基于观念建构的原子结构教学设计.docx

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基于观念建构的原子结构教学设计

基于观念建构的“原子结构”教学设计

　　摘要：

很多教师的教学仅仅关注知识与能力目标的达成，对教学概念、原理等只是强调它们在具体化学情境下的应用，往往忽略了这些具体知识背后的基本化学观念的渗透。

而作为新课程理念下的教学设计，更加强调以学生为主体，关注学生未来发展观念的建构。

教学设计可采用多种适合学生发展的教学模式，通过核心化学观的建构，提升学生的学习能力，并内化为学生终身受用的观念。

　　关键词：

观念；建构；探究；原子结构

　　一、教学设计的主导思想、思路

　　传统的教学比较重视知识与能力目标的达成，把学生掌握化学学科知识和能力放在一个比较核心的位置。

这就忽略了一个最重要的基本事实，我们的学生有一大部分今后是不会从事化学方面的工作，因此我们在必修部分的教学，更多的是要激发学生学习化学的兴趣，灌输正确的化学观，掌握化学学习的方法，提高分析问题、解决问题的能力，由此提高今后的生活质量，达到普及学生科学素养的目的。

《高中化学课程标准》明确指出：

高中化学应有利于学生形成科学的自然观和严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想[1]。

宋心琦教授也指出，中学化学教学能够使学生终身受益的，不是具体的化学专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念，不是诸如分类、实验、计算等特殊的方法和技能，而是影响他们思维方式和问题解决能力的具有化学特点的认识论和方法论。

学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念应当是中学化学教学的第一目标[2]。

本教学设计正是基于学生未来长远的发展，从建构主义理论出发，运用抛锚式教学模式、探究式教学模式、启发式教学模式，通过微粒观、实验实证观、定量观、分类观等核心化学观念的建构、渗透、深化，并最终转化为学生的能力，促进学生的发展。

在本节教学中，我提出了基于观念建构的教学设计流程，如下图所示：

　　■

　　二、教学目标

（一）知识与技能目标

（1）引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和■■X的含义，掌握构成原子的各微粒间的关系。

（2）知道元素、核素、同位素的含义。

（二）过程与方法目标

　　通过对构成原子微粒间的关系和碳元素核素等问题的探讨，培养学生分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。

　　（三）情感态度与价值观

（1）通过对人类探索原子结构的历史的介绍，使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养他们的科学态度和科学精神。

（2）通过“化学与技术――放射性同位素与医疗”，引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用；通过“未来的能源――核聚变能”，引导他们关注与化学有关的热点问题，形成可持续发展的思想。

　　三、教学重点难点

　　教学重点：

原子核的结构，构成原子的各微粒间的关系及同位素的判断。

　　教学难点：

原子核的结构及构成原子的各微粒间的关系。

　　四、教学过程

　　步骤1：

创设情境，激发兴趣，引发思考

　　【新课引入】若□△○用表示构成不同物质的原子，它们相互组合形成下列五类物质：

（展示自制模型）

　　■

　　ABCDE

（1）A、B、C、D、E中表示单质的是______，表示化合物的是______，表示混合物的是_______。

（2）可以表示水的是________，可以表示甲烷的是______，可以表示氢气的是______。

　　（答案：

（1）DE；BC；A

（2）C；B；D）

　　【设疑】原子结构真的可以用□△○来表示吗？

原子真正的结构到底怎样的？

这节课我将带领大家一起揭开原子结构神秘的面纱。

（设计意图：

利用模型，引发矛盾，引起学生的思考，让学生进入教师课前预设的情境）

　　【板书】第一节原子结构（第一课时）

　　步骤2：

引导发现，让学生体验假说、模型在化学研究中的作用

　　【PPT】展示原子结构模型发展史：

　　■

　　（设计意图：

引导学生思考每个模型进步之处，教育学生运用实验的方法设计模型的思想）

　　【活动与探究1】让学生观看卢瑟福α粒子散射实验动画，分析实验实验现象，利用现象解释其原因。

　　【学生分析】通过观察实验，学生观察到三个现象：

（1）大部分粒子通过金箔；

（2）只有少量的粒子反弹了回来；（3）少量的粒子方向发生的偏转。

　　【学生1】卢瑟福通过实验推断出：

　　①原子大部分是空的。

　　②中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子――原子核。

　　③电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。

　　（设计意图：

让学生根据实验现象提出原子结构模型，并鼓励他们就原子结构模型提出质疑，为选修模块引出波尔量子力学模型做好铺垫。

在解决本节核心问题的同时，要让学生初步体验假说、模型方法在科学研究中的应用，也体验到实验在假说、模型方法中的作用）

　　步骤3：

原子核的构成

　　【设疑】我们知道了原子是由原子核和核外电子构成，那原子核能不能再分呢？

接下来我们将来研究这个问题。

　　【板书】一、原子核

　　原子核的构成

　　【活动与探究2】已知■■X原子质量数为A，质子数为Z，中子数为N，下表列出的是构成原子的微粒――电子、质子和中子的基本数据：

　　■

　　请根据表中所列数据讨论：

　　在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？

为什么？

　　原子的质量主要由哪些微粒决定？

　　如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？

　　【学生2】根据表中电荷的数据，可以得出原子核内中子不带电，因此核电荷数等于质子数；原子对外不显电性，因此质子数等于核外电子数。

　　根据表中质量数据，可以得出原子的质量主要集中在原子核内。

　　根据表中相对质量数据，可以得出原子的相对质量在数值上等于质子和中子的质量之和。

（设计意图：

学生在化学必修模块的学习过程中，应该初步学会利用数据获取有用信息，学会用定量的方法研究化学问题。

）

　　【板书】结论1：

核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子

　　结论2：

原子的质量主要由原子核的质量决定

　　结论3：

质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

　　【分组交流与讨论】完成下列表格中的数据：

　　■

　　【学生3】汇报略

　　【板书】结论4：

阴离子：

核外电子数=核内质子数+所带电荷数质子数＜核外电子数

　　阳离子：

核外电子数=核内质子数-所带电荷数质子数＞核外电子数

　　【分组交流与讨论】完成下列表格中的数据：

　　■

　　【学生4】汇报略

　　【拓展提高】ab■cd+各符号分别表示什么意义？

　　【学生推测】a代表质子数；b代表质量数；c原子个数；d代表该原子团所带的电荷数；e代表该原子的化合价。

　　步骤4：

探究元素、核素、同位素概念的异同

　　【设疑】我们了解了原子和原子核的构成后，我们来放松一下。

相信我们同学大部分都有读过畅销书《苏菲的世界》，书中有这样一段话：

“6500万年前灭绝的恐龙的一个原子在现在的人体内。

”这有可能吗？

我们又如何通过科学方法来测定6500万年前灭绝的恐龙化石的年龄？

　　【学生5】化学变化是原子的重新组合。

因此现在我们人体存在的C、H、O等元素可能就来自于6500万年前灭绝的恐龙。

　　【学生6】可以通过146C的衰变来测定恐龙的年代。

　　【引导思考】同学们回答的很好。

那146C和我们经常学习的126C之间有什么联系呢？

元素的种类是由什么决定的呢？

同种元素的原子中的中子数也相同吗？

请带着这些问题，填写下列表格：

　　■

　　【学生7】汇报略

　　【板书】二、核素、元素、同位素

　　【PPT】展示“三素”概念的异同：

　　■

　　【思考】请同学们运用数学集合的思想，将“三素”之间的关系表示出来。

　　【学生8】汇报略

　　【板书】

　　■

　　（设计意图：

运用数学的方法解决化学概念的基本问题，将学科融合的思想贯彻于化学学科教学中）

　　【能力提升】人类始祖阿尔迪被世界著名杂志《时代》评为2009年世界十大科学发现之首，人类始祖距今有440万年。

碳有三种核素：

■■C是放射性元素，根据半衰期测定文物年代，■■C、■■C在自然界稳定存在。

下列说法正确的是（）

　　A.■■C、■■C、■■C互为同素异形体

　　B.等物质的量的■■C、■■C、■■C中子数之比为12∶13∶14

　　C.相对原子质量的标准是一个■■C质量的十二分之一

　　D.mg■■C含质子数为2mmol

　　（答案：

C）

　　（设计意图：

原创一道同位素的试题，复习和巩固同位素和同素异形体概念的异同；同时复习物质的量的计算，将定量的观念贯彻于学科教学中）

　　【学生9】汇报略

　　【自主阅读、归纳】同位素在生活生产中的应用。

　　【学生10】①金属探伤；②用14C考古；③治疗肿瘤；④作核燃料。

　　（培养学生的自主学习能力，引导学生关注新能源开发、利用过程中的热点问题，树立可持续发展的思想，体会化学在提高人类生活质量方面所起的作用）

　　【PPT小结】基于本节所学知识，我们对本节在如下两方面加以总结：

　　1.知识内容

（1）原子结构模型发展史；

（2）原子核内部结构；质子数、核电荷数、中子数、电子数、质量数相关等式关系；

　　（3）元素、核素、同位素概念要点及相互关系。

　　2.知识技能方法

　　在探究原子结构模型发展史的教学中，我们学会了运用假说、模型的方法解释结构问题，同时学会运用实验的方法实证理论；在探究原子相关量的关系的教学中，我们运用了定量的方法来研究化学问题；在进行“三素”的教学中，我们运用了数学集合的思想解决化学问题，加强学科间的融合。

　　【课后探究】分析日本福岛核电站核泄漏事件，围绕“核能的开发与和平利用”这一主题开展研究性学习。

　　五、教学反思

　　新课程的教学理念，就是要改变学生以单纯接受教师传授知识为主的学习方式，让学生主动进行探究性学习，让智慧的光芒照耀课堂。

观念的建构需要学生在有意义的、真实的、具有挑战性的学习环境中,以积极主动的态度，参与具有驱动性的问题和活动，独立地或与同学、老师合作去探究和发现知识之间的联系和隐藏在事实背后的重要思想和观点，最终建构起自己的观念体系。

[3]本节课设计的最大亮点就是以学生为中心，既考虑学生已有的知识储备，又兼顾学生未来的发展，渗透化学核心观念，充分发挥学生的想象力，调动学生学习化学的积极性和主动性，促进化学知识的生成，最终内化为学生的学习能力。

　　当然，在整个设计过程中也有需要提高的改善的地方。

比如如何让学生认识到自己拥有解决问题的自主权，通过深度思考、合作探究等方式，努力使自己成为知识的积极构建者，努力提高自控能力，学会自主学习方面还亟待提高。

同时在课堂中敏锐捕捉生成性问题，并由此形成优良的生成性教学资源，由此激发学生的探究精神方面，也需要进一步改进。

路曼曼其修远兮，吾将上下而求索，我将继续沿着新课程改革的步伐，潜心钻研，夯实内功，积极实践“为了每一位学生的全面发展，发展学生的科学素养”的理念而不懈奋斗。

　　（责任编辑：

张华伟）