学思维的重要工具。教学提示：明确告知学生，我们今天认识的模型是经过简化的，为后续学习能级等概念埋下发展的种子。任务三：深入原子核——质子与中子的发现教师活动：将探究引向深入：“我们找到了原子的‘太阳’，但这个‘太阳’本身还能不能再分呢？后来的科学家继续用更‘锋利’的‘探针’去研究它。”简要介绍质子、中子被相继发现的科学史片段。课堂设问：“那么，原子核是由什么构成的呢？请大家阅读教材第X页，完成信息提取。”随后，引导学生共同梳理：原子核由质子（带正电）和中子（不带电）构成。学生活动：阅读教材，提取关键信息。在教师引导下，完善自己的原子结构图，在原子核内标注出质子和中子。明确两种粒子的电性。即时评价标准：1.能否准确说出构成原子核的两种粒子及其电性。2.能否将新信息整合到已有的结构图中。形成知识、思维、方法清单：★原子核的构成：由质子和中子构成。质子数（即核电荷数）是原子的“身份证号”，决定了元素的种类。▲科学发展的延续性：认识是不断深入的，从原子可分到原子核可分，体现了人类探索的无穷尽。任务四：算一算，理关系——数据中的规律教师活动：提供氢、氧、钠等几种原子的数据表（包含质子数、中子数、核外电子数、相对原子质量近似值）。设计递进问题链：“请大家当一回数据分析师。第一问：比较每种原子的质子数与电子数，发现了什么？第二问：观察原子质量主要集中于谁的身上？（提示：电子质量极小，可忽略）第三问：相对原子质量近似值，与质子数、中子数有何关系？”对学生的发现进行点评和总结。学生活动：以小组为单位，分析数据表，计算、比较并讨论。发现规律：1.质子数=核外电子数（解释原子电中性）。2.原子的质量主要集中在原子核上。3.相对原子质量≈质子数+中子数。即时评价标准：1.能否从数据中准确归纳出质子数与电子数相等的规律。2.能否理解“质量集中于原子核”这一结论。3.能否进行简单的质子数、中子数计算。形成知识、思维、方法清单：★原子中的数量关系：核电荷数=质子数=核外电子数（原子电中性的原因）。这是必须掌握的核心定量关系，是后续进行离子相关计算的基础。★原子的质量关系：原子的质量主要集中在原子核上；相对原子质量≈质子数+中子数。▲数据实证意识：通过分析具体数据得出结论，让规律更有说服力。任务五：解释电中性——从结构回到性质教师活动：引导学生运用新建构的模型和发现的数据规律，解释一个根本性问题：“原子内部既有带正电的质子，又有带负电的电子，为什么整个原子却不显电性呢？”互动点评：请一位同学回答后，追问：“如果某个原子失去一个电子，它还会是电中性吗？它会变成什么？——别急，这是我们下节课要探索的精彩内容！”学生活动：运用“质子数=电子数”的规律，解释原子整体正负电荷数量相等、相互抵消，因此不显电性。对“失去电子”后的变化产生好奇。即时评价标准：能否清晰、准确地从带电粒子数量相等的角度解释原子的电中性。形成知识、思维、方法清单：★原子电中性的原因：原子核所带正电荷数（质子数）与核外电子所带负电荷数相等，电性相反，故原子整体不显电性。这是连接原子结构与宏观性质（物质通常不显电性）的关键桥梁，也是引向下节课“离子”知识的逻辑接口。第三、当堂巩固训练

设计分层练习卡，学生根据自身情况选择完成。

基础层（全体必做）：1.画出你所理解的原子结构示意图，并标注各部分名称。2.填写表格：给定原子（如碳原子）的质子数、中子数、电子数、核电荷数。

综合层（鼓励完成）：解释说明：为什么说“原子核的体积虽然很小，但几乎集中了原子的全部质量”？请结合数据或类比说明。

挑战层（学有余力选做）：思考探究：根据卢瑟福模型，绕核运动的电子会不断辐射能量，最终坠入原子核，但这与事实不符。这说明了什么？查阅资料，了解后来（玻尔等科学家）是如何修正和发展原子模型的。

反馈机制：完成基础层练习后，同桌互查示意图要点和数量关系。教师巡视，收集综合层与挑战层的典型解答，利用实物投影进行展示和简短讲评，重点表彰有逻辑、有创见的回答。亲切解说：“这位同学用‘体育场中心的一只蚂蚁’来比喻原子核与原子的大小关系，非常形象！大家一下子就懂了。”第四、课堂小结

知识整合：引导学生以“原子”为中心，绘制简易概念图，向外辐射出“构成”、“粒子关系”、“如何被发现”（实验证据）、“模型特点”等分支，将本课零散知识点串联成网。课堂设问：“经过这节课，你头脑中的原子图像，和预习时画的相比，最大的改变是什么？”

方法提炼：师生共同回顾学习路径：我们从奇怪的实验现象出发，通过推理提出结构假说，建立了核式模型，又通过分析数据发现了内部的数量关系，最终解释了宏观性质。这就是我们认识微观世界的一种典型方法：基于证据，建构模型，探寻规律。

作业布置：1.必做作业：整理本节知识清单，完成教材课后基础练习题。2.选做作业（二选一）：(1)利用生活中的材料（如橡皮泥、牙签、水果等）制作一个你最喜欢的原子的立体模型。(2)查阅“夸克”的相关资料，写一段话简述“组成质子和中子的更基本粒子是什么”。六、作业设计

基础性作业（必做）：1.背诵原子结构的基本构成及各粒子电性。2.完成教材本节配套练习中关于原子构成、粒子数量关系的所有填空题和选择题。3.解释“原子不显电性”的原因。

拓展性作业（选做，大多数学生可完成）：情境应用：假设你是一位科普讲解员，需要向小学生解释“原子内部大部分是空的”。请设计一个不超过3分钟的讲解脚本，要求使用至少一个生动比喻。

探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：微型项目：以“一张图看懂原子结构发现史”为主题，创作一幅图文并茂的timeline（时间轴）或漫画，需包含汤姆生、卢瑟福等关键人物、关键实验与对应的模型演变。七、本节知识清单及拓展

★1.原子核式结构模型（卢瑟福模型）：原子由居于中心、带正电、体积极小、质量极大的原子核和核外带负电、高速运动的电子构成。电子运动的空间占原子体积的绝大部分。提示：此模型是理解后续所有微观化学现象的基础框架。

★2.原子核的构成：原子核由质子（带1个单位正电荷）和中子（不带电）两种粒子构成。

★3.原子的电中性：原子核所带正电荷数（即核电荷数）与核外电子所带负电荷数相等，电性相反，因此原子整体不显电性。

★4.核心数量关系：核电荷数=质子数=核外电子数。这是进行任何与原子相关的计算和推理的起点，务必牢记。

★5.原子的质量关系：原子的质量主要集中在原子核上，因为电子质量极小，约为质子质量的1/1836。相对原子质量≈质子数+中子数。

▲6.α粒子散射实验的关键证据：绝大多数α粒子直线穿过，说明原子内部空旷；极少数发生大角度偏转，说明遇到了一个体积小、质量大、带正电的核。此实验是推翻“葡萄干布丁模型”、建立核式模型的直接证据。

▲7.科学模型的属性：模型是对事物本质特征的简化模拟，是基于证据的推理产物，并且会随着新证据的出现而不断修正和发展。原子模型从道尔顿实心球到汤姆生、再到卢瑟福、玻尔……的演变史完美诠释了这一点。

▲8.类比与想象：用“太阳系”类比原子结构有助于初步想象，但需知电子运动并无固定轨道，且作用力本质是电磁力而非引力。微观世界有其独特的规律。八、教学反思

(一)目标达成度评估本节课预设的知识与技能目标达成度较高，通过当堂练习反馈，绝大多数学生能准确表述原子构成及核心数量关系。能力目标方面，学生在任务一和任务四中的小组讨论与数据分析表现积极，初步展现了依据证据推理的能力，但将这种能力迁移到全新情境仍需后续练习巩固。素养层面，学生对科学史的代入感较强，尤其是在分析α粒子散射实验时表现出的惊讶与探究欲，是科学态度养成的良好开端。内心独白：“看到学生们因为‘极少数α粒子被弹回’而瞪大眼睛时，我知道，科学的种子正在萌发。”

(二)教学环节有效性分析导入环节的前测展示迅速激发了学生的认知冲突和求知欲，效果显著。新授环节五个任务环环相扣，逻辑顺畅，其中“任务一：解读‘怪’现象”和“任务四：算一算，理关系”是支撑整堂课的两大支柱，学生活动充分，思维参与度高。但“任务三：深入原子核”部分略显平铺直叙，主要以阅读和告知为主，如何将此部分也设计成更具探究性的环节，值得思考。巩固环节的分层练习满足了不同学生的需求，但课堂时间有限，对挑战层作业的点评未能充分展开，略有遗憾。

(三)学生表现与差异化支持观察发现，抽象思维较强的学生能迅速接受模