2.1模型符号的建立与作用教学设计浙教版八年级下册科学

教学设计

课程基本信息学科科学年级八年级学期春季课题2.1模型、符号的建立与作用教科书书名：科学八年级下册出版社：浙江教育出版社教学目标科学观念：知道模型和符号的建立与作用；举例说出学习和生活中见过的符号和模型，并加以区分；学会用模型解释简单的科学现象和过程科学思维：初步掌握模型建立的方法；能用物质粒子模型简要解释水的状态变化。3.探究实践：学习设计制作简单的符号、模型。4.态度责任：体会用符号、模型来研究科学的好处；体验科学与生活的联系。教学重难点教学重点：1.知道模型和符号的建立与作用2.模型与符号的区别；运用模型方法来解释科学现象。

教学难点：1.对模型建构的初步掌握。

2.学会用模型解释简单的科学现象和过程。教学过程教师活动设计意图导入新课让我们从一杯水开启今天的科学之旅，请同学们用最简单的方式，将这杯水画出来。快速、直切主题，并从宏观维度进行初次建模。讲授新课学生活动:【建模1】一杯水的模型画出“一杯水”：老师给同学们准备了一杯水，请同学们用最简单的方式，将这杯水画出来。

师：请同学们思考：你所画的图或者老师所画的这幅图，能否看出老师画的是一杯水吗？进一步思考这幅老师所画的图为么是能够代表一杯水的？因为它表示出了这杯水的形态，我们可以用模型来表示原型，因为它们具有相似性。这种构建模型来代表原型的方法叫做建模。过渡：这杯水并不像表面那样风平浪静，我们知道，水是由更小的微粒构成的，并且构成它的微粒在不断的做无规则运动。刚才的模型并不能体现出这一事实。能不能将原来的模型修改一下？学生活动：【建模2】水构成的模型请画出“水的构成”：为表达出水的构成与微观的运动事实，用圆圈来表示水分子，请同学们在刚才所画的图中修改一下。师：我们先从右边看起，在这张图中分子排列的整整齐齐，这能否代表水的构成呢？前面我们已经知道模型与原型要有相似性，构成水的分子是否非常规则有序的呢?在七年级的科学中我们已经学过，分子是在不停的做无规则运动的、不可能排列的整整齐齐，特别是在液态水中。从这个角度看，这张图的相似性就差了很多。再看第二辐图，我们可以看上去画的密密麻麻，有许许多多的分子。可能是想表达出一杯水是由大量的水分子构成，但我们能否将这些分子全画出，是否需要将全部的分子都画出来呢？事实上，我们既不能也不需要画出全部的分子。在建模中我们只需要画出一部分分子就可以了。也就是说，我们在建模过程中要有代表性，模型是具有代表性的，而不是要把全面的所有的东西都给他画出来，所以我们在三幅图里面这幅图也不是非常合理。我们再看最左边的这幅图：我们可以看到它画的分子的数目是比较少的，分子的排列也不是非常整齐，它体现了分子的无序并且分子之间它存在着明显的间隙。所以我们可以看这幅图是可以代表水是由水分子构成的、水分子它是无序的、分子之间是有间隙的这些本质。但他也不是完美的，还可以在进一步的修正和完善，比如说他没有画出水分子是在不断运动的这个特点，所以我们修正过程中。是通过加上箭头来代表分子的无规则运动。这点需要我们实际的需要来进行决定。从这里看我们不仅可以用模型来代表一杯水，也能用模型表示水的构成。过渡：实际上我们还可以用模型来表示更多的情况，从我们所学的知识判断这些水分子他不会静静的在这个水杯中，肯定可以看出有一些分子会离开水面到空气中，当然也可能会有一部分从空气中回到水中，在宏观上我们可以看到这就是蒸发现象，那我们能否通过建模来表示这些过程呢？学生活动：【建模3】画出“水蒸发”：用圆圈代表水分子来构建一下水蒸发的模型师：我们来看一下老师所画的图我只是在水的构成的这模型中，加上两个分子以及运动的箭头，便完成了水蒸发的模型。这样添加体现了水蒸发的这一圆形中哪些特点呢？我们先看一下这杯水的液面以上的与液面以下的分子的间距有什么样的差别呢？我们可以看到液面以上的分子的数目少、间距更大，体现了气态分子之间间距比较大的这一特征。也是体现了液态与气态的分子间距不同这一本质。加上的箭头，我们可以看出有些是往外跑的，有些是向着液面跑的。也表明了分子是不断做无规则运动这一特点。也就是说水蒸发过程中并不是所有的水分子都一致往外面跑。由此可以看出，我们可以用模型来表示水的蒸发这一过程。而水的蒸发这一模型，是在水的构成这一模型基础上，通过外推得出的，由此又体现了模型的另外一个特点就是具有外推性。我们可以利用现有的模型，来推测另外一些原型的特征。过渡：除了利用模型可以推测水的蒸发的微观事实外，我们还可以用水的构成这一模型来解释七年级科学物质的构成中，水和酒精混合后总体积变小这一现象。学生活动：【模型应用】画出水和酒精混合前后的模型，并用这模型来解释水和酒精混合后总体积变小这一现象。水水酒精师：这位同学用了大小不同的圆圈来表示水分子和酒精分子，因为分子之间有间隙，当水和酒精混合时，水分子和酒精分子彼此进入对方的间隙中。这样就可以解释总体积变小这个宏观现象。这也是一个模型。师：回过头来，我们得出模型的三个特点：相似性、代表性、外推性。我们在不断修正、完善三个模型，是想建立一个适当的模型，来代替和反映客观对象，并通过研究这个模型来揭示客观对象形态、特征和本质，这样的方法就是模型方法。通过圆圈来代替肉眼不可见的微小分子这种建模方法是将小的物体放大即由小到大，细胞我们肉眼不能见，通过细胞模式图来了解细胞的基本结构就要方便的多。如果反推一下，我们就可以知道另一种方法，就是大的物体也可以进行缩小从而构建成模型。聪明的你肯定能够想到我们在七年级上册第三章第一节学到地球的时候，因为地球很大难以观察，我们用适当缩小的地球仪来观察地球全貌和运动状态；那眼睛不大也不微小，那我们为什么要用眼球模型呢？眼球内部结构太复杂了难以描述，借助眼球模型来认识和研究眼球的结构和功能就简单多了。将复杂的事物进行简化，这是第三种建模的方法。除此之外还有抽象的问题进行直观化，比如地球上水的分布，如果我们从纯粹的数据上来看。这是一个非常抽象的问题。我们可以用直观的图像来表达水的分布，就非常的具体而直观。为什么研究地球时要使用地球仪？为什么分析细胞结构也要画细胞结构图？地球太大，无法观察，于是人们仿造地球的形状，按照一定的比例缩小，制作了地球的模型；细胞太小，按其结构特征画成图形的形式展示出来，以至于人们能够更好地观察和理解这些事物。师：在这里面有这些模型都是用图形的，比如说一杯水、水的构成、水的蒸发以及细胞的结构示意图。我们把这些模型称为图形模型，还有上学期所学的电路图也是图形模型。而有一些刚才我们举例到过的比如像眼球模型、地球仪这些我们可以称它为实物模型，常见的还有航空模型、售楼处的沙盘，这都属于实物模型的种类。有一些更特殊如我们在上个学期学到过的欧姆定律的数学表达式、平均速度的概念等这些也是模型。那么这些公式概念都是常见的建模的方法，其中有一些概念非常理想化比如想平均速度，所以我们把这种概念模型又称为理想化模型，这些分类方式是根据呈现的形式来分的。还有一些是根据研究的对象来进行分的，比如说我们分析水蒸发这样的过程，那么我们研究的是整个的蒸发的过程。水和酒精混合后体积减少，也是一个分析的过程。这些分析过程是对已知事物来进行的，我们称它为分析模型。那么分析模型中有很多都是理想化的，也就体现了我们之前讲的代表性的这一个特点。所以我们又称它为理想化模型；还有一些是对未知事物的解释，称为解释模型，在解释模型中最常见的就是对未知事物的解释，比如后面我们学到的原子的结构，我们本来是对原子的结构是不清楚的，那么用原子结构的示意图来进行解释，像这样的模型我们又称它为黑箱模型。过渡：通过前面的学习我们可以知道静态的一杯水可以建模，水的构成可以建模，水的蒸发过程可以建模。我们也知道水的变化不仅仅是状态的变化，之前我们学过水通直流电会被电解，水电解的过程即水通电生成氧气和氢气能否通过建模来进行解释呢？学生活动：【建模4】水电解的本质是构成水的分子中的氢氧原子的重新组合的过程。请同学们尝试着来建构一下水电解的模型。师：水电解的本质，是构成水的分子中的氢氧原子的重新组合的过程。此时，如果我们还是用一个圆圈来表示水，肯定是不适合的。所以我们要构建水电解的模型。一定要考虑水分子的构成，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构此时，我们可以用如图的模型来建构水分子，再用这个水分子的模型来解释水的电解。其中大的圆圈表示氧原子，小的圆圈表示氢原子。左边的水分子通直流电之后，生成氢原子和氧原子，然后氢原子重新构成氢分子，氧原子重新构成氧分子，宏观上看就是水通电之后生成了氢气和氧气。从这里可以看到模型能直观表达出水电解这一过程。但是我们在画这个模型的过程中，会感觉到比较繁琐，为了追求简便，科学家不再用圆圈来表示不同的原子，而是用不同的字母符号来表示。这样不仅简洁直观，而且对不同的原子更容易区别。比如在这个过程中，用H来代表氢原子，用O代表氧原子。那么水分子就可以用H2O来表示。氢气氧气也采用了不同的符号，整个水电解的过程,就可以用化学反应方程式来表示化学方程式也是一种模型。过渡：我们从这里面就可以看到，它是能够很直观的表达出水电解这一过程但是我们在画这个模型的过程中，我们会感觉到，那有没有简便的方法呢？师：我们再回过头来看，H与氢原子有没有相似性呢？用H2O表示水分子，简洁多了但与原型之间没有很大的相似之处。它的表达比较抽象。它的特点是无关本质、简洁、明了。我们称之为符号。符号能简单明了的表示事物，还可以避免由于外形不同引起的混乱，可以避免由于语言文字而引起的混乱。符号的特点就是简明、直观、统一。符号和模型是我们经常采用的工具，但又有区别。过渡：符号和模型是我们经常采用的工具，但又有区别。学生活动：下面我们学过的滑动变阻器。请判断哪些是模型哪些是符号呢？师：在这里面我们可以看出，左边两幅图与滑动变阻器原型有很大相似性，是模型右边两幅图与原型没有很大相似性，且简洁直观，是符号。过渡:符号在生活中随处可见,只不过往往会忽略。师：如键盘上将原有的符号稍有变化.就有不同的含义.比如键盘中这个v,可以变成不同的符号，来构建不同的模型。给他加一个圆圈，就是电压表的符号，可以构建电路图。比如和ST，就可以组合成速度公式。如果和SH就可以构成体积的公式。所以我们对于符号来说，一定要规范的书写和表达。通过这个问题自然而然建构起原型和模型的概念。明白模型与原型具有相似性。老师通过展示3张不同的图，让学生在理解模型同时，还设计了解读微观状态模型及评价模型的环节，让学生充分认识模型的，同时也体验到模型的建构的方法。通过构建水的蒸发及酒精和水混合体积变小的模型，从微观上认识物理变化。利用建构“水的二态变化模型”的教学活动，既有利于学生加深对模型方法的体验，又将学生七年级时对水的状态变化的认识提高了一个层次。通过具体的例子，为了方便细胞、地球、眼球等的学习，我们进行建模，并总结得出建模的方法及模型的分类。从总体安排上是先主后次，从易到难，层层深入。前面构建的水蒸发及酒精和水混合都是在物理变化层面，而水电解是化学变化。这又加深了学生建模的难度，引导学生采用模型的方法来认识和研究微观世界，使学生对微观世界的认识提高到一个新的层次，科学方法也有新的发展，为后续学习物质的微观结构、分子、原子结构等打下基础。同时为引入符号打下伏笔。对于符号，则从科学中常见的符号作为引入，得出使用符号的三大原因。让学生注意符号与模型的区别。让学生体验科学符号的意义和作用。这里体现了综合课程的特点，把学生对符号的认识放在科学这一大背景下进行，而不局限在化学符号。课堂小结我们通过一杯水原型构建了模型，也学习了符号，在模型中我们知道它是揭示原型本质的，