資源簡介

教學基本信息
課題 第三單元 課題1 分子和原子
學科 化學 學段：初中 年級 九年級
相關領域 科學
教材
指導思想與理論依據
蘇聯心理學家維果茨基提出“最近發展區”理論，他認為，兒童有兩種發展水平：一是兒童的現有水平；二是即將達到的發展水平。這兩種水平之間的差異，就是“最近發展區”。維果茨基強調教學不能只適應現有水平，而應適應“最近發展區”，通過跨越“最近發展區”而達到新的發展水平。關于分子和原子這一課題的內容，學生的現有水平是:從媒體、科普雜志和書籍上接觸過“分子、原子”這些詞匯；從初三（近期）物理課上學習了有關分子的知識，如分子在不停地做無規則運動、分子之間存在相互作用力等。在本節課結束時，學生應該達到的發展水平是：學生初步建立“微粒觀”。知道宏觀物質是由微觀粒子構成的客觀事實，了解分子的性質，初步認識分子和原子的概念。并在此基礎上，能從分子、原子的角度，解釋某些簡單的宏觀現象和問題。從學生的現有水平到發展水平，并不是通過一個環節、一個過程，一步到位的。這個學習過程是多個有近及遠、由淺入深的通過不同“最近發展區”的過程，即學生每從一個現有水平達到發展水平時，這個已達到的發展水平就成為下一個過程的現有水平，進而再達到新的發展水平。從學生的現有水平開始，不斷地跨越一個個“最近發展區”，最終達到本節課結束時學生應該達到的發展水平。
教學背景分析
【教學內容】本課題的教學內容旨在幫助學生初步建立“微粒觀”，共分為四個階段。第一階段：承認客觀事實：物質確實是由微小的粒子——分子、原子等構成的；第二階段：認識分子性質：分子的質量和體積都很小、分子總是在不斷地運動著、分子間是有間隔的；第三階段：進一步了解分子、原子概念：分子是保持物質化學性質的最小粒子、原子是化學變化中的最小粒子；第四階段：從分子的角度解釋一些問題，包括對某些概念的微觀理解和對某些宏觀現象的原因闡述。這是學生第一次建立宏觀和微觀的聯系，是學生第一次用微觀的觀點思考宏觀現象，是學生容易產生分化的學習內容。上述四個階段中，第二階段、第四階段是教學重點，第三階段是教學難點。確定第二階段、第四階段是教學重點的原因是：學生建立“微粒觀”的最終目標是運用分子的性質，能夠更科學地認識物質世界，能夠從微觀的角度解釋一些生活中的宏觀現象，并且能夠從微觀角度深化一些概念，如單質、化合物等。由此可見，學習分子的性質、學會運用分子的性質解釋問題，應該是本課題的重點。突出重點的方法是：將微觀概念的學習建立在宏觀實驗的基礎上，幫助學生將宏觀可見的現象與微觀難見的粒子建立聯系，學生通過對這種聯系的想象，在頭腦中初步建立微觀粒子模型，然后在運用模型去解釋宏觀現象或理解某些概念，通過這一過程可以培養學生的形象思維能力和抽象思維能力。在突出重點時，運用了2個演示實驗，下面對2個演示實驗逐一進行分析。實驗1“酚酞溶液為什么會變紅？”是教材48頁的“活動與探究”，如下圖所示，這個實驗操作不復雜，但是對實驗現象的分析具有較大的思維容量。若讓學生進行實驗探究，會出現兩個問題：一是氨水易揮發，多個小組做實驗時，揮發到空氣中氨氣會使B燒杯的酚酞溶液也變紅。二是學生會重視實驗步驟，但是會忽視實驗步驟之間的關系，而對于這個實驗來講，對第一組實驗的深入分析是思考第二組實驗現象原因的基礎。所以能夠讓學生集中注意力思考是學習的關鍵，因此這個實驗不采用學生探究的方式，而是把實驗進行改進，變成問題情境，由教師演示。需要說明的是：教材是運用這一實驗推導出分子的性質，即此實驗是用于幫助學生建立微觀模型的，但是由于學生在物理課上已經學過有關分子的知識，教師只需歸納、整理、總結即可初步建立分子模型，因此在教學設計時，將這個實驗的功能進行轉變，由建立模型變為應用模型。第一組實驗： 第二組實驗： 實驗2“品紅固體在水中溶解”是教材49頁的演示實驗3-2，即將品紅放入冷水中溶解。在教材中這一實驗的功能是引入新課。這一實驗雖然簡單，但是它的現象卻可以反映分子的所有性質，因此學生可以通過對這個實驗想象的分析，再次應用微觀模型，將宏觀現象和微觀分子性質聯系起來。在實際教學設計時，我對這個實驗也進行了改進，將品紅固體分別放入盛有熱水（左）和冷水（右）的燒杯中，如右圖所示，這樣不僅能夠很好地說明不同溫度下，分子的運動速率不同，還可以作為第三階段分子概念引入的情境，使課堂教學環環相扣、步步深入。確定第三階段是教學難點的原因是：微觀粒子是學生難見的，化學反應的微觀本質是抽象難懂的。在這種情況下，讓學生去理解“分子是保持物質化學性質的最小粒子、原子是化學變化中的最小粒子”就成為學生學習的難點。突破難點的方法是將情境建立在具體的客觀事實基礎上，從具體到抽象、從宏觀到微觀。在突破難點時用了4個具體的客觀事實，下面對4個事實逐一分析。第一個事實——水的三態變化。18 g冰在4℃時融化成18 mL水，在1 atm下，將18 mL水加熱到100℃，變成3.06×104 mL的水蒸氣，體積擴大約1700倍。這個事實說明水分子間隔改變了，水的狀態改變了，水的物理性質也改變了。但是水分子沒變，水的化學性質沒有改變。即單個分子無法保持物質的物理性質，物質的物理性質是分子集體的行為。第二個事實——品紅在水中的溶解。無論在熱水還是冷水中，品紅最終都能完全溶解，成為紅色、均一、穩定的液體。這個事實說明品紅在水中擴散后，使水的顏色、狀態、密度等物理性質發生改變。但是水分子沒有改變，品紅分子也沒有改變，它們的化學性質沒有發生變化。以上兩個事實說明分子是無法保持物質的物理性質，那么分子能否保持物質的化學性質呢？第三、四個事實——教材52頁的兩個化學反應（見下）。 圖3-12 水分子分解示意圖 圖3-13 氧化汞分子分解示意圖教師提示學生引用這兩個反應談論“分子是保持物質化學性質的最小粒子、原子是化學變化中的最小粒子”，由于是建立在具體反應的基礎上，學生的談論內容就會很具體，因而也變得更容易，但是其結果卻幫助學生比較深刻地理解了概念，這種從具體到抽象、從宏觀到微觀的方法，使教學變得深入淺出，教學難點得到突破。【學生情況】關于分子和原子這一課題的內容，學生的現有知識水平是:從媒體、科普雜志和書籍上接觸過“分子、原子”這些詞匯；從初三（近期）物理課上學習了有關分子的知識，如分子在不停地做無規則運動、分子之間存在相互作用力等。因此在第一階段和第二階段創設問題情境時，就要激活學習所必需的先前經驗，這樣可以做到溫故而知新，承前而啟后。尤其是第二階段的2個演示實驗，和學生已有知識經驗有一定聯系，學生知道一些，但是僅憑已有知識又不能完全解決，此時最能激發學生的認知沖突，最具有啟發性，能驅使學生主動積極地、深層次地思考，由此產生的活動也能最大限度的激發學生的主動性。學生的認知水平有三個層次，從低到高依次為圖像、動作和符號（語言、文字）。學生對分子和原子的認知水平處于圖像階段，因此在教學過程中創設情境時，要先從圖像（第一階段——圖片）開始，然后進入到動作（第二階段——實驗），最后運用語言符號（第三、第四階段——文字），這樣才符合學生的認知規律，使學生的學習由淺入深、循序漸進。為了調動不同學生的積極性，減少學生的分化，采取3項措施：一是在第一階段描述“奇異旅行”時，多請平時不愛發言和學習有困難的學生，激勵他們扮好角色；二是在創設問題情境時思維容量要適中，創設的問題情境要讓更多的同學有話可說，要引發學生產生問題；三是要給學生小組談論的機會，在分小組時要將思維活躍的同學分散，使他們能夠成為思維的火花，引發其他同學的想法。【教學方式】學生從現有水平到發展水平之間的過渡狀態，可以用以下4個學習階段進行連接。
階段 現有水平 過渡狀態的學習過程 發展水平
第一階段 知道“分子、原子”詞匯。 給學生描述一個科普故事，一次奇特的旅行。旅程的起點是無限的宇宙，讓學生感受它巨大無比的存在；旅程的終點是微小的粒子——分子、原子，讓學生感受到分子、原子雖然微小難見，但它們是客觀存在的。 知道“分子、原子”客觀存在的事實；知道“分子、原子”非常微小。
第二階段 了解物理課上有關分子的知識。 第一環節——為學生建立一個交流平臺，讓學生回憶物理課上有關分子的知識，教師從同學們談論的內容中，歸納、抽取出分子的性質：1．分子總是在不斷運動著；2．分子間是有間隔的。這一環節能夠使學生溫故而知新，自然進入到新課學習之中。第二環節——教師演示2個實驗，請學生們觀察、總結實驗現象，依據實驗現象得出結論，并從分子、原子的角度分析產生現象的原因。這一環節建立在學生新舊知識的結合點上，極大地激發了學生的興趣，使學生主動地參與到學習之中。 了解分子的性質。
第三階段 了解分子的性質。 第一環節——通過“水的三態變化”、“品紅在水中的溶解”讓學生建立“分子不能保持物質物理性質”的認識，此時學生自然而然會產生問題：“那么，分子能否保持物質的化學性質呢？”這一環節使學生提出問題，為學生進一步學習產生內驅力，激發了學生的興趣。第二環節——讓學生首先關注到教材上有關分子、原子的概念：“分子是保持物質化學性質的最小粒子”、“ 原子是化學變化中的最小粒子”。然后讓學生結合教材上“水的分解反應”和“氧化汞的分解反應”的模型示意圖，談論有關分子、原子的概念。這一環節通過學生談論，使學生對分子和原子有了進一步具體的認識。幫助學生初步建立“微粒觀”。 初步認識分子和原子的概念。
第四階段 了解分子的性質；初步認識分子、原子概念。 教師精心選擇習題、鞏固所學知識，使學生初步學會用“微粒觀”解釋一些簡單的宏觀現象。 能夠從分子、原子的角度，解釋某些簡單的宏觀現象和問題。
【教學手段】 師生朗讀、教師演示實驗、學生小組討論、全體交流。【技術準備】實驗藥品：蒸餾水、氨水、酚酞試液、品紅固體；實驗儀器：試管2支、小燒杯3個、1000 mL燒杯1個、250 mL燒杯2個、藥匙、滴管；教室設備：計算機、投影。
教學目標
1．從“無限宇宙到微小粒子”的奇異旅行，感受“分子、原子”客觀存在的事實。2．從回憶所學知識歸納、整理、總結分子的性質，初步建立微觀模型，再通過對演示實驗1和2的觀察、分析與思考，應用微觀模型解釋實驗現象。3．以具體事實為情境，通過小組談論，進一步了解分子、原子的概念。4．通過練習，能夠應用所學知識，從分子角度解釋某些宏觀現象，說明混合物、純凈物、單質、化合物等概念。 5．通過小組相互評價，促進學生對概念的理解，促進學生與人交往的能力。
教學流程示意
教學階段 教學過程
教學過程(表格描述)
教學階段 教師活動 學生活動 設置意圖 技術應用 時間安排
新課引入 【引入】今天，我想請幾位同學與我一起描述一個與眾不同的旅行，一個“上天入地”的旅行。宇宙銀河系太陽系地球土壤我一下扎進了土壤，深色的土壤從四面八方向我擁來。它們潮濕而溫暖，空氣里彌漫著一股濃郁而清新的草木氣息。動物細胞DNA分子在我的腳下是大大小小的圓球，它們按照不同的排列組合在一起。我定睛一看，這里有我曾經認識過的元素： 綠色——碳元素 紅色——氧元素白色——氫元素它們組合在一起，我看著很陌生，突然我發現了一個熟悉的身影——H2O。水分子水分子見到我，也像見到了久違的老朋友，跟我打開了話匣子：“我們能在這里碰上，真是幸運。因為我們分子、原子的質量和體積都很小，一般人看不見。你像我1個水分子的質量約是3×10-26 kg，有點抽象，只一滴水里就大約有16萬億億個水分子。但是你們人類的科學家很了不起，他們用掃描隧道顯微鏡就看到了我們分子和原子的圖像，甚至可以移動原子。有了這些先進的儀器，就可以讓人們真真切切地知道，物質是由分子、原子等微小粒子構成的。有很多物質像我一樣，也是由分子構成的，如CO2、O2、H2、N2、H2O2、酒精、汽油······” 【朗讀】老師舉起圖書，與七位學生依次富有激情地、大聲地朗讀。第一位學生我的第一站是大得不可思議的宇宙（直徑1億億千米），那兒非常寒冷，寂靜無聲，遠處閃爍著點點亮光，好像是明亮的手電筒光束中飄搖的雪花。這些點點亮光就是星系，宇宙大約由1000億個星系組成，我們的銀河系就是其中的一個星系。我現在就向一個蝸牛狀的星系進發。第二位學生這個漩渦狀星系就是銀河系。之所以被命名為“銀河系”，是因為眾多的星星在夜空中閃爍，就像一條明明滅滅流淌著的河一樣。從上面觀察，螺旋狀的支流從突起的中心向四周輻射，其中包含許多年輕而閃亮的恒星。我們的太陽是銀河系中一顆處于中年的恒星。第三位學生我快速地向閃爍著金色光芒的太陽系飛去。太陽系包括太陽、八大行星和它們的61顆衛星、彗星、小行星，以及環繞太陽系的氣體和塵埃。我向著其中一個藍白相間的美麗行星進發。第四位學生我來到了美麗的地球，它是太陽系里唯一適合生命生存的星球。我開始向下俯沖，高山像滿是褶皺的毛毯，河流蜿蜒曲折，小鳥從我身邊飛過，我看到了小的房子，大面積的田地和不規則的森林。第五位學生我感覺自己在變小，不斷下墜，在我墜落的下方是一個披著甲殼的昆蟲，我前進的速度并沒有因此減慢，我緊閉雙眼穿越了一個堅韌的幾乎無法穿透的障礙物，然后我感覺自己就像是漂浮在濃湯里一樣。第六位學生我發現我進入了甲蟲的體內，細胞一個接一個地排列在我的周圍。像這樣的細胞在我們人體內有10萬多億個。在我們的世界，要想看到這些細胞，需要使用50多萬倍的顯微鏡來觀察。身處這微小的結構中，我發現周圍有很多圓圓的細胞核，我向其中一個游去。第七位學生我一頭扎進一個細胞核，眼前的景觀讓我驚奇。一個個雙螺旋結構，就像擰著的麻花，飄蕩在我的周圍，我真想看清楚一些，我爬上了一個螺旋表面。 水分子 掃描隧道顯微鏡教材50頁 圖3-6 用掃描隧道顯微鏡獲得的苯分子的圖像教材50頁 圖3-7 通過移走硅原子構成的文字 用一個奇特的旅程——從無限的宇宙到極小的微觀粒子分子、原子，讓學生感受到宏觀與微觀的變化，讓學生感受到物質是由肉眼看不到的微觀粒子構成的客觀事實。 科普讀物《宇宙和原子的秘密》[英]特雷弗·戴 尼古拉·哈里斯著張生珍譯明天出版社2003年2月第一版 7 min
建立認識 【情境一】1.思考：分子、原子在圖示中有什么不同？畫一畫、認一認2.關于水分子，有下面幾句話，請你仔細體會它們的關系，思考如何理解它們？然后談論一下。1．水是由氫元素和氧元素組成的；2．水是有大量水分子構成的；3．水分子是由氫原子和氧原子構成的；4．1個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構成的。 【思考、討論、交流】1、兩個氧原子、兩個氮原子2.一個氧分子，一個氮分子、一個水分子3.兩個氧分子、兩個水分子學生在交流時，談論出以下要點：1．水是宏觀物質，水分子、氧原子和氫原子是微觀粒子；2．宏觀物質是由元素（宏觀）組成的；宏觀物質是由微觀粒子構成的；3．分子是由原子構成的，每個分子都是原子按照固定組成構成的。 通過學生的談論，使學生初步認識宏觀物質與分子、原子的關系。 投影幻燈片 4 min
溫故知新 【情境二】聽說同學們物理課上已經學過分子的性質，誰能說說，并且要用實例或實驗加以說明。【歸納提煉】從同學們談論的內容可以抽取出分子具有2個性質：1．分子總是在不斷運動著。 “看到紅墨水在水中擴散”、“聞到食物的香味”、“ 敞口容器中的水逐漸減少”都說明分子是在不斷運動著的。2．分子間是有間隔的。 分子之間存在作用力（引力和斥力），使分子之間保持一定間隔。由于分子之間有間隔，所以鉛片和金片緊壓在一起可以互相滲透。【演示實驗】老師演示2個實驗，請同學們逐一分析，它們體現了分子的哪些性質？實驗1第1組實驗：第2組實驗：【讓學生提問】關于這個實驗，你有什么問題嗎？ 這是一個很有道理的問題！說明雖然分子都在運動，但是不同分子，它們的運動速率是不同的。那么分子的運動速率與什么有關呢？實驗2將品紅固體分別放入盛有熱水（左）和冷水（右）的燒杯中。 【回憶、交流】學生在交流時，談論出物理課上學過的有關分子的以下知識：1．分子在不停地做無規則運動；實例：（1）紅墨水在水中擴散。（2）把磨得很光的鉛片和金片緊壓在一起，室溫下放置5年后再將它們切開，可以看到它們互相滲入約1 mm深。2．分子之間存在引力和斥力。【觀察、思考、交流】學生觀察、總結實驗現象，并依據實驗現象分析原因或得出結論。結論：氨遇水不變色。結論：酚酞遇水不變色。由以上兩個結論，可以分析“溶液變紅”的原因是：氨遇酚酞變紅。現象：A燒杯中的酚酞試液變紅；B燒杯中的酚酞試液不變。結論：氨水中的氨分子在大燒杯的空間中擴散，遇到酚酞變紅。原因：說明分子是在不斷地運動著，所以氨分子才能擴散出去。【學生提問】既然分子是在不斷運動著的，為什么酚酞變紅，而氨水卻未變紅？現象：在熱水中，品紅很快擴散； 在冷水中，品紅擴散較慢。 最終都成為紅色、均一、穩定的液體。結論：1．分子在不停地運動著；2．受熱時，分子能量增大，運動速率加快；3．分子之間是有間隔的，使兩種分子能夠混合均勻。 建立在學生已有物理知識的基礎上，通過歸納、總結、完善，幫助學生站在化學學科的角度，認識有關分子的性質，初步建立微觀粒子的模型。并且讓學生初步從微粒的角度，運用分子的性質，分析具體的實驗現象。 投影幻燈片副板書記錄學生回答要點；主板書總結歸納分子的性質。 33 min
建議第一節課到此處結束，注意及時進行本課階段性小結。 1 min
新課學習 【情境三】水的三態變化：18 g冰在4℃時融化成18 mL水，在1 atm下，將18 mL水加熱到100℃，變成3.06×104 mL的水蒸氣，體積擴大約1700倍。品紅在水中的溶解：無論在熱水還是冷水中，品紅最終都能完全溶解，成為紅色、均一、穩定的液體。教材52頁有兩句關于分子和原子的很重要的話：分子是保持物質化學性質的最小粒子原子是化學變化中的最小粒子以教材52頁的兩個化學反應（見下）為例進行談論，怎么理解這兩句話？ 【傾聽思考】水分子間隔改變了，水的狀態改變了，水的物理性質也改變了。但是水分子沒變，水的化學性質沒有改變。這個實例說明：單個分子無法保持物質的物理性質，物質的物理性質是分子集體的行為。品紅在水中擴散后，使水的顏色、狀態、密度等物理性質發生改變。但是水分子沒有改變，品紅分子也沒有改變，它們的化學性質沒有發生變化。結論：分子不能保持物質的物理性質。【學生提問】分子能不能保持物質的化學性質呢？【思考、討論、交流】1．從水的分解反應可以看出：在化學變化中，分子拆成原子，原子再重新組合。水分子一旦分解，水的化學性質就不復存在。所以分子是保持物質化學性質的最小粒子。2．從氧化汞的分解反應可以看出：在化學變化中，分子拆成原子，原子沒有改變，只是從新組合。所以原子是化學變化中的最小粒子。3．綜上分析可知，在化學反應前后，分子的種類和個數可以發生變化，但是原子的種類和個數卻始終保持不變。 以具體的宏觀事實為問題情境，引發學生思考、提問。結合具體化學反應，通過學生談論，使學生對分子和原子有了進一步具體的認識。幫助學生初次建立微粒觀。 投影幻燈片副板書記錄學生回答要點；主板書總結歸納分子的有關概念。 12 min
應用練習 【課堂練習】參考教材54頁習題3、4。1．為什么墻內開花墻外香？2．為什么25 m3的石油氣在加壓的情況下，可裝入容積為0.024 m3的鋼瓶中？3．“同種原子可以結合成分子，不同種原子不能結合成分子。”這句話對嗎？為什么？ 【思考、討論、交流】1．因為分子是在不斷運動著的，所以墻內開花，但香味可以飄到墻外。2．因為分子之間有間隔，而且氣體分子的間隔很大，所以很容易被壓縮裝入鋼瓶中。3．不對。以氫、氧原子為例，2個氧原子可以構成1個氧氣分子；1個氧原子和2個氫原子可以構成1個水分子。 初步學會用微粒觀解釋宏觀現象的原因，并獲得結論。 教材 8 min
課堂小結 今天我們做了一次奇特的旅行，終點是肉眼難見的微觀世界，這是我們第一次與微觀世界親密接觸，初次感受宏觀與微觀、現象與本質的關系。今天它只是一個開始，今后我們還會追隨著：帶著深度近視眼鏡的英國物理學家——道爾頓來自新西蘭農村的大個子，富有傳奇色彩的科學巨擘——盧瑟福世界聞名的劍橋大學卡文迪許實驗室的第三任主任，盧瑟福的恩師——湯姆遜著名的“哥本哈根學派”領袖，歷史上最具有影響力的丹麥原子物理學家——波爾 去探索原子的奧秘！ 道爾頓 盧瑟福 湯姆遜 玻爾 激發學生的學習欲望，為學生進一步認識微觀粒子，發展微粒觀打下基礎。 投影幻燈片 1 min
課堂評價 19 min
對第一組實驗的改進：
改進后的實驗，引入對比的方法，擴大了問題情境的思維容量，要求學生的思維過程更加具有邏輯性，使學生的分析過程更加嚴密，所得結論更加確切。
新課引入
教師與學生共同完成科普故事，描述一個從宇宙到原子的旅行
建立認識
學生通過畫一畫、認一認的環節感受分子、原子是客觀存在的微小粒子
溫故知新
學生回憶物理上有關分子的知識，教師歸納、抽取分子的性質
教師演示實驗，學生觀察現象，從微觀角度解釋原因
新課學習
教師創設情境，讓學生建立“分子不能保持物質物理性質”的認識，引發學生提出問題：“分子能否保持物質的化學性質呢？”
學生結合“水的分解反應”、“氧化汞的分解反應”模型示意圖，談論如何理解“分子是保持物質化學性質的最小粒子”、“原子是化學變化中的最小粒子”這兩句話。
應用練習
學生應用有關分子、原子的知識，解釋一些簡單的宏觀現象
課堂小結
激發學生對微觀世界探索的欲望
第一階段
第二階段
第三階段
第四階段
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