初中化学九年级上册“分子可以分为原子”教案

初中化学九年级上册“分子可以分为原子”教案

一、教学背景分析

（一）课程标准分析

本课内容对应于《义务教育化学课程标准（2022年版）》中“物质构成的奥秘”主题下的核心概念。课程标准明确要求，学生需认识物质是由分子、原子等微观粒子构成的；能运用分子、原子的观点解释一些常见的物理变化和化学变化；形成“物质在一定条件下可以发生转化”的基本观念。本课时“分子可以分为原子”是学生从宏观世界步入微观世界，理解化学变化本质的枢纽性节点，是构建现代物质结构观念的基础，对于培养学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等化学学科核心素养具有不可替代的作用。

（二）教材分析

本课位于人教版九年级化学上册第三单元“物质构成的奥秘”第一课题“分子和原子”的第二课时。第一课时学生已经学习了分子的基本性质，认识到分子是保持物质化学性质的最小粒子，初步建立了微观想象。本课时教材通过水电解的微观模拟图、氧化汞分解的史实以及分子、原子概念对比，旨在揭示化学变化的微观本质：分子破裂为原子，原子重新组合成新分子。这一过程是理解化学变化与物理变化本质区别的关键，也是后续学习化学方程式、质量守恒定律、以及更深层次的离子、化合价等知识的微观理论基础。教材编排遵循从宏观现象到微观本质，从具体实例到抽象概括的认知规律，体现了化学学科的思维方式。

（三）学情分析

授课对象为九年级上学期的学生，其认知特点具有明显的过渡性。

认知基础：学生在物理学科中已接触过分子热运动等初步概念，在化学前两单元的学习中积累了丰富的宏观化学反应现象（如物质颜色变化、气泡产生、沉淀生成等），并初步认识了分子是构成物质的一种微粒，这为理解分子可以再分奠定了必要的知识基础。

认知障碍：学生初次系统地从微观层面剖析化学变化，其抽象思维和空间想象能力尚在发展之中。主要的认知障碍可能在于：难以在宏观现象、符号表征（文字表达式）与微观图景之间建立有效联结；容易将宏观的“分裂”与微观的“破裂”混淆；可能错误地认为原子在化学变化中也可再分（与后续学习核变化混淆）。

能力与兴趣：学生具备初步的实验观察能力和归纳总结能力，对微观世界怀有强烈的好奇心，但将微观过程进行可视化、模型化的能力有待引导和培养。

二、教学目标

（一）核心素养导向的教学目标

1.宏观辨识与微观探析：通过对水电解、氧化汞分解等具体反应的再分析，能从微观视角（分子破裂为原子，原子重新组合）阐释化学变化的本质，并能运用此观点区分物理变化与化学变化。

2.变化观念与平衡思想：认识到在化学变化中，分子发生改变，而原子种类和数目不变，初步建立“变化中蕴含不变”的守恒思想雏形。

3.证据推理与模型认知：能依据实验事实和科学史实（如氧化汞分解实验），推理得出“分子可以分为原子”的结论；能识别、理解并运用分子、原子模型（包括图示、动画、模拟软件）来描述和解释化学变化的过程。

4.科学探究与创新意识：在教师引导下，能对“化学变化中分子如何变化”提出有依据的猜想，并通过分析微观模拟图、演绎推理等途径进行验证，体验科学探究的过程。

5.科学态度与社会责任：通过了解人类探索物质构成奥秘的历程（如道尔顿原子论），体会科学研究的艰辛与喜悦，感受科学理论的不断完善与发展，形成严谨求实的科学态度。

（二）传统三维目标整合表述

1.知识与技能

（1）准确复述原子和分子的概念，并能辨析两者间的区别与联系。

（2）掌握化学变化的微观本质：分子破裂成原子，原子重新组合成新的分子。

（3）能用分子、原子的观点解释物理变化、化学变化，以及纯净物与混合物的区别。

（4）初步学会用微观示意图描述简单的化学变化过程。

2.过程与方法

（1）通过观察水电解的微观模拟动画、分析氧化汞分解的示意图，学习从微观视角分析化学变化的方法。

（2）经历“宏观现象→微观分析→结论归纳”的认知过程，提升抽象思维、逻辑推理和模型建构能力。

（3）通过小组讨论、绘制微观过程图等活动，提高合作交流与可视化表达能力。

3.情感·态度·价值观

（1）通过探究化学变化的微观本质，体验透过现象看本质的辩证唯物主义观点。

（2）感受微观世界的奇妙与和谐，激发深入探究物质奥秘的持久兴趣。

（3）领悟“原子是化学变化中的最小粒子”所蕴含的科学思想，赞赏科学家追求真理的精神。

三、教学重点与难点

教学重点：化学变化的微观本质。即理解在化学变化中，分子可以分成原子，原子重新组合成新的分子。

教学难点：从微观角度认识化学变化，并运用分子、原子模型解释具体的化学变化。

四、教学理念与策略

本设计秉承“素养为本、学生主体、探究导向”的教学理念，深度融合现代教育技术，实施以下策略：

1.三重表征教学策略：系统整合宏观现象（实验、生活实例）、微观本质（动画、模型、示意图）和符号表征（文字表达式、化学式），帮助学生构建三者间的有机联系，深化对概念的理解。

2.探究式学习策略：创设问题情境，引导学生基于已有知识提出关于化学变化微观过程的假设，继而通过分析多种证据（模拟动画、科学史实、数据图表）进行论证，最终自主构建核心概念。

3.模型认知与建构策略：充分利用动态微观模拟软件、3D分子模型、学生手绘示意图等多种模型化工具，将不可见的微观过程显性化、具体化，降低抽象思维门槛，发展学生的模型认知与建构能力。

4.跨学科联系策略：适时联系物理学中的分子动理论、哲学中的量变质变规律，拓展学生的认知视野，促进知识的结构化。

五、教学准备

1.教师准备

（1）多媒体课件：包含高清实验视频（水电解模拟实验）、动态微观模拟动画（水分子电解、氧化汞分子分解与原子重组过程）、分子与原子概念对比图表、典型例题与课堂练习。

（2）微观模型教具：可拆卸的球棍模型（水分子、氧分子、氢分子、氧化汞分子等）。

（3）实验器材（演示或视频备用）：霍夫曼电解水器、直流电源、火柴；氧化汞加热分解的仿真实验装置或史料视频。

（4）学习任务单：包含引导性问题、微观过程绘图区、小组讨论记录区、课堂反馈练习区。

2.学生准备

复习第一课时分子基本性质的相关知识；预习教材本课时内容；准备铅笔、尺子等绘图工具。

六、教学实施过程（详细展开，为重点环节）

（一）情境激疑，温故引新（预计时间：8分钟）

教师活动：播放一段高清慢镜头视频：水滴落入平静水面，激起涟漪；向水中滴入一滴红墨水，红色逐渐扩散开来。提问：“这些现象从微观上如何解释？”引导学生回顾分子的基本性质（不断运动、有间隔）。接着，展示另一组对比鲜明的动图：冰块融化成水；水在通电条件下产生氢气和氧气。提问：“从宏观看，这两个过程都是‘变化’。但从微观上看，水分子的‘变化’一样吗？在第二个变化中，水分子经历了什么，才会变成截然不同的氢气和氧气？”由此引出本节课的核心探究问题：在化学变化中，分子本身发生了什么？

学生活动：观察视频与动图，积极思考并回答问题。能够准确用分子运动解释物理扩散现象。对于后一组对比，能明确前者是物理变化（分子不变），后者是化学变化（分子改变），但对化学变化中分子如何改变产生疑惑和猜想。

设计意图：从学生已掌握的分子性质入手，通过对比物理变化与化学变化的宏观现象，制造认知冲突，自然地将学生的思维焦点从“分子是什么”引向“分子在化学变化中如何变”，激发其探究化学变化微观本质的强烈欲望。

（二）探究建模，揭示本质（预计时间：22分钟）

本环节是突破教学重点与难点的核心环节，采用“证据呈现→推理分析→模型建构”的递进式流程。

环节一：聚焦水电解，初窥微观世界

教师活动：首先播放霍夫曼电解水实验的实景视频，引导学生复述宏观现象：“两极产生气泡，气体体积比为2：1，正极气体能使带火星木条复燃（氧气），负极气体能燃烧（氢气）。”写出文字表达式：水→（通电）→氢气+氧气。

随后，切换至精心设计的动态微观模拟动画。动画分步展示：第一步，许多水分子（H2O模型）在聚集；第二步，通電后，水分子运动加剧；第三步，关键步骤：一个水分子逐渐靠近电极，其结构发生扭曲，化学键断裂，分解成一个氧原子（O）和两个氢原子（H）；第四步，断开的原子迅速重新组合：两个氢原子结合成一个氢分子（H2），两个氧原子结合成一个氧分子（O2）。动画反复慢放第三步和第四步。

教师配合动画，使用可拆卸球棍模型进行同步演示：拆开一个水分子模型，得到两个“H”球和一个“O”球，然后将两个“H”球组合成H2模型，将两个“O”球组合成O2模型。

提出问题链引导学生分析：

（1）电解前后，水的化学性质是否保持？为什么？（否，因为水分子被破坏了。）

（2）动画中，水分子变成了什么？（原子：氢原子和氧原子。）

（3）产生的氢气和氧气中的分子，是从水中直接“跑”出来的吗？它们是如何形成的？（不是，是由氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子。）

（4）在此过程中，什么粒子发生了改变？什么粒子没有改变？（分子种类发生了改变；氢原子和氧原子的种类、数目没有改变。）

学生活动：聚精会神观看实验视频和微观动画，观察教师的模型演示。围绕问题链进行思考和同桌间小声讨论。尝试用自己的语言描述看到的过程：“水分子先被‘打碎’成更小的原子，然后这些原子又重新‘手拉手’组合成了新的分子。”在教师引导下，能初步得出“分子可以分成原子，原子重新组合成新分子”的结论。

设计意图：水电解是学生熟悉的典型反应。通过“宏观现象回顾→微观动画模拟→实体模型演示”三重冲击，将抽象的微观过程变得生动可视、可触。问题链的设计旨在引导学生将观察到的现象转化为科学的描述，并聚焦于分子和原子的行为变化，为归纳本质铺平道路。

环节二：回溯科学史，佐证普遍规律

教师活动：讲述：“水的电解是一个现代实验。那么，在很久以前，科学家是如何认识到分子可以分成原子的呢？”引入道尔顿原子论和拉瓦锡研究氧化汞分解的史实。展示氧化汞（HgO）加热分解的文字表达式和静态微观示意图（教材图例）。

引导学生对比分析氧化汞分解与水电解的微观过程：

（1）画出氧化汞分解的微观过程示意图（引导学生在学习任务单上绘制，或请学生上台用板贴模型展示）。

（2）找出这两个截然不同的化学变化，在微观层面上的共同点。

学生活动：聆听科学史故事，感受科学探索精神。模仿水电解的分析方法，尝试解读氧化汞分解示意图：氧化汞分子（HgO）受热破裂成汞原子（Hg）和氧原子（O），汞原子直接聚集成金属汞（由原子构成），氧原子结合成氧分子（O2）。通过对比，与同伴讨论，归纳共同点：在化学变化中，反应物的分子都破裂了，变成了原子；这些原子没有再分，而是重新组合，形成了新物质的分子（或直接构成新物质）。

设计意图：引入氧化汞分解这一史实案例，一方面是为了进行科学史教育，另一方面是通过分析第二个案例，使学生摆脱对单一实例（水电解）的依赖，通过比较、归纳，发现共性，从而确信“分子可以分为原子”是化学变化的普遍微观本质，而非特例。这符合科学归纳的逻辑，提升了结论的可靠性和学生的认知层次。

环节三：形成概念，明晰关系

教师活动：在学生归纳的基础上，进行精炼总结，并板书核心结论。

板书：

化学变化的微观本质：

1.分子破裂→原子→重新组合→新分子（或新物质）

2.原子的种类、数目不变。

在此基础上，引导学生完善并准确表述原子和分子的定义。

分子：保持物质化学性质的最小粒子。

原子：化学变化中的最小粒子。

组织小组讨论：从微观构成和化学变化中行为表现两个角度，列表比较分子与原子的区别与联系。教师巡视指导，最后展示规范对比表。

学生活动：参与总结，记录核心结论。回顾并修正自己对分子和原子定义的理解。参与小组讨论，热烈交流，共同梳理分子与原子的异同点，完成对比表。例如，区别：分子在化学变化中可分，原子不可分；联系：分子由原子构成；都能构成物质；都在不断运动等。

设计意图：将探究得出的结论进行系统化、概念化的提升。通过对比分子与原子的异同，促使学生深化对这两个核心概念的理解，明确其界定条件（“保持化学性质”、“化学变化中”），避免后续学习中出现混淆。

（三）迁移应用，深化理解（预计时间：12分钟）

教师活动：设计多层次、递进式的应用任务，引导学生运用新建构的微观理论解释和预测现象。

任务一：微观图示辨析。

展示几组物质变化的微观示意图（包含物理变化如气体压缩、化学变化如氢气燃烧、以及错误图示如原子破裂等）。提问：“哪些图正确表示了物理变化？哪些正确表示了化学变化？哪些图存在错误？为什么？”

任务二：宏观现象微观释。

（1）解释“糖溶于水是物理变化，而糖加热变焦是化学变化”。

（2）解释“铁丝弯曲是物理变化，而铁丝燃烧是化学变化”。

（3）预测：从微观角度看，分离液态空气制取氧气（物理变化）与加热高锰酸钾制取氧气（化学变化）中，氧分子的来源有何不同？

任务三：微观过程绘图。

提供文字表达式：氢气+氧气→（点燃）→水。要求学生尝试在任务单上画出该变化过程的微观示意图（用不同颜色的圆圈代表氢原子和氧原子）。展示学生作品，进行互评和修正。

学生活动：独立思考与小组合作相结合完成任务。在任务一中，能准确辨析图示，并能用“分子是否改变”作为判断依据。在任务二中，能运用“分子本身不变/分子破裂为原子”的观点解释两类变化的本质区别。在任务三中，积极动手绘图，体验模型建构的过程，在互评中进一步厘清原子重组的方式。

设计意图：通过从辨析到解释再到绘图的系列任务，将新建构的理论应用于解决实际问题。任务设计由易到难，从识记理解到分析应用再到创造评价，层层推进，有效巩固和深化了对化学变化微观本质的理解，发展了学生的模型运用和迁移能力。

（四）总结提炼，体系建构（预计时间：5分钟）

教师活动：引导学生以思维导图或概念图的形式，对本节课内容进行自主梳理。核心框架建议为：中心主题“化学变化的微观本质”；主要分支：过程（分子→原子→新分子）、特点（原子种类数目不变）、关键概念（分子、原子的定义与关系）、应用（解释物理变化与化学变化）。

教师进行总结性陈述：“今天，我们穿透宏观现象的迷雾，窥见了化学变化发生时微观世界的‘戏剧’：分子的‘解散’与原子的‘重逢’。这出戏剧的剧本核心就是‘原子不变’。从此，我们认识物质世界的眼光多了一个维度——微观的维度。这是化学赋予我们的‘超级视力’。”

学生活动：在教师引导下，尝试构建个人化的知识结构图，回顾整节课的学习路径与核心收获。聆听教师总结，从哲学和方法论层面提升对本课价值的认识。

设计意图：引导学生对知识进行结构化整理，将零散的结论整合成有逻辑的网络，促进长时间记忆。富有感染力的总结旨在升华课堂，将知识学习上升到观念建立和科学方法论的高度，激发学生的学科认同感和深层学习动机。

（五）课后作业设计（预计时间：3分钟布置）

设计分层、弹性的作业，满足不同学生的学习需求。

基础巩固层：

1.完成教材课后相关练习题，巩固分子、原子概念及化学变化本质。

2.从生活中列举两个物理变化和两个化学变化的实例，并尝试从分子、原子的角度简要解释。

能力提升层：

3.查阅资料，了解“原子是化学变化中的最小粒子”这一结论是如何通过大量实验事实推导出来的，并思考“化学变化”这个前提为何重要。

4.挑战任务：尝试用球棍模型或绘图软件，模拟一个你学过的简单化学变化（如碳在氧气中燃烧）的微观过程，并录制一段不超过1分钟的解说视频。

实践探究层（选做）：

5.小组合作：设计一个简单的科普展板或手抄报，主题为“看不见的‘积木游戏’——化学变化的微观世界”，向小学高年级同学介绍分子和原子在化学变化中的行为。

七、板书设计

主板书区：

第三单元物质构成的奥秘

课题1分子和原子（第二课时）

标题：化学变化的微观本质——分子可以分为原子

一、水电解的微观过程

宏观：水→（通电）→氢气+氧气

微观：H2O分子→破裂→H原子、O原子→重组→H2分子、O2分子

（辅以简笔示意图）

二、化学变化的共同微观本质

1.分子破裂成原子。

2.原子重新组合成新的分子（或直接构成新物质）。

3.原子是化学变化中的最小粒子。（种类、数目不变）