人类对原子结构的认识说课稿

问渠那得清如许为有源头活水来——《人类对原子结构的认识》任燕红宁波二中315000摘要：本课穿越时空，带领学生沿着人类对原子结构认识的历程，体验科学探究的艰辛与喜悦。关键词：化学史说课英国科学家、哲学家培根有名言“读史使人明智”；日本科学家汤川秀树说：“对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人创造力的源泉”；我国著名化学家傅鹰教授指出“化学教育给学生以知识，化学史教育给学生以智慧”【1】。因此，我们在教学过程中，应重视教材中的化学史内容，挖掘历史背后的艰辛与喜悦，还原一个真实的有血有肉的化学世界。下面，我以苏教版《人类对原子结构的认识》说课为例：一、教材分析1、教材的地位与作用“人类对原子结构的认识”选自苏教版《化学1》“专题1化学家眼中的物质世界”。专题1“化学家眼中的物质世界”由3个单元组成，“第一单元丰富多彩的化学物质”，引导学生用化学的眼光去认识客观世界中丰富多彩的物质，并通过学习物质组成、变化的分类，让学生了解物质研究的方法之一——理论研究分类法；“第二单元研究物质的实验方法”，提出研究物质的方法之一——宏观角度实验法；“第三单元人类对原子结构的认识”让学生形成从宏观到微观、从现象到本质的思维习惯，推出研究物质的另一种方法——微观结构模型法。经过前两单元的学习，教材选择了化学史中人类对原子认识的不断深入、原子结构模型的不断演变的过程来引入原子结构的内容，这样安排既水到渠成地把学生带入完全的化学微观世界，又为整个专题“化学家眼中的物质世界”做了恰到好处的诠释。“第三单元人类对原子结构的认识”一方面让学生明白化学学习和研究必须进入原子、分子等微观世界；另一方面为学生在《化学1》后三个专题的学习中能从原子结构的有关知识角度认识某些元素的化学性质和氧化还原反应等概念做准备。再在《化学2》中系统学习原子核外电子排布和元素周期表等知识，体现了知识结构的循序渐进和螺旋式上升的特点。2、教材的重点和难点重点：理解镁和氧气发生化学反应的本质；了解原子的组成。难点：从氧化镁的形成推知其他常见离子化合物的形成原因，即原子在化学反应中通过电子得失而形成相应的稳定结构。3、教学目标根据《课程标准》的要求、教材的编排意图及高一学生的特点，拟订如下教学目标：（1）通过从道尔顿原子结构模型到量子力学原子结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程，体验科学家探索原子结构的艰辛与喜悦。（2）通过汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型等的学习，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。（3）了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子分层排布的情况，知道这类原子在化学反应过程中通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。通过氧化镁的形成反应初步了解镁跟氧气发生化学反应的本质。（4）了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的。能根据原子组成符号判断原子的构成。知道同位素等概念。二、学情分析我的合作伙伴是宁波二中高一学生。经过初中的学习，学生已经知道物质是由原子构成的，通过阅读资料了解人类探索原子结构的历史及原子结构模型的演变过程，且对于1-18号元素有一定的了解，在此基础上引入原子结构的内容，应为水到渠成。但是有关于原子结构的知识位于初中一年级（七年级）下，且属于记忆性知识，绝大多数学生只能零星回忆起部分的知识。微观世界是摸不着、看不到的，学生在学习的过程中可能会遇到一定的学习障碍。三、教法、学法分析教材分三部分就人类对原子结构的认识进行了介绍，分别是原子结构模型的演变、原子核外电子排布、原子核的组成，根据《高中化学教学参考书化学1》的建议，本单元共计2课时。1、主线——沿着科学家探索原子结构之路卢瑟福带核的原子模型汤姆生“卢瑟福带核的原子模型汤姆生“葡萄干面包”式道尔顿提出原子德谟克利特猜想“原子”夸克现代科学电子云查德维克夸克现代科学电子云查德维克发现中子波尔轨道模型…………核外电子排布原子核的组成核外电子排布原子核的组成2、副线——经历科学家的探索之路，体验科学探究的艰辛与喜悦。3、支线——核外电子排布+原子核的组成通过情景创设、问题驱动等形式，运用模型、图表、数据等方法帮助学生解决问题，培养探究能力。学生通过小组合作、阅读信息、交流讨论、归纳总结等多种学习方法自主构建自身的知识网络。四、教学过程第一环节：创设情景，引入课题【教师】将一张纸不断的撕，问学生“能不能无止尽的撕下去”？在学生的讨论中引出中西方古代哲学家的两大命题。庄子的“一尺之槌，日取其半，永世不竭”；古希腊哲学家德谟克利特的“原子是组成物质的最小粒子”。那么在没有先进科学技术支持的古代，哲学家们是如何获得对原子的认识的呢？同学很快就意识到：猜想是当时最主要的方法。【设计意图】用最为简单的方式将学生引领至微观世界，明确本堂课的学习目的，激发学生的探索欲望。让学生知道猜想是科学研究的基本方法之一，为之后的教学做好铺垫。第二环节：穿越与跨越，享受科学研究的快乐【教师】早在公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特提出了猜想中的“原子”，认为原子是不能再分，开启人类对微观结构的认识之旅。在之后的10几个世纪，由于当时科学技术发展缓慢，原子一直存在于“猜想”之中。直到1803年，英国科学家道尔顿利用了大量的实验分析及数据成功的解释了当时很多现象，提出了原子学说，认为原子是实心球模型。那道尔顿的观点是不是猜想呢？【设计意图】让学生能够区别猜想和科学理论（经大量实验得出的规律），形成合理的科学本质观。同时体会到科学实验对科学研究的重要作用。【教师】组织学生自行阅读，归纳出原子论的基本观点。结合已有的知识，询问：你认为道尔顿的观点是否都正确？【设计意图】学生用已有的知识推翻了“原子论”的部分观点，真切感受到权威也并不都正确，树立正确的人生观、价值观。【教师】在之后的100多年里，人们一直认为原子是不可分割的。直到19世纪末电的发现让科学家有条件对在通电条件下研究物质的性质。汤姆生就在真空管的两端接上了高压电。利用视频模拟汤姆生阴极射线实验，引导学生仔细观察实验现象，并展示汤姆生长期研究后的实验事实，得出“原子可以再分”。那么当时人们认为的原子是怎样的呢？【学生】学生们根据生活经验，畅所欲言。展示了汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型，与同学的想法如此的接近，学生从中获得了成功的体验。【设计意图】学生切身感受到人类对化学认识的发展不是一成不变的，实验手段的不断进步是化学发展的一个关键。【教师】1911年，卢瑟福大胆质疑老师汤姆生的假设，想用粒子穿进原子，探究其内部结构。通过视频模拟卢瑟福的α粒子散射实验，组织学生观察并汇报实验现象、讨论原子内部的结构，引导学生各抒己见。最后，教师汇总学生们的讨论结果，共同绘制原子结构模型。【设计意图】一方面让学生身临其境置于历史当中，参与原子结构探究过程，体验科学探究的乐趣。另一方面通过这一历史史实激励学生敢于质疑，勤于思考，逐步形成良好的思维习惯。【教师】紧接着展示出卢瑟福的推断及由此提出有核的原子结构模型，与师生共同绘制的原子结构模型吻合，学生再一次体会到成功的喜悦。但原子的质量远远大于质子和电子的质量和？1920年卢瑟福提出了中子假说。1932年，英国物理学家查德维克发现了中子。我补充道：中子位于原子核内。在此，教学进入到第三环节：原子核的组成。第三环节：探究与发现，寻找微观世界的秘密【教师】现在你知道原子由哪些更小的微粒组成了么？展示质子、中子和电子的质量、相对质量和电量，引导学生从质量大小、带电荷情况两方面寻找三者之间的关系。此时，多数学生对“相对质量”这个概念存在疑惑，教师引导学生阅读课本注释。提供1个C-12原子的质量是1.993×10-26kg【设计意图】通过计算，同学真实的感受到微粒质量的数值太小了，在实际运算过程中比较麻烦，进而体现出相对质量的方便。【教师】追问学生：你认为原子的质量集中在原子核上还是原子核外？为什么？相对于整个原子来说，原子核外某个电子的质量能否忽略不计？一个原子的质量与质子、中子、电子的质量之间存在什么样的关系？氢、钠、氯、氦、氖、氩等原子显电中性，由此你能得出什么结论？【设计意图】通过层层递进的设问，进一步剖析原子在质量、电量两方面中存在的关系，为学生在后续学习打下基础。【教师】组织学生完成“问题解决”。引导学生继续思考：=1\*GB3①有一种质子数是6，中子数为8的碳原子，它用于考古中文物年代的确定，你会用符号来表示这种原子吗？原子的相对质量参照原子是C-12，你能说说数值12的意义么？=2\*GB3②2H、3H可用来制造氢弹，你能说出这两个原子中数字的含义么？通过这两小问，既能巩固刚学习的内容，又引出有关于“同位素”的教学，且还解决了学生之前的悬念，引导学生通过阅读书本P32、33，认识核素、同位素，通过PPT展示各种同位素的应用，培养学生的自学、阅读能力。时间又回到了卢瑟福时代，当时卢瑟福的带核模型被奉为经典。但是带负电的电子会被带正电的原子核吸引，最终落到原子核上？1913年，玻尔大胆突破传统，引入量子论观点，提出了新的原子结构模型：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动。教学由此进入第四环节：原子核外电子排布的探究环节四：探究与获得，体会化学科学的奥妙【教师】展示几种原子的核外电子排布。以具体的原子模型图示让学生切实感受到原子核外电子的分层排布。教师根据图示板演氧原子的原子结构示意图，学生改写其他几种原子的结构示意图。【演示实验】：镁在空气中燃烧。引导同学通过实验现象思考宏观物质的变化，追问：镁条、氧气分别是由什么微粒构成的？这些微粒的核外电子是如何排布的？同学不难从书中找到镁原子、氧原子的核外电子排布图。进一步追问：你认为产物氧化镁是由什么微粒构成的？这些微粒的核外电子又是如何排布的呢？此时，学生可能对失、得哪个电子心存疑惑，教师及时点拨：在化学反应过程中，原子核不发生变化，但原子的最外层电子可能会发生变化。学生的疑问迎刃而解。结合同学的汇报书写出Mg2+、O2-的核外电子排布。再次利用氖的核外电子排布，将Mg2+、O2-的核外电子排布与其进行比较，初步认识“8电子”的稳定结构。紧接着展示其他稀有气体的核外电子排布，让学生认识到“8电子”稳定结构的普遍性。【设计意图】上述教学设计推动学生从物质的宏观性质的学习和研究转入从微观角度分析研究问题，通过对问题的思考及教师的适时点拨，认识物质结构与性质之间的关系，提高分析、解决问题的能力。【教师】当学生还沉浸在问题解决的喜悦中，及时抛出新的问题。“为什么镁原子在反应过程中易失去2个电子，而氧原子易得到2个电子呢？”这个问题引起学生的疑惑，造成学生的认知冲突。继续引导学生观察氧原子、镁原子形成氧化镁时核外电子排布的变化规律，让学生从中感悟到原子有达到最外层为“8电子”结构的倾向。展示Na、Mg、Al常见的活泼金属原子，O、F、Cl等活泼非金属原子的核外电子排布，根据学生已有的学习经验，引导学生分析活泼金属原子、活泼非金属原子最外层电子数的特点，在化学反应过程中最外层电子的倾向，得出“8电子”结构的倾向是个普遍存在的规律，从特殊到一般。组织学生完成“问题解决”，巩固所学知识。第二环节：穿越与跨越，享受科学研究的快乐【教师】20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律，夸克以及大批基本粒子不断的被发现的事实，让学生体会到人类对原子结构的探索还未止步，科学研究永无止境。让学生结合所学知识，针对人类对原子结构的认识过程畅所欲言。突出：继承、创新、实验、严谨、艰辛、永无止境等。课的最后，教师以“古代哲学家的命题是否已经有结论？”“古代哲学家所说的原子是不是现代化学中的原子？”这两个问题结束课堂教学。【设计意图】激励学生像科学家一样投身科学研究，探索宇宙奥秘。五、板书设计1、人类对原子结构的认识卢瑟福带核的原子模型汤姆生“葡萄干面包”式卢瑟福带核的原子模型汤姆生“葡萄干面包”式道尔顿提出原子德谟克利特猜想“原子”……夸克现代科学电子云查德维克发现中子波尔轨道模型……夸克现代科学电子云查德维克发现中子波尔轨道模型2、原子的组成决定化学性质核外电子(带负电)决定化学性质核外电子(带负电)与质子共同决定原子种类中子(N)(不带电)决定元素种类质子(Z)(带正电)原子核(带正电)（电中性）原与质子共同决定原子种类中子(N)(不带电)决定元素种类质子(Z)(带正电)原子核(带正电)（电中性）原子质量：质子的质量≈中子的质量＞电子的质量质量数=质子数+中子数电量：1个质子的电量=1个电子的电量中子不带电点燃3、原子核外电子排布点燃2Mg+O2==2MgO倾向8+122Mg2+Mg倾向8+122Mg2+Mg28+1228+102Ne8+102NeOO2-8电子稳定8+88电子稳定8+826+82省特级教师周千红老师在课后就本堂课做了点评，认为：1、将科学与哲学有机的结合课堂以“撕纸”引入，引出古代中西方哲学家对“原子”的猜想，直奔主题。课的最后又将视线拉回到庄子和德谟克利特的观点，以问题引发学生思考，激发学生的进一步探索的激情，首尾呼应2、将化学史与化学知识点的教学有机的融合整堂课始终沿着科学家对原子结构不断探索、研究、认识的步伐，以故事的形式呈现科学家探索过程中所遇到、想到、做过的事。学生凭着已有的化学经验，参与部分探究过程的分析，在亲身经历科学家艰辛的同时获得了成功的喜悦。在卢瑟福提出质子、查德维克发现中子之