《人类对原子结构的认识》教学设计

苏教版化学必修1专题1第3单元《人类对原子结构的认识》教学设计云霄一中何少华一、教学设计思路根据布鲁纳的结构主义教学理论，学生应积极主动地构建自己的知识结构，亲自探索或“发现”应得出的结论或规律性知识，并发展他们发现学习的能力。依据这一理论，在教学过程中，充分体现学生作为学习者的主体地位，在原子结构的模型演变史中，设计由学生自主阅读、探索、归纳的教学过程，让学生自己积极主动的去发掘课本中知识点之间的关系并能自己做出总结。“作为教师，教学的目的不仅仅是使学生掌握知识，更重要的是教会学生学习的方法，使学生由‘学会’变为‘会学’”。所以在以氧化镁的形成过程为例从原子核外电子得失情况分析发生化学反应的本质时，循循诱导，并最终由学生自己得出结论，教会学生探索规律的方法。创新学习理论提出人要在急剧变化和发展的社会中生存发展，不仅在于学习已有的知识经验，即维持性学习，更要重视面向未来发展需要，在解决自己面临的新的问题中进行的创新性学习。本课教学从科学家探索物质构成奥秘的史实中让学生体会科学探究的过程与方法，在了解了化学学科发展的趋势，学习了科学家的探究精神之后，培养起学生创新学习的意识。我们现在培养的学生都将在信息化社会里寻求生存和发展，如果学生在学校教育阶段里没有能够培养对知识不断探索和创新的欲望，没有形成一种科学思维的习惯和能力，将很难在今后踏入社会的过程中得到补偿。因此课堂教育不仅仅要使学生学会知识，更要通过知识的学习，使学生形成对知识的浓厚兴趣和进一步发展的愿望，并获得一些思维方法，形成自主思考的习惯。二、学习任务分析1、《课程标准》、《学科教学指导意见》对本课教学内容的要求《课程标准》的要求：①知道化学科学的主要研究对象，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。②认识实验、假说、模型、比较、分类等科学方法对化学研究的作用。③知道元素、核素的涵义。④了解原子核外电子的排布。《学科教学指导意见》的基本要求：①通过了解原子结构模型演变的历史，体验科学家探索原子结构的艰难过程，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。②了解部分典型元素原子的核外电子排布，并能用原子结构示意图来表示。知道活泼金属和非金属原子在化学反应过程中通过电子得失使最外层达到稳定结构的事实。通过氧化镁的形成了解镁与氧气反应的本质。2、本课内容的组成成分和在模块学习中的地位和作用（1）本课内容的组成成分本节教材包括三部分内容：原子结构模型的演变、原子核外电子排布和原子核的组成。在原子结构模型的演变中主要介绍了几种典型的原子结构模型和代表科学家，并引出原子核外电子排布，在这块内容中，首先给出了几种常见原子的核外电子排布，并介绍了原子结构示意图，然后以氧化镁的形成过程为例介绍了发生化学反应的本质，在此基础上归纳出化学反应中原子得失电子的情况。在原子核的组成中，先提出了原子核是由质子、中子构成，后介绍了原子核中各微粒之间的关系以及质量数的概念和原子组成的表示形式，最后介绍了核素、同位素等概念，同位素的应用以拓展视野的方式展示。（2）在模块学习中的地位和作用本节内容编排在苏教版化学必修1专题一第三单元。经过前两个单元的学习，学生已经认识到了缤纷的化学世界，也了解到了研究物质的实验方法是多种多样的。在这样的知识基础上，本节教材通过化学史中人们对原子结构模型的不断探究和演变的过程引入原子结构内容，是本专题学习的一个终结和升华，将学生逐步带入一个完全的化学微观世界，充分诠释了本专题的主题“化学家眼中的物质世界”。在化学研究过程中，要研究物质的宏观性质，就必须到微观世界去寻找原因，必须从微观粒子入手才能更好地加以理解。因此只有了解了原子的结构，才可以了解分子和离子的结构，才可以深入地认识物质的组成和结构，了解化学变化的规律。由此可见，本节内容在整个高中化学学习中具有举足轻重的地位。另一方面，本专题的学习是《化学2》中系统学习原子核外电子排布和元素周期表等知识的基础，并且有助于学生在《化学1》后三个专题的学习中能从原子结构的有关知识角度认识某些元素的化学性质和氧化还原反应等概念，体现了知识结构的循序渐进和螺旋式上升的特点。教学重点：原子在化学反应中通过电子得失形成稳定结构的过程；构成原子的粒子间的关系及核素、同位素的概念。教学难点：镁和氧气发生化学反应的本质；对构成原子的粒子间的相互关系及结构与性质的关系的理解；元素、核素、同位素之间的关系及概念的区别。三、学习者分析1、分析学生已有的认知水平和能力基础在初中阶段，学生已经有了对原子结构的认识，对几种常见的原子结构模型，原子核外电子排布和原子核的组成，同位素的概念等知识都有了一定的了解，所以本单元内容是在原有的基础上的一种拓展和加深。在前面的学习中，学生已经逐步培养起了对化学学科的兴趣和认识，也了解到了研究物质的实验方法是多种多样的。这都为本节课学生对新的知识点的学习奠定了基础，有助于学生从电子得失的角度理解化学反应的本质，掌握质量数、核素等新的概念。我校属于重点中学，学生学习基础较好，对初中已接触过的知识学习的比较扎实，所以对本节大部分内容的学习都是在已有基础上的巩固和加深、拓展，对于课堂上的很多问题都能快速说出答案，并且学生的理解能力、接受能力、知识的迁移能力也较强，能在课堂上形成较好的互动。2、分析学生学习本课可能遇到的困难和问题⑴学生自主学习能力不足，自主阅读中可能还存在各种问题。⑵对知识的归纳、整理和迁移能力尚还欠缺。四、教学目标1、知识与技能：（1）通过原子结构模型演变历史的学习，知道每个阶段的代表人物及主要理论。（2）掌握钠、镁、铝、氧、氯等常见元素的原子的核外电子排布情况，知道这类原子在化学反应中常通过电子的得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。（3）通过氧化镁的形成知道镁与氧气发生化学反应的本质。（4）知道原子的构成，懂得质量数和元素符号的表示法，掌握构成原子的粒子间的关系。（5）知道同位素和核素的概念，掌握常见同位素。2、过程与方法：（1）通过学习原子结构模型演变的历史，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的重要作用。3、情感态度与价值观：（1）从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程与方法，知道化学学科发展的趋势，学习科学家的探究精神。（2）通过学习原子结构模型的演变，体会科学探索的艰辛和无止境，进一步培养学习化学的兴趣。五、课前准备1、教师的教学准备搜集相关图片、资料并结合教学设计制作成多媒体课件。六、教学过程【引入】在开始今天新的内容学习之前，先让我来考考大家一个生活中的常识性问题：我们平时洗了的衣服，为什么会晒干？【学生】水蒸发、水分子扩散。【教师】没错，衣服会晒干，是因为水蒸发掉了，而其本质就是水分子的扩散。这也就说明了一个问题，水是由什么微粒构成的？【学生】分子。【提问】水是由水分子构成的，那么，是不是所有物质都是由分子构成的呢？【多媒体演示】展示教材27页图1—21“物质的构成”图片。【教师】从图中，我们看到铜是由铜原子构成的，氯化钠是由氯离子和钠离子结合而成的，而水，我们刚刚已经提到了，是由氢、氧原子构成的水分子组成的。这里我们提到了构成物质的三种微粒：原子、分子、离子，而分子又是由原子构成的，离子又是带电的原子或原子团，而原子，则是大家都非常熟悉的一名词，但人类对原子的认识和探索已经历了2500多年的漫长历史，直到20世纪80年代，科学家用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子，才对原子结构有了进一步的认识，为什么人类早期对原子结构的探索如此艰难呢？下面，我们就来了解原子结构模型的演变过程。【板书】一、原子结构模型的演变【自主阅读】下面请同学们自主阅读教材27-28页“交流与讨论”中的内容，在阅读的过程中归纳：原子结构模型的演变有那几个阶段？每个阶段的代表人物是哪位科学家？其主要观点是什么？【学生】阅读教材内容，汇报上述论述题。【多媒体演示】原子结构模型的演变历史模型道尔顿汤姆生卢瑟福玻尔量子力学年代18031904191119131926依据元素化合时的质量比例的关系发现电子α粒子散射氢原子光谱近代科学实验主要内容原子是不可再分的实心小球葡萄干面包式含核模型行星轨道式原子模型量子力学【教师】1803年，道尔顿依据元素化合时的质量比例的关系提出原子是不可再分的实心小球；1904，汤姆生发现原子中存在电子，提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型；在这之后，卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核原子结构模型；而玻尔则在研究氢原子光谱时，引入了量子论观点，大胆提出了行星轨道式原子模型；20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律，提出必须用量子力学模型描述核外电子的运动。【板书】道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→量子力学【提问】在了解了原子模型结构的演变过程后，大家有什么启迪呢？【教师】从原子模型结构的演变历史，我们可以看出，汤姆生提出的“葡萄干面包式”的原子结构模型是从阴极射线实验中发现电子为起点的，卢瑟福根据α粒子散射实验提出带核的原子结构模型等等，所以原子结构模型的每一次演变，都是从科学家实验开始的，实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学科学发展的关键，而科学结论也都是以实验事实为依托的。此外，大家有没有发现，每一种新模型的出现，都经过较长的时间，特别是从道尔顿到汤姆生原子结构模型的演变，经历了将近100年的时间，说明科学探索的过程并不是一路平坦的，而是发展过程中曲折的继承、积累、突破，科学研究是无止境的。人类对原子结构的研究发展到今天还没有停止，还在不断的深入。当然，这一段历史给我们的启迪不止这些，就不一一讲了。【过渡】知道了原子结构模型的大体演变过程之后，我们不禁思考到了这样一个问题：常见元素原子的核外电子排布是怎样的呢？【板书】二、原子核外电子排布【提问】首先请大家回忆一下，原子是由什么构成的？【学生】原子是由原子核和核外电子构成的。【教师】没错，现在人们已经知道原子是由原子核与核外电子构成的，而除氢原子外，所有的原子都是有多个电子的，那么这些多个的核外电子是如何排布在原子核周围的呢？请同学们阅读教材29页图1—27几种原子的核外电子排布，看看核外电子的排布有没有什么规律？【学生】核外电子是分层排布的。【教师】没错，对于多电子原子，可以近似认为电子在原子核外是分层排布的。这在我们的初中阶段都已经学过了，那么，除此之外，同学们还发现了什么规律？既然是分层排布的，那每一层的电子数有什么规律吗？【学生】自主发言回答。【教师】我们可以从图中这六个原子的电子排布看出，它们的核外电子都是在最内层最多只排了2个电子，而第二层最多排了8个电子，第三层，最多也只可以排布8个电子。所以我们说这每一层的电子排布数也是有规律的，不是任意排布的，就像同学们围坐在一起时，每一层都已经放了规定数量的椅子，如果这一层的椅子已经被别的同学坐满了，那你就只能坐到外面一层空着的椅子上了。【过渡】同学们可能也已经发现了，如果用像图1—27这样的图来表示核外电子排布是很麻烦的，那我们有什么方法来简化表示原子的核外电子排布吗？为简便描述，我们引入原子结构示意图。【板书】1、原子结构示意图【多媒体演示】对应图1—27中六种原子的原子结构示意图【教师】我们以Mg原子为例，请大家对照书中Mg原子的核外电子排布，看一下大屏幕中的Mg的原子结构示意图，在画原子结构示意图的时候，我们就是这样用一个圆圈代表原子核，圈圈中写上原子的核电荷数，在这里氧的核电荷数是+12。而电子层则是用小半个圆圈表示，在中间写上这一电子层的电子数。对Mg来说，有三个电子层，从内向外的电子数依次是2、8、2。【板书】Mg【讲解】其中核电荷数前面的正号表示原子核带正电，而核外电子的第一层、第二层、第三层分别叫做K层、L层、M层。【板书】【练习】那么下面，就请同学们拿出纸笔，根据大屏幕上的1—18号元素的核外电子排布，写一下除了书上这几种元素以外的元素的原子结构示意图。写好后可以同桌之间相互校对一下。【多媒体演示】1—18号元素的核外电子排布【教师】写好之后请同学们跟大屏幕上给出的答案校对一下，看看原子结