駱波　彭夷

【關(guān)鍵詞】分子模型;教學(xué)設(shè)計;初中物理

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2020）59-0064-04

【作者簡介】1.駱波，江蘇省錫山高級中學(xué)實驗學(xué)校（江蘇無錫，214177）教師，一級教師，曾獲江蘇省初中物理基本功大賽一等獎;2.彭夷，江蘇省無錫市堰橋初級中學(xué)（江蘇無錫，214174）教師，高級教師，無錫市教學(xué)能手。

一、設(shè)計思路

蘇科版初中物理八下第七章“從粒子到宇宙”編排了向物質(zhì)世界的兩極（極大和極?。┻M(jìn)軍的課程內(nèi)容，分三個層次論述：分子層次、比分子更小的微觀粒子層次和宇宙天體層次。

本節(jié)是章首節(jié)，主體內(nèi)容由“分子模型”“分子的運動”及“分子間的相互作用”組成。本課核心的學(xué)習(xí)任務(wù)是“建構(gòu)描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的分子模型，了解分子動理論的基本觀點”。需要建立的物理觀念是“物質(zhì)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，物質(zhì)由微粒組成”，需要發(fā)展的科學(xué)思維是“模型建構(gòu)”（根據(jù)現(xiàn)象提出有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的猜想，再收集證據(jù)來檢驗猜想）。

本節(jié)內(nèi)容是從宏觀物理現(xiàn)象出發(fā)，了解物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，這需要合理的猜想，并依據(jù)可以觀察的宏觀現(xiàn)象在邏輯推理的基礎(chǔ)上收集充分的證據(jù)證實猜想，從而證實物質(zhì)模型，了解物質(zhì)的微觀性質(zhì)。為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)設(shè)計遵循初中物理探究教學(xué)的理念?；谡n程標(biāo)準(zhǔn)，按照單元學(xué)習(xí)設(shè)計的要求，本節(jié)的課時目標(biāo)是“體會建模的研究方法”和“了解分子動理論的基本觀點”。為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課時設(shè)計時以模型建構(gòu)為主線，為學(xué)生選擇與修正模型提供足夠的證據(jù)支持。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.能用微粒模型解釋相關(guān)現(xiàn)象，知道分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小單元，對分子大小有一定的感性認(rèn)識。

2.通過活動收集證據(jù)，說明分子處在永不停息的運動中。

3.通過活動收集證據(jù)，說明分子間存在著吸引力和排斥力。

三、實驗準(zhǔn)備

素描炭筆（或木炭）、放大鏡、燒杯、紅墨水、白醋、酒精、鐵絲圈（帶棉線）、肥皂水、鉛塊、鉤碼、美工刀、復(fù)寫紙、白紙。

四、教學(xué)過程

教學(xué)流程如圖1所示：

模塊1：分子模型。

問題1：憑肉眼無法看到物質(zhì)內(nèi)部的微小結(jié)構(gòu)，這給探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來了困難，科學(xué)家們是怎樣研究的呢？

師：科學(xué)家首先根據(jù)觀察到的現(xiàn)象（有限的證據(jù)），提出有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的猜想，再進(jìn)一步收集證據(jù)來檢驗自己的猜想。就像空氣看不見、摸不著，那么如何證明空氣的存在，怎樣研究空氣的性質(zhì)？我們可以通過一些宏觀的現(xiàn)象，比如風(fēng)吹樹搖，猜想空氣存在且具有流動性，然后收據(jù)更多的證據(jù)去驗證猜想。

（1）如果大量新證據(jù)（現(xiàn)象）都支持猜想，那么猜想就可能上升為公認(rèn)的模型（理論）。

（2）如果新證據(jù)部分支持猜想，那么這個模型就需要加以修正、完善。

（3）如果新證據(jù)不能用猜想的模型加以解釋，甚至與猜想的結(jié)果相反，那么就需要提出新的模型。

本章的學(xué)習(xí)，我們將一起來體會這一研究方法。

活動1：選擇一種分子模型并解釋理由。

問題2：物質(zhì)可分嗎？物質(zhì)由什么組成？

實驗1：用素描炭筆在紙上畫一條線，再用放大鏡仔細(xì)觀察，你看到了什么現(xiàn)象？

實驗2：向一段封閉的玻璃管中注水至一半位置，然后再注入酒精（染紅）直至充滿，用橡皮塞堵住管口，標(biāo)記液面位置。將玻璃管反復(fù)翻轉(zhuǎn)，使水和酒精充分混合，觀察液面的位置，與之前標(biāo)記的位置相比有變化嗎？

討論：以下有關(guān)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的三種模型，你認(rèn)為，哪種模型能夠解釋上述活動中觀察到的現(xiàn)象？請選擇一種模型，并嘗試解釋。

模型1 物質(zhì)是由微粒組成的，各個微粒緊靠在一起。

模型2 固體是由微粒組成的，液體是連成一片的。

模型3物質(zhì)是由微粒組成的，微粒之間有空隙。

提出模型：微粒模型——物質(zhì)是可分的，物質(zhì)由微粒組成，微粒之間有空隙。

進(jìn)一步證實微粒模型：光學(xué)顯微鏡下的細(xì)胞、電子顯微鏡下的碳化硅分子結(jié)構(gòu)圖。

給出結(jié)論：分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。

評估1：分子有多小？組成物質(zhì)的分子的數(shù)量有多大？請同學(xué)們計算加以說明：

相鄰的糖分子間的距離大約是lO-9m，假設(shè)一塊方糖的邊長是1cm，試估算這塊方糖由多少個糖分子組成。由此，你可以想象出分子是多么小，組成物質(zhì)的分子的數(shù)量是多么大！

小結(jié)1：常見的物質(zhì)是由大量分子組成的，分子間有空隙。

（設(shè)計意圖：通過“選擇一種模型”的活動，建構(gòu)微粒模型，知道分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小單元，對分子大小有一定的感性認(rèn)識。微粒模型建立后，再分三個層次處理，初步形成分子模型：出示“光學(xué)顯微鏡下看到的微小細(xì)胞”及“電子顯微鏡下的碳化硅分子結(jié)構(gòu)圖”，進(jìn)一步證實微粒模型;給出“分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微?！钡慕Y(jié)論，明確本課所認(rèn)識的微粒;估算一塊邊長為1cm的方糖由多少個糖分子組成，從而想象分子是多么小，組成物質(zhì)分子的數(shù)量是多么大。整個模塊，體現(xiàn)“基于現(xiàn)象提出模型的猜想，再收集證據(jù)檢驗猜想”的研究方法。）

模塊2：分子的運動。

教師：在“物體的運動”一章的學(xué)習(xí)中，我們了解到“無論微觀粒子，還是宇宙中的天體，都在不停地運動著。

問題3：分子會運動嗎？你的猜想是什么？哪些證據(jù)支持你的猜想？

活動2：收集分子運動的證據(jù)。

教師：美味佳肴擺在我們面前，香氣撲鼻。生活中，還有哪些類似的場景？花香、香水味……

游戲：蒙上眼睛，猜猜瓶中裝的是什么液體？（白醋、酒精、水）

體驗：接著，在紙上涂少量酒精，很快變干，同時聞到酒精的味道。這說明什么？

實驗1：紅墨水在水中散開。

實驗2：在兩張白紙上各鋪一張復(fù)寫紙，分別用裝了熱水和冷水的玻璃杯壓在復(fù)寫紙上。一段時間后，觀察白紙上的印痕。

評估2：通過以上現(xiàn)象，你發(fā)現(xiàn)了什么？你得出什么結(jié)論？生活中還有哪些證據(jù)支持你的猜想？

擴散：不同的物質(zhì)在相互接觸時，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。（視頻）

小結(jié)2：分子處在永不停息的無規(guī)則運動中。

（設(shè)計意圖：由學(xué)生所熟知的聞味道、紅墨水散開，再到陌生的、需要模型認(rèn)知的固體擴散，體現(xiàn)了科學(xué)思維的進(jìn)階。設(shè)計即時性評估活動，有利于學(xué)生運用觀點解釋現(xiàn)象，并不斷完善模型，豐富分子動理論，從而實現(xiàn)在評價中學(xué)習(xí)。）

模塊3：分子間的相互作用。

教師：既然分子間有空隙，而且分子又是運動的，那么為什么我們看到的物體卻沒有散開？

活動3：收集分子間存在吸引力的證據(jù)。

實驗1：將兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓，它們會粘在一起嗎？試著在鉛塊下方掛鉤碼，看看能否輕易地將兩個鉛塊拉開？

實驗2：將帶棉線的鐵絲圈從肥皂水中取出，戳破一側(cè)的水膜，你看到什么現(xiàn)象？

評估3：以上現(xiàn)象證明了什么？

教師：既然分子間有空隙，而且存在吸引力，那么物體就很容易被壓縮。但事實上，固體和液體很難被壓縮，即便氣球也很難被壓縮到很小。

評估4：上述事實，又說明了什么？生活中還有哪些現(xiàn)象可以證明分子間存在相互作用？

小結(jié)3：分子間不僅存在吸引力，而且還存在排斥力。

（設(shè)計意圖：立足教材、重視實驗，將重點放在分子間存在吸引力上。吸引力和排斥力在呈現(xiàn)方式上存在差異：前者是實驗說明，再輔以證據(jù)支撐，先演示表面光滑的鉛塊緊壓后粘在一起，接著應(yīng)用分子間存在吸引力來解釋水膜的張力;分子間存在排斥力，則一邊理論探討，使模型自洽，一邊實例說明，加以支撐。）

模塊4：小結(jié)與評價。

（1）板書。

第七章從粒子到宇宙

一、走進(jìn)分子世界

（設(shè)計意圖：采用結(jié)構(gòu)式板書設(shè)計揭示知識從哪兒來，知識是什么。體現(xiàn)“現(xiàn)象—模型/猜想—理論”的探索過程，體會建模是一種非常重要的科學(xué)思維。）

（2）評價設(shè)計。

問題1：人們憑肉眼無法直接看到物質(zhì)內(nèi)部分子的微小結(jié)構(gòu)及所處的狀態(tài)。那么，我們是怎樣認(rèn)識分子動理論的？

問題2：生活中還有哪些現(xiàn)象，支持分子動理論？或可以用分子動理論解釋？

（設(shè)計意圖：指向目標(biāo)的評價設(shè)計，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。）

·點評·

本課充分體現(xiàn)了“核心素養(yǎng)—課程標(biāo)準(zhǔn)—單元設(shè)計—學(xué)習(xí)評價”的教學(xué)設(shè)計鏈環(huán)。展現(xiàn)了“現(xiàn)象—模型—理論”的探索過程。為廣大一線教師提供了一種將學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂中落實落地的有效途徑。

1.從單元設(shè)計到課時設(shè)計。

分子動理論是一級主題“物質(zhì)”下二級主題“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與物體的尺度”下的三級主題的內(nèi)容。執(zhí)教者分析課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，結(jié)合教材分析，明確了本節(jié)課的核心學(xué)習(xí)任務(wù)是“建構(gòu)描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的分子模型，了解分子動理論的基本觀點。”

2.物理觀念的建立與完善。

本節(jié)課需要建立的物理觀念是“物體是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，物質(zhì)由微粒組成”。教學(xué)活動中設(shè)計了大量體驗性活動與實驗，例如“用放大鏡觀察素描炭筆在紙上畫的線”“聞香識物”“肥皂膜吸引棉線”等。學(xué)生從一系列的表象中能發(fā)現(xiàn)問題，收集證據(jù)，交流評估，這些活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力，同時也為建立相應(yīng)的物理觀念提供了有效支撐。

3.問題鏈引動學(xué)生思維。

本堂課中，各模塊內(nèi)都設(shè)計了數(shù)個學(xué)習(xí)活動，各活動之間都存在著一定的邏輯關(guān)系，為了使學(xué)生的思維活動既連貫又不乏躍遷，將問題整合成具有內(nèi)在邏輯的問題鏈。通過問題鏈這種思維載體的設(shè)計，很好地解決了相關(guān)內(nèi)容的銜接與深化，使學(xué)生在觀察體驗相關(guān)活動之后，對相關(guān)內(nèi)容有更加深刻的思考，為學(xué)生自主建立和完善分子動理論提供了思維上的線索。

4.科學(xué)思維的有效培養(yǎng)。

科學(xué)思維可以分解為模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等。本節(jié)課的模塊1，就是以選擇一種模型作為主要活動內(nèi)容的。通過兩個實驗讓學(xué)生充分觀察與體驗，從而思考教材給出的三種模型中，哪一種可以解釋實驗中所觀察到的現(xiàn)象。在模塊2中，從學(xué)生所熟知的聞味道、紅墨水在水中散開逐步遷移至固體的擴散現(xiàn)象，復(fù)寫紙實驗成為知識遷移的有效媒介，不僅讓學(xué)生直觀感受了固體的擴散現(xiàn)象，同時進(jìn)一步驗證了溫度越高分子運動越劇烈的實驗結(jié)論。通過評估活動，培養(yǎng)了學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的能力。在模塊3中，將重點放在分子間存在引力的幾個實驗中，通過讓學(xué)生對酒精與水混合實驗的結(jié)論進(jìn)行科學(xué)推理，得到分子間存在斥力的結(jié)論。進(jìn)一步的實驗與評估，豐富和完善了分子動理論的內(nèi)涵。

綜上所述，本堂課培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的路徑，可以清晰地概括為：以單元統(tǒng)攝課時目標(biāo)、以活動架構(gòu)單元主題;以形成物理觀念為落腳點、以科學(xué)探究為手段、以發(fā)展科學(xué)思維為重點。

（點評人：許幫正）