初中化学（五四制九年级）《原子的构成》探究式教学设计

初中化学（五四制九年级）《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，是学生从宏观世界步入微观世界的决定性阶梯。从《义务教育化学课程标准（2022年版）》看，它精准锚定了“认识物质的微观构成”这一大概念，要求学生“认识物质的多样性，能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构”。具体而言，知识技能图谱上，本课需建立“原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成”的核心概念模型，理解质子数、中子数、核电荷数与粒子电性关系，并初步接触相对原子质量。它上承“分子与原子”的初步观念，下启“离子形成”与“元素周期表”的深层理解，是微观知识体系的枢纽。过程方法路径上，本课是进行“科学史实分析”、“证据推理与模型认知”的绝佳载体。我们将通过呈现从汤姆孙到卢瑟福的系列实验史料，引导学生像科学家一样思考，基于证据修正模型，体验科学探索的曲折与魅力。素养价值渗透方面，本课旨在培养学生“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的核心素养。通过揭示微观世界的统一性与规律性，引导学生感悟科学理论的不断发展和人类认识能力的无限可能，培育求真务实的科学精神。

学情是教学设计的起点。八年级（五四制九年级）学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期。已有基础与障碍：他们已初步了解“分子、原子是构成物质的基本粒子”、“原子在化学变化中不可再分”，但“原子内部有何结构”对他们而言仍是一个“黑箱”，极易产生“原子是一个实心小球”等前科学概念。同时，对“微观”、“电荷”等抽象概念的理解存在天然困难，对数据的敏感度和分析能力有待提升。过程评估设计：我将通过导入环节的“头脑风暴”、任务探究中的“即时提问”和“模型拼装”表现、随堂练习的完成情况，动态捕捉学生的认知难点与思维亮点，评估其对原子模型的建构水平。教学调适策略：针对视觉型学习者，提供丰富的动画、模型和图示；针对逻辑型学习者，设计环环相扣的问题链与数据分析任务；针对动手型学习者，安排原子结构模型拼装活动。对于抽象思维较弱的学生，将通过分步类比（如“原子如太阳系”）、搭建“脚手架”（提供关键数据表格）等方式降低认知负荷；对学有余力者，则提供关于夸克、同位素等内容的拓展阅读材料，激发其深度探究兴趣。二、教学目标

知识目标：学生能准确描述原子的“核式结构”模型，说出原子由原子核与核外电子构成，原子核由质子和中子构成；能基于具体数据（如原子序数、质子数、中子数），辨析不同原子在构成上的异同，并解释核电荷数与质子数、电子数的关系，初步理解相对原子质量的含义。

能力目标：通过分析“α粒子散射实验”等科学史实，学生能够从实验现象推导出结论，体验并初步掌握“基于证据建立模型”的科学方法；通过对比分析一组原子的构成数据表，发展信息提取、归纳与推理能力，例如，能从数据中自主归纳出“质子数=核外电子数”等核心规律。

情感态度与价值观目标：在追溯原子结构探索历史的活动中，学生能感受到科学家敢于质疑、严谨求证的探索精神，认识到科学理论是在不断修正中发展的；在小组合作拼装模型、讨论问题时，能主动分享观点、倾听他人意见，形成良好的协作学习氛围。

科学（学科）思维目标：本节课重点发展“模型认知”与“微观想象”思维。学生将经历从“实心球模型”到“枣糕模型”再到“核式结构模型”的认知升级过程，理解模型是对客观事物简化、模拟的科学工具，并能运用建立的原子模型解释一些简单现象（如原子电中性）。

评价与元认知目标：在课堂小结阶段，引导学生对照学习目标清单，用“五星量表”自评对本课核心概念的理解程度；在完成分层练习后，能通过小组互评、对比参考答案，反思自己在知识应用或推理过程中的漏洞，并尝试说出后续需要加强学习的方向。三、教学重点与难点

教学重点：原子的核式结构模型及构成粒子的基本特性（电性、质量关系）。确立依据在于，此为课程标准明确要求的、理解物质构成奥秘的基石性概念，是后续学习元素、离子、化合价及化学方程式配平的理论根基。从中考视角看，围绕原子结构示意图、粒子间数量关系的辨析是高频考点，直接体现“宏观辨识与微观探析”的素养水平。

教学难点：学生对微观粒子“空间关系”与“数量关系”的抽象理解，尤其是对“原子内部绝大部分是空的”这一反直觉结论的认同，以及对“质子数=核电荷数=核外电子数”这一等量关系的推导与应用。预设依据源于学情：学生缺乏直接感知微观世界的经验，容易将宏观经验错误迁移；同时，涉及多个物理量（质子、中子、电子、电量、质量）的综合分析与比较，逻辑链条较长，易产生混淆。突破方向在于：利用多媒体动画模拟α粒子散射、设计类比实验、提供结构化数据表格搭建推理“脚手架”。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（内含原子结构探索史动画、α粒子散射实验模拟动画、多种原子构成数据表）；原子结构立体拼装模型（可分拆的原子核与电子）数套。1.2学习材料：设计并印制《“探秘原子内部”学习任务单》（包含史料分析区、数据记录表、模型绘制区、分层练习区）；准备关于夸克、同位素等知识的拓展阅读卡片。2.学生准备2.1预习任务：复习“分子与原子的基本性质”；思考“如果原子可以再分，里面可能有什么？”。2.2物品准备：携带常规文具；建议各小组自备不同颜色的橡皮泥或轻黏土（用于自主建模）。3.环境布置3.1座位安排：提前将课桌椅调整为46人一组，便于开展合作探究与讨论。五、教学过程第一、导入环节

1.情境创设与矛盾激发：同学们，上节课我们知道，金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但一个坚硬璀璨，一个柔软乌黑，性质天差地别。这不禁让我们产生一个巨大的疑问：“是不是同一个‘积木’（碳原子），内部的‘搭建方式’不同，最终表现出来的性质就完全不同呢？”今天，我们就化身微观世界的侦探，一起揭开原子内部的终极秘密。

1.1提出核心问题：原子，这个在化学变化中不可再分的“终极粒子”，它的内部真的是一个简单实心的小球吗？如果不是，它究竟有着怎样精妙而复杂的结构？

1.2明晰探究路径：我们将沿着科学家的足迹，通过重现那些改变历史的实验与思考，一步步逼近真相。首先，我们会回顾早期科学家们的猜想；然后，通过一个关键的“散射实验”获得决定性证据；最后，像拼图一样，用数据拼凑出原子完整的内部画像。第二、新授环节任务一：回溯历史，初探原子可分性

教师活动：首先，我会展示道尔顿的“实心球模型”图片，并提问：“在19世纪初，人们认为原子是‘不可再分’的实心球，这个观点能解释我们学过的‘摩擦起电’现象吗？电子是从哪里来的？”引导学生产生认知冲突。接着，讲述汤姆生发现电子的故事，展示“枣糕模型”（葡萄干布丁模型）。我会问大家：“这个模型认为正电荷像布丁一样均匀分布，电子像葡萄干嵌在其中。看起来挺合理，对吧？但它能经得起更严苛的实验检验吗？”

学生活动：聆听科学史故事，思考教师提出的问题，尝试用已有的电学知识质疑“实心球模型”。对比“实心球”与“枣糕模型”，初步建立“原子可分，且含有带正电和带负电部分”的观念。

即时评价标准：1.能否将“摩擦起电”现象与原子内部存在带电粒子联系起来。2.在听取史料时，是否表现出好奇与质疑的神情，能否简要复述两个模型的核心观点。

形成知识、思维、方法清单：★原子是可分的。汤姆生发现电子，证明了原子内部有更小的粒子。▲科学模型是发展的。从“实心球”到“枣糕模型”，体现了人类认识的进步。方法提示：认识复杂事物，常从提出猜想模型开始。任务二：聚焦关键实验，建立“核式”观念

教师活动：这是本课的核心“证据”环节。我会播放卢瑟福α粒子散射实验的模拟动画，并分步引导：“看，绝大多数α粒子穿过金箔笔直前进，这说明了什么？——对，原子内部绝大部分是空的！但，有极少数发生了大角度偏转，甚至被弹了回来，这又像用一颗子弹去射击一个泡沫球会发生的情况吗？”“想象一下，如果你用机关枪扫射一片迷雾，绝大多数子弹穿过去了，但有几颗却被狠狠弹了回来，你推断迷雾中心藏着什么？”引导学生推理出“原子中心存在一个体积很小、质量很大、带正电的核”的结论。

学生活动：全神贯注观察动画，记录实验现象（绝大多数穿过、少数偏转、极少数反弹）。在教师引导下，小组讨论现象背后的原因，尝试用自己的语言描述推理过程，最终认同“原子核”的存在，并理解其“体积小、质量大、带正电”的特点。

即时评价标准：1.能否准确描述散射实验的三大关键现象。2.能否将“极少数α粒子反弹”现象与“原子核质量大、体积小”的结论进行逻辑关联。3.小组讨论时，能否清晰表达自己的推理。

形成知识、思维、方法清单：★卢瑟福α粒子散射实验是确立原子核式结构模型的关键证据。★原子核的特点：体积极小（相对于原子）、质量集中、带正电荷。★原子内部绝大部分空间是空的，核外电子在此空间运动。思维提示：学会从反常现象（极少数反弹）中捕捉决定性信息，是科学发现的关键。任务三：解剖原子核，认识质子与中子

教师活动：确立“核式结构”后，进一步追问：“这个强大的原子核，本身是‘铁板一块’吗？”简要介绍卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子的实验。随后，提出新矛盾：“科学家们发现，原子核的质量大约是核内所有质子质量总和的2倍左右，那‘消失’的质量从何而来？”引出中子的发现。“看来，原子核也是个‘小家庭’，住着质子和中子两兄弟。它们紧紧抱在一起，构成了原子的‘心脏’。”

学生活动：跟随教师的讲述，了解质子与中子被发现的简史。通过比较质子质量与原子核质量，理解中子存在的必要性。初步建立“原子核由质子和中子构成”的完整图景。

即时评价标准：1.能否说出原子核的两种构成粒子。2.能否理解“中子发现”是基于解决“质量亏损”问题的需要。

形成知识、思维、方法清单：★原子核的构成：由质子和中子两种粒子构成。★粒子的电性与质量：质子带1个单位正电荷，中子不带电；1个质子的质量≈1个中子的质量，远大于电子质量（约1836倍）。易错点：中子不带电，但它是原子核的组成部分，不要误认为它在核外。任务四：分析数据，揭秘粒子间的“数字密码”

教师活动：提供氢、氦、碳、氧等几种常见原子的构成粒子数数据表（包含原子种类、质子数、中子数、核外电子数）。布置探究任务：“请大家化身数据侦探，仔细对比这几行数字，看看你能发现哪些‘隐藏的等式’或规律？比如，观察‘质子数’和‘核外电子数’这一列，你有什么惊人发现？”巡视指导，引导学生在任务单上记录发现。“看，这个等式就像原子的‘身份证号’，质子数决定了它是哪种原子！”

学生活动：以小组为单位，仔细阅读数据表格，进行对比、计算和讨论。尝试归纳出“质子数=核外电子数”（原子电中性原因）、“质子数不一定等于中子数”、“不同原子，质子数不同”等规律。派代表分享小组发现。

即时评价标准：1.能否从数据中准确归纳出“质子数=核外电子数”这一核心等式。2.能否发现“质子数决定原子种类”的规律。3.小组数据分析是否有序、全面。

形成知识、思维、方法清单：★核电荷数=质子数=核外电子数（对原子而言）。这是原子显电中性的原因。★质子数（核电荷数）决定元素的种类。★同类原子，质子数相同；不同类原子，质子数不同。★质子数和中子数无固定数量关系。方法提示：通过列表对比、寻找等量关系，是分析科学数据的常用手段。任务五：模型整合与系统梳理

教师活动：组织“模型拼装大赛”。请各小组利用准备好的原子模型套件或自带橡皮泥，根据任务四数据表中某一原子（如氧原子）的数据，合作拼装出一个该原子的结构模型。要求体现“核式结构”、粒子种类和相对空间关系。“请大家注意，你们的模型不仅要‘像’，还要能向其他组‘解说’清楚各部分代表什么，数量是多少。”随后，引导学生一起在黑板上绘制原子的结构思维导图。

学生活动：小组合作，动手拼装原子模型。在制作过程中，巩固对原子整体结构、粒子空间位置与数量关系的理解。完成后进行组间展示与互评。参与集体构建知识网络图。

即时评价标准：1.模型是否准确反映了“核式结构”（核与电子分层）。2.能否根据所选原子正确配置质子、中子、电子的数量。3.小组解说是否科学、清晰。

形成知识、思维、方法清单：★原子的完整构成模型：原子由居于中心、体积极小但质量极大的原子核和核外作高速运动的电子构成；原子核由质子和中子构成。▲相对原子质量：以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量与它相比较所得的比。其数值≈质子数+中子数。思维提示：动手建模是将抽象思维可视化的高效方法，有助于深化理解。第三、当堂巩固训练

基础层（全体必做）：1.填空：原子是由居于原子中心的带正电的____和核外带负电的____构成的，原子核由____和____构成。2.判断：原子中，质子数一定等于中子数。（）3.已知氧原子的质子数为8，中子数为8，则其核外电子数为____。

综合层（大多数学生完成）：4.根据表格信息（提供钠、氯等原子数据），回答问题：哪种原子的中子数最多？氯原子的核电荷数是多少？从表格中，你能得出什么结论？5.用本节课所学知识解释：为什么整个原子不显电性？

挑战层（学有余力选做）：6.（开放探究）查阅资料，了解“夸克”是什么。思考：质子和中子是否“不可再分”？这给我们认识物质的层次带来什么启示？

反馈机制：基础题完成后，通过投影展示答案，学生同桌互批，快速纠错。综合题采用小组讨论后抽签汇报的方式，教师针对共性问题（如核电荷数概念模糊）进行精讲。挑战题答案不唯一，请完成的学生简要分享观点，教师予以肯定和引导，“看，科学的探索永无止境，今天我们认识的原子结构，也许在未来又会被新的发现所丰富，这就是科学的魅力！”第四、课堂小结

知识整合：引导学生参照板书思维导图，用自己的话简述原子的构成。“谁能当一回小老师，用一分钟把我们今天‘拆解’原子的过程和大发现捋一遍？”

方法提炼：回顾学习过程，我们经历了：提出问题→回溯历史猜想→分析关键实验证据→处理数据发现规律→建立模型。这正是一条完整的科学探究路径。

作业布置与延伸：必做作业（基础）：完成练习册上对应本节的基础题。选做作业（拓展）：1.（动手）用生活中易得材料（如乐高、水果）制作一个你最喜欢的原子的结构模型，并拍照附说明。2.（探究）写一篇短文：《如果我是一颗质子——我在原子内的自述》。六、作业设计

基础性作业：1.绘制原子的结构示意图（标出各部分名称及电性）。2.背诵并默写原子中“质子数=核外电子数=核电荷数”这一关系。3.完成教材课后相关基础练习题。

拓展性作业：1.情境应用题：科幻小说中常提到“反物质”，其原子由带负电的原子核和带正电的电子构成。请根据今天所学，推断一个“反氢原子”（与氢原子对应）应由什么粒子构成？数量关系如何？2.微型项目：以“穿越回20世纪初，我给卢瑟福当助手”为题，写一段对话或故事，体现α粒子散射实验的设计与发现过程。

探究性/创造性作业：1.查阅“原子结构模型发展史”的详细资料，制作一个时间轴海报，展示从道尔顿到量子力学模型的主要演进阶段、关键人物及核心观点。2.思考与论述：原子结构的发现大量依赖间接证据和逻辑推理。请结合本课内容，谈谈你对“眼见为实”这句话在科学探究中的局限性的理解。七、本节知识清单及拓展

★1.原子的可分性：原子在化学变化中不可再分，但从结构上看，它可以分为原子核和核外电子。汤姆生发现电子是首个证据。

★2.关键实验——卢瑟福α粒子散射实验：用α粒子轰击金箔。现象：绝大多数穿过，少数发生偏转，极少数被弹回。结论：原子内部大部分空间是空的；存在一个体积小、质量大、带正电的原子核。

★3.原子的核式结构模型：原子由原子核和核外电子构成。原子核居于中心，体积占原子体积的极小部分，但质量占绝大部分。电子在核外空间做高速运动。

★4.原子核的构成：原子核由质子和中子两种粒子构成。质子带1个单位正电荷，中子不带电。质子与中子的质量相近，远大于电子质量（约1/1836）。

★5.粒子间的数量关系（原子电中性原理）：在原子中，核电荷数（原子核所带正电荷数）=质子数=核外电子数。因此，整个原子不显电性。

★6.质子数的决定性意义：质子数（即核电荷数）决定原子的种类。不同种类的原子，其核内质子数必然不同。

★7.相对原子质量：以一种碳原子（核内有6个质子和6个中子）质量的1/12作为标准，其他原子的质量与它相比较所得的比值。其近似计算式为：相对原子质量≈质子数+中子数。

▲8.科学模型的发展观：从道尔顿“实心球”→汤姆生“枣糕模型”→卢瑟福“核式模型”→玻尔“分层模型”→现代“电子云模型”，科学理论是在不断被质疑、被修正中向前发展的。

▲9.常见误区辨析：“原子核一定由质子和中子构成”对吗？不对，普通氢原子的原子核内只有1个质子，没有中子。

▲10.微观与宏观的尺度差异：若将一个原子放大到一个体育场大小，原子核可能只相当于场中央的一颗绿豆。这直观说明了原子内部的空旷。八、教学反思

（一）目标达成度与证据分析：本节课预设的知识与能力目标基本达成。从随堂练习的正确率（约85%的学生能完成基础与综合题）和模型拼装活动的完成情况看，绝大多数学生已能准确描述原子的构成及各粒子的基本关系。情感与思维目标方面，学生在分析散射实验和数据集时表现出的推理热情，以及小组合作中的积极互动，表明对科学探究过程和协作学习的认同感有所增强。“当看到学生们为‘α粒子为什么会被弹回’争得面红耳赤时，我知道，思维的火焰被点燃了。”然而，通过挑战题的反馈发现，仅有少数学生能主动建立“物质层次无限可分”的哲学观念，表明高阶思维的培养仍需在后续课程中持续渗透。

（二）核心环节的有效性评估：任务二（聚焦散射实验）和任务四（分析数据规律）是本课成功的关键支点。动画模拟将抽象的“散射”直观化，有效突破了“原子内部空旷”这一难点；结构化数据表格为学生自主发现“等式”提供了清晰脚手架，体现了“证据推理”素养的培养路径。但任务三（认识质子与中子）的讲授略显平铺直叙，可以尝试设计一个更富挑战性的问题，如“如果不发现中子，原子核模型会面临什么理论困境？”来驱动学生的思辨