初中三年级化学上册：分子的可分性与原子概念探究教案

初中三年级化学上册：分子的可分性与原子概念探究教案

一、教学设计的理论基础与指导思想

本设计以发展学生化学学科核心素养为根本宗旨，深度融合当前课程改革的先进理念。指导思想在于超越对知识本身的孤立传授，致力于构建一个以科学探究为主线、以概念建构为核心、以跨学科理解与科学本质观渗透为两翼的立体化学习历程。设计遵循“从宏观辨识切入，经微观探析深入，至符号表征抽象”的认知逻辑，注重学生证据推理与模型认知能力的培养。通过创设真实而有价值的问题情境，引导学生像科学家一样思考与实践，经历“提出问题-建立假设-设计实验-获取证据-解释推论-交流评价”的完整科学探究过程。同时，融入科学史实、技术应用及哲学思辨元素，拓展学科视野，使学生不仅理解“分子可分”这一具体知识，更能领悟物质无限可分性与层次性的辩证唯物主义观点，以及科学理论的动态发展本质。

二、教学前端分析

（一）教材内容深度解构

本节课内容在人教版九年级化学上册第三单元《物质构成的奥秘》中具有承上启下的枢纽地位。在此之前，学生学习了物质的变化与性质、空气与氧气等宏观知识，并初步建立了“物质是由微观粒子构成的”观念，知道了分子的基本性质。本节课的核心任务是将学生对分子的认识从“保持物质化学性质的最小粒子”这一静态、整体的层面，推进到“在化学变化中可分”的动态、解构层面，从而引出“原子”这一更基本的粒子概念。教材通过“氧化汞受热分解”和“水电解”两个经典实验（通常是文字或图示描述）来论证分子的可分性，进而定义原子。然而，仅凭抽象描述难以支撑学生深层次的概念转变。因此，本设计将对教材进行深度挖掘与重组，补充关键性实验证据与模拟活动，搭建认知脚手架，化解从宏观现象到微观本质的思维跨越难点。

（二）学情精准剖析

授课对象为初中三年级学生，其认知发展处于从具体运算向形式运算过渡的关键期。

优势与已知：学生已具备分子是运动、有间隔的微粒的初步观念；对化学变化伴随现象（发光、发热、颜色改变、生成沉淀或气体）有直观认识；具备一定的逻辑推理能力和小组合作经验；对微观世界充满好奇。

障碍与未知：学生普遍存在“分子像实心小球一样不可再分”的前科学概念；难以自发建立宏观现象与微观粒子行为的有效联结；对“最小”一词的理解停留在绝对意义，难以接受“在化学变化中”这一限定条件；缺乏将实验现象作为证据进行推理的自觉性与方法论；原子概念的抽象性可能带来理解困难。

潜在发展区：通过设计层层递进的探究活动，引导学生利用证据挑战并修正前概念，自主建构“化学变化中分子可分，原子重新组合”的新模型，并初步体会模型在科学研究中的作用。

（三）教学目标体系（核心素养导向）

1.宏观辨识与微观探析：通过实验观察和模拟演示，能准确描述物质发生化学变化时的宏观现象；能运用分子、原子观点解释这些变化的微观本质，初步建立“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式。

2.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是分子的破裂和原子的重新组合，理解原子是化学变化中的最小粒子，形成物质在化学变化中既可变又守恒的基本观念。

3.证据推理与模型认知：能够基于实验事实提出关于分子是否可分的猜想；能够设计或评价简单的实验方案来获取证据；能够根据证据进行推理，论证分子可分并引出原子概念；能初步建构“化学变化微观示意图”模型，并运用模型解释简单化学变化。

4.科学探究与创新意识：在教师引导下，经历相对完整的探究过程，能主动发现和提出问题，敢于质疑与创新；学会通过实验、模拟、资料分析等多种途径获取信息并处理信息。

5.科学态度与社会责任：通过了解人类认识分子、原子的历史，体会科学研究的艰辛与乐趣，认识科学理论的相对性和发展性；初步形成物质无限可分的辩证唯物主义观点；关注化学对认识物质世界的贡献。

（四）教学重难点聚焦

教学重点：认识化学变化的微观实质是分子分解为原子，原子重新组合成新分子；建立原子的概念。

教学难点：从宏观实验现象推理微观粒子行为的过程与方法；理解“原子是化学变化中的最小粒子”中“最小”的含义（在化学变化范畴内）。

（五）教学资源与媒体创新整合

1.实验器材创新：

1.2.数字化实验系统：配备氧气传感器，用于实时定量检测氧化汞分解或高锰酸钾受热分解产物中的氧气，将微观粒子的生成转化为可见的数据曲线。

2.3.微观粒子运动模拟器（软件）：动态、可视化展示氧化汞分子受热破裂成汞原子和氧原子，氧原子结合成氧分子的全过程。

3.4.电解水改进实验装置：使用霍夫曼电解器或自制透明电解槽，电极采用惰性材料，添加电解质以增强导电性，便于学生直观观察两极产生气体的体积比。

4.5.分组探究材料：品红溶液扩散实验（热水vs冷水）、碘的升华与凝华实验（密封管）、酒精挥发与燃烧对比实验装置。

6.信息技术深度融合：

1.7.交互式白板课件：内嵌粒子模拟动画、科学史短片（从道尔顿到现代扫描隧道显微镜）、互动抢答与思维碰撞区。

2.8.学生平板电脑及互动学习平台：用于推送预习微课、实时上传实验照片/视频、完成在线概念图、进行小组互评。

3.9.增强现实（AR）应用：通过扫描特定图片，在平板或手机屏幕上立体呈现分子分解为原子的3D动态模型，支持学生手动拆解与组合。

10.学习资料包：

1.11.文本资料：道尔顿原子论原文节选、阿伏伽德罗分子假说简介、现代科技观测原子的新闻报道。

2.12.任务驱动工作单：包含实验记录表、推理流程图、模型建构图纸等。

三、教学过程实施详案（两课时连排，共90分钟）

第一课时：挑战前概念——探寻化学变化的微观真相

（一）情境激疑，任务驱动（预计时间：10分钟）

教师活动：

1.播放一段超慢镜头拍摄的“镁条燃烧”视频，白光耀眼，白色粉末生成。提问：“从宏观上，我们看到了什么变化？生成了什么新物质？”

2.展示一瓶敞口放置的酒精和一根点燃的酒精灯。提问：“酒精挥发和酒精燃烧，同样是酒精‘消失’了，两者有本质区别吗？为什么？”

3.引出核心矛盾：“上一单元我们学习到，分子是保持物质化学性质的最小粒子。那么，在生成新物质的化学变化中，原来的分子去哪里了？它是如何变成新分子的？今天的任务是：化身‘微观侦探’，破解化学变化的微观密码。”

学生活动：

观察、描述现象。对比物理变化与化学变化，回顾分子在物理变化中不变的观点。针对教师提出的核心问题，进行初步思考和同桌交流，形成认知冲突。

设计意图：通过极具视觉冲击力的实验视频和对比强烈的身边事例，快速聚焦化学变化的本质追问，激发探究欲望。明确本课的核心探究任务，使学生学习方向清晰。

（二）活动探究一：分子在化学变化中是否“安然无恙”？（预计时间：25分钟）

1.任务一：寻找分子被破坏的间接证据

1.2.小组实验：品红在热水与冷水中的扩散对比。学生记录扩散速率，并从分子运动角度解释。教师引导：“扩散是物理变化，分子本身没变。那么，有没有办法‘看到’分子本身被改变的证据？”

2.3.演示实验（数字化赋能）：加热氧化汞粉末（在通风橱中严格安全操作）。先让学生观察反应前后物质颜色、状态的变化（红色粉末变为银白色液态金属和使带火星木条复燃的气体）。然后，展示预先用氧气传感器测定的数据曲线图，显示加热过程中氧气浓度的急剧上升。提问：“氧气从何而来？氧化汞粉末中并没有氧气分子啊！”

3.4.学生推理：在教师引导的工作单上，尝试画出他们想象的氧化汞受热过程。多数学生可能画出氧化汞分子“释放”出氧气分子。教师不急于否定，而是将其作为探究的起点。

5.任务二：重构微观图景——从想象到模型

1.6.播放氧化汞分解的微观模拟动画（第一遍，无声）。学生观看。

2.7.教师提问引导观察：“动画中，氧化汞‘小球’（分子）最终变成了什么？是直接‘跑’出了氧气小球吗？在‘跑出来’之前，氧化汞小球发生了什么？”

3.8.学生小组讨论，描述观察：氧化汞分子先破裂，分成两种更小的粒子（用不同颜色区分），然后其中一种小粒子再两两结合成氧气分子，另一种小粒子聚集成金属汞。

4.9.教师引出术语：将那种更小的、在化学变化中不能再分的粒子，命名为“原子”。并强调：正是氧化汞分子破裂成了汞原子和氧原子，原子再重新组合，才形成了金属汞和氧气分子。

5.10.互动建模：请学生小组利用不同颜色的橡皮泥或乐高积木，亲手搭建氧化汞分子模型，然后模拟其受热分解、原子重组的过程。并拍照上传至学习平台。

设计意图：从间接的宏观证据（产物分析、数字化数据）出发，引发认知冲突。通过高动态的模拟动画，将抽象的微观过程可视化，帮助学生突破想象瓶颈。亲手建模活动将内化的思维过程外显化，深化对分子破裂和原子重组过程的理解。

（三）概念初建与史实验证（预计时间：10分钟）

1.教师讲授：基于以上探究，给出分子的新定义：分子是保持物质化学性质的最小粒子；但在化学变化中，分子可以再分。同时给出原子的定义：原子是化学变化中的最小粒子。

2.强调“最小”的语境：通过提问“原子能否用化学方法再分？”“原子是否由更小粒子构成？”引导学生明确，当前定义中“最小”是相对于“化学变化”而言的，并不否认原子本身有结构，为后续学习埋下伏笔。

3.科学史浸润：简要介绍道尔顿提出原子论的时代背景及其伟大意义，同时指出其历史局限性（当时未区分分子与原子）。展示扫描隧道显微镜拍摄的真实原子图片。让学生体会科学概念是在不断被质疑、修正中向前发展的。

第二课时：深化模型应用与跨学科理解

（四）活动探究二：水的电解——对模型的再次检验（预计时间：20分钟）

1.实验观察与定量分析：

1.2.学生分组进行电解水实验（使用改进装置）。观察两极产生的气体，检验正极（阳极）产生能使带火星木条复燃的氧气，负极（阴极）产生能燃烧的氢气。

2.3.精确测量并记录两极收集到气体的体积比（接近2:1）。记录在任务单上。

4.微观推理与符号初识：

1.5.教师提问：“水分子（H₂O）是由什么原子构成的？电解产生的氢气和氧气分子又是由什么原子构成的？”

2.6.学生小组讨论：尝试画出水电解的微观过程示意图。推理：水分子破裂成了氢原子和氧原子，然后每2个氢原子结合成一个氢气分子，每2个氧原子结合成一个氧气分子。

3.7.教师展示水电解的微观模拟动画，验证学生的推理。

4.8.引入符号表征：写出水电解的文字表达式：水→氢气+氧气。并初步介绍用H、O表示氢原子、氧原子，用H₂、O₂表示氢气分子、氧气分子。尝试用“O+O→O₂”等形式简单表示原子的组合过程（不要求掌握化学方程式）。

9.模型应用与概括：

1.10.引导学生比较氧化汞分解和水电解两个变化，概括共同点：都是化学变化；变化中，原分子破裂，原子重新组合成新分子；原子种类、数目不变。

2.11.初步渗透“质量守恒”的思想：因为原子不变，所以反应前后总质量可能不变（后续单元学习）。

设计意图：通过另一个典型实验，让学生应用上一课时建立的模型进行推理和解释，巩固对化学变化微观实质的理解。引入定量数据和初步的符号表征，开始构建“宏观-微观-符号”三重表征的桥梁。

（五）迁移巩固与跨学科链接（预计时间：15分钟）

1.概念辨析擂台：利用互动学习平台，发布一系列判断题与选择题，考察对分子、原子概念的理解。例如：“原子是构成物质的唯一粒子。”“在物理变化中，分子不变，原子也不变；在化学变化中，分子改变，原子不变。”学生用平板抢答或作答，系统即时生成统计图，针对错误率高的题目进行解析。

2.模型绘制挑战：给定一个熟悉的化学变化文字表达式，如“碳+氧气→二氧化碳”，让学生以小组为单位，尝试绘制该变化的微观示意图。展示优秀作品，并讨论绘图时如何体现原子“不变”与“重组”。

3.跨学科视野拓展：

1.4.链接物理学：讨论原子、分子的热运动与内能的关系。

2.5.链接生物学：探讨呼吸作用（葡萄糖氧化）本质上也是分子破裂、原子重组的化学变化，是生命体的能量来源。

3.6.链接哲学与科学本质：组织微型辩论或撰写“科学日记”片段，探讨“物质是否无限可分？”、“从道尔顿的原子到现代的基本粒子模型，科学理论发展的特点是什么？”。

设计意图：通过即时评价反馈巩固核心概念。模型绘制是高级思维活动，促进知识的深度应用。跨学科链接打破学科壁垒，让学生体会化学作为基础自然科学的核心地位，并提升对科学本质和哲学意义的思考。

（六）总结反思与项目预告（预计时间：5分钟）

1.引导学生以思维导图形式自主构建本节知识网络（分子、原子的定义、关系、化学变化的实质）。

2.布置分层作业与项目式学习预告：

1.3.基础性作业：完成课后练习题；用原子、分子的观点解释至少三个生活中的化学变化和物理变化。

2.4.拓展性作业（二选一）：①查阅资料，了解一位在原子分子论发展史上做出贡献的科学家的故事，并撰写一篇小评传。②设计一个家庭小实验或收集证据，证明某一变化是物理变化还是化学变化，并从微观角度进行说明。

3.5.项目式学习预告：下一单元，我们将以“探寻‘质量守恒’背后的微观奥秘”为主题，开展项目学习，请各小组开始思考并初步收集相关资料。

四、板书设计（动态生成式）

主板采用概念图与示意图结合的方式，随教学进程逐步生成：

化学变化的微观世界探秘

宏观现象：氧化汞受热→银汞+氧气水通电→氢气+氧气

（红色粉末）（液态）（使木条复燃）（2体积）（1体积）

↓证据推理↓实验观察

微观本质：氧化汞分子→破裂→汞原子+氧原子

（HgO）（Hg）（O）

聚集结合

↓↓

汞（液体）氧气分子（O₂）

水分子→破裂→氢原子+氧原子

（H₂O）（H）（O）

结合结合

↓↓

氢气分子（H₂）氧气分子（O₂）

核心概念：

分子→保持物质化学性质的最小粒子→化学变化中可分

原子→化学变化中的最小粒子→在化学变化中不变（种类、数目）

化学变化实质：分子破裂→原子重组→新分子生成

五、作业设计与评价方案

（一）作业设计（详见上文）

（二）评价方案（多元化、过程性）

1.过程性评价（占比60%）：

1.2.实验探究表现（20%）：实验操作规范性、观察记录的准确性、小组合作参与度。

2.3.课堂思维参与（20%）：提问与回答质量、讨论贡献度、模型搭建与绘制的创新性与合理性。

3.4.学习平台数据（20%）：在线测试成绩、概念图完成度、资源学习时长、互动评