齊亞坤+陳小明

摘 要：“原子結(jié)構(gòu)的模型”是浙教版科學(xué)八下第二章的內(nèi)容，因?yàn)槠鋬?nèi)容抽象，需要學(xué)生有較強(qiáng)的理解能力。在教學(xué)過(guò)程中嘗試融入原子結(jié)構(gòu)的模型建立的科學(xué)史，結(jié)合直觀模型演示等教學(xué)方法，并通過(guò)讓學(xué)生角色扮演、自己動(dòng)手制作原子結(jié)構(gòu)的模型圖等方式，幫助學(xué)生理解知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和探究精神，體會(huì)質(zhì)疑在科學(xué)發(fā)展中的重要性。

關(guān)鍵詞：抽象思維；科學(xué)史；模型演示

一、教材地位及學(xué)情分析

“原子結(jié)構(gòu)的模型”是浙教版初中《科學(xué)》八年級(jí)下冊(cè)第二章第3節(jié)的內(nèi)容，是七年級(jí)學(xué)過(guò)的物質(zhì)的構(gòu)成和物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等知識(shí)的延伸，同時(shí)本節(jié)內(nèi)容又為以后學(xué)習(xí)元素、化學(xué)式、化合價(jià)及化學(xué)方程式做了鋪墊，因此本節(jié)課具有承上啟下的作用。初中的學(xué)生處于具體形象思維的階段，本節(jié)內(nèi)容相對(duì)較為抽象，原子肉眼又不可見(jiàn)，遠(yuǎn)離學(xué)生生活，學(xué)生理解起來(lái)比較困難，但學(xué)生在前面學(xué)習(xí)了模型、符號(hào)及物質(zhì)與微觀粒子模型的相關(guān)知識(shí)，繼續(xù)來(lái)學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)的模型，有一定的微觀認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。要使學(xué)生形成正確的原子的結(jié)構(gòu)模型[1]，需要教師利用直觀模型演示等方法，并在教學(xué)過(guò)程中融入科學(xué)史，幫助學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，讓他們自主構(gòu)建知識(shí)框架。

二、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能目標(biāo)

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能了解原子結(jié)構(gòu)的模型的發(fā)展過(guò)程及建立依據(jù)，知道α粒子散射實(shí)驗(yàn)和盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，能知道原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（二）過(guò)程與能力目標(biāo)

通過(guò)小組合作討論α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析歸納能力和邏輯推理能力；通過(guò)了解原子結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程，體會(huì)建立模型在研究科學(xué)問(wèn)題中的重要作用。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程的了解，學(xué)生能體會(huì)到質(zhì)疑和不斷尋找證據(jù)推動(dòng)了科學(xué)的向前發(fā)展，領(lǐng)悟到科學(xué)的本質(zhì)[2]。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：原子核式結(jié)構(gòu)模型及原子核的結(jié)構(gòu)。

難點(diǎn)：粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和分析。

四、 教學(xué)過(guò)程

（一）問(wèn)題導(dǎo)入 激發(fā)興趣

教師拿出一杯蒸餾水，請(qǐng)學(xué)生回答這杯水由什么微觀粒子構(gòu)成的？進(jìn)而再提問(wèn)水分子又由什么微粒構(gòu)成？在學(xué)生回答出氫原子和氧原子之后，問(wèn)學(xué)生對(duì)于原子又了解哪些？針對(duì)學(xué)生的回答，教師順勢(shì)把課堂引到本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容“原子結(jié)構(gòu)的模型”。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)一杯水引出的問(wèn)題把學(xué)生從宏觀世界帶入到陌生的微觀世界，讓學(xué)生體會(huì)到原子的相關(guān)知識(shí)雖然抽象，但與我們的生活息息相關(guān)，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。

（二）深入對(duì)話 建立模型

1. 湯姆生對(duì)道爾頓實(shí)心球模型的修正過(guò)程

教師簡(jiǎn)單介紹道爾頓的實(shí)心球模型，這個(gè)模型在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)被人們接受，直到湯姆生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了電子。教師拋出問(wèn)題“發(fā)現(xiàn)電子意味著什么”，學(xué)生回答：意味著原子內(nèi)有帶負(fù)電的電子，這說(shuō)明原子可分。接著教師順勢(shì)再問(wèn)原子帶不帶電，這個(gè)問(wèn)題較難，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)，得出原子內(nèi)部有帶正電的物質(zhì)?；谶@樣的事實(shí)和假設(shè)，請(qǐng)學(xué)生角色扮演，如果你是湯姆生，你會(huì)得出什么樣的原子結(jié)構(gòu)模型？學(xué)生會(huì)有很多不同的模型，在鼓勵(lì)他們的基礎(chǔ)上給出湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型（即棗糕模型）。教師同時(shí)展示出自己事先準(zhǔn)備好的棗糕模型，見(jiàn)圖1。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)師生的對(duì)話、學(xué)生角色扮演、模型演示，讓學(xué)生體會(huì)湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程，滲透科學(xué)探究的方法，對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)起指導(dǎo)作用。

2.盧瑟福對(duì)湯姆生棗糕模型的修正過(guò)程

簡(jiǎn)單給學(xué)生介紹盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)方法，盧瑟福的實(shí)驗(yàn)是來(lái)驗(yàn)證棗糕模型的，讓學(xué)生猜想如果棗糕模型是合理的將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。學(xué)生帶著猜想觀看α粒子散射實(shí)驗(yàn)的Flash動(dòng)畫(huà)演示，并描述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師順勢(shì)讓學(xué)生小組討論，角色扮演“如果你是盧瑟福，你會(huì)得出什么樣的結(jié)論”。

模擬實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)乒乓球和一個(gè)小鐵球（質(zhì)量較大）懸掛起來(lái)，分別用乒乓球去撞擊鐵球和鐵球撞擊乒乓球，觀察它們的運(yùn)動(dòng)情況。結(jié)合只有極少數(shù)的α粒子反彈回來(lái)，推理：原子中間有一個(gè)質(zhì)量很大、體積很小的核心。少部分α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，推理：原子的核心帶正電；絕大部分α粒子穿過(guò)，推理：原子內(nèi)大部分是空的。

教師此時(shí)拋出問(wèn)題：湯姆生發(fā)現(xiàn)的電子去哪里了？演示實(shí)驗(yàn)：大燒杯中固定一個(gè)磁鐵，旁邊放置一個(gè)小鐵球，轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯小球旋轉(zhuǎn)，不轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯，觀察小球的狀態(tài)。小球速度降下來(lái)之后瞬間被吸引，推理：電子繞著原子內(nèi)的核心高速旋轉(zhuǎn)。盧瑟福由此提出了行星繞太陽(yáng)模型（即核式模型）。Flash動(dòng)畫(huà)演示氫原子的核式模型，如圖2所示。

設(shè)計(jì)意圖：此過(guò)程的設(shè)計(jì)重視α粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析推理過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)畫(huà)演示、模擬實(shí)驗(yàn)，用學(xué)生熟悉的宏觀世界的事實(shí)使得學(xué)生對(duì)微觀世界的動(dòng)態(tài)有更形象的理解，通過(guò)角色扮演，引導(dǎo)學(xué)生“親歷”科學(xué)探究的過(guò)程。

3.玻爾對(duì)盧瑟福核式模型的修正過(guò)程

給出氫原子核式模型之后，教師順勢(shì)問(wèn)學(xué)生盧瑟福的模型有什么不足的地方。學(xué)生提出問(wèn)題：核外電子數(shù)量較多以后，電子怎么運(yùn)動(dòng)。波爾在盧瑟福的基礎(chǔ)上認(rèn)為電子在原子核外空間的軌道分層繞核高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

（三） 情境升華 領(lǐng)悟本質(zhì)

教師和學(xué)生一起梳理原子結(jié)構(gòu)的模型探究歷程，問(wèn)學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生能感悟到什么？學(xué)生給出自己不同的感悟。教師進(jìn)行總結(jié)，科學(xué)本身就是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中科學(xué)家們不斷質(zhì)疑并尋找證據(jù)，推動(dòng)了科學(xué)不斷向前發(fā)展，同學(xué)們以后也要致力于科學(xué)研究，為人類(lèi)探索未知世界做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，尋找著證據(jù)，推動(dòng)科學(xué)不斷向前發(fā)展。

（四）理解運(yùn)用 畫(huà)出模型

讓學(xué)生根據(jù)盧瑟福和玻爾的原子結(jié)構(gòu)的模型畫(huà)出氦原子的結(jié)構(gòu)模型，提示：氦原子的原子核內(nèi)有2個(gè)單位正電荷，核外的2個(gè)電子在同一軌道上繞核運(yùn)動(dòng) ，小組間討論并展示。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)畫(huà)出模型的方式，讓學(xué)生更好地理解盧瑟福和玻爾的原子結(jié)構(gòu)的模型。

（五）閱讀材料 尋找證據(jù)

根據(jù)學(xué)生畫(huà)的氦原子結(jié)構(gòu)模型，教師問(wèn)原子核體積很小是不是意味著它密不可分呢，你有什么證據(jù)？請(qǐng)學(xué)生閱讀課本“原子核的秘密” 的內(nèi)容，并回答下列問(wèn)題：①研究原子核的方法是什么？②原子核是由什么粒子構(gòu)成？粒子帶電情況如何？③什么是核電荷數(shù)？④原子為什么顯電中性？⑤為什么說(shuō)原子的質(zhì)量集中在原子核上？

設(shè)計(jì)意圖：教師設(shè)問(wèn)，學(xué)生提出假設(shè)并尋找證據(jù)，滲透科學(xué)研究方法。問(wèn)題設(shè)置層層推進(jìn)，由“原子的組成”推進(jìn)到“核電荷數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)”以及它們之間的關(guān)系，學(xué)生不斷充實(shí)知識(shí)體系，擴(kuò)充學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

（六） 動(dòng)手作圖 學(xué)以致用

讓學(xué)生再畫(huà)氦原子的結(jié)構(gòu)模型，提示：氦原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)再次作圖，讓學(xué)生對(duì)原子及內(nèi)部的原子核的結(jié)構(gòu)有更形象的理解。

五、板書(shū)設(shè)計(jì)

六、教學(xué)反思

本節(jié)課在教學(xué)過(guò)程中采用了多種教學(xué)方法，再現(xiàn)了原子結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)史，同時(shí)使得學(xué)生能夠親歷原子結(jié)構(gòu)模型建立的大致過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)思想方法的理解，進(jìn)而理解科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)精神。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：30-31.

[2]漢斯·波塞爾.科學(xué)：什么是科學(xué)[M].李文潮，譯.上海：上海三聯(lián)書(shū)店，2002：109-111.endprint