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1、蘇教版高一年級化學《人類對原子結構的認識》的教學設計 07240209 劉超美 1. 設計思想 首先，以新課程標準為依據(jù)，以遵循學生的認知規(guī)律、培養(yǎng)學生熱愛科學的情感為前提，從“原子結構模型的演變”切入，“人類對原子結構的認識”通過創(chuàng)設問題情景學生閱讀自學發(fā)現(xiàn)問題從原子相對比較形象、在學生了解原子的質量基礎上，回顧上節(jié)課所涉及到的發(fā)展史，讓學生推測原子核的電性，并與電子比較質量相對大小，使學生主動參與原子核的組成、性質以及核素、同位素等概念的探討。 在教學中，通過認識道爾頓原子結構模型、湯姆生原子結構模型、盧瑟福原子結構模型、玻爾原子結構模型等幾種典型的原子結構模型，引導學生了解人類探

2、索原子結構的基本歷程，讓學生體會科學探究過程的艱難曲折。在這個基礎上學習有關原子構成的基礎知識，形成原子核外電子是分層排布的等初步概念。教學設計過程中可以采用學生自主討論的方法，多創(chuàng)設情景讓學生自主學習、自主得出結論。多利用多媒體手段給學生提供豐富多樣的素材，深入淺出地向學生介紹科學家對原子結構的最新認識成果。 培養(yǎng)學生學會從微觀角度思考問題的能力是本單元教學設計中的一個重點。在初中化學學習中，學生已經(jīng)積累了一定的化學基礎知識，了解了一些化學物質的宏觀性質和應用。在這個階段，我們必須通過本單元的教學，推動學生從物質的宏觀性質的學習和研究轉入從微觀角度分析研究問題，這是化學思維繼續(xù)提升的一個關

3、鍵，也是教學設計中的一個重點和難點。教學設計中要充分考慮學生的知識基礎，研究學生在學習過程中可能會遇到的障礙。 2教材分析 《課程標準》、《學科教學指導意見》對本課教學內容的要求。 《課程標準》的要求： (1)知道元素、核素的含義。查閱資料并討論：放射性元素、放射性同位素在能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、考古等方面的應用。 (2)知道化學科學的主要研究對象，了解20世紀化學發(fā)展的基本特征和21世紀化學的發(fā)展趨勢。查閱20世紀化學發(fā)展過程中重大事件的資料(或觀看錄像)，與同學交流討論。 (3)發(fā)展學習化學的興趣，樂于探究物質變化的奧秘，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧。 (4)

4、從科學家探索物質構成奧秘的史實中體會科學探究的過程和方法，增強學習化學的興趣。 《學科教學指導意見》基本要求：初步認識物質的微觀結構，知道元素、核素的涵義，了解原子核外電子的排布。從以下方面來實現(xiàn)： （1）.通過了解原子結構模型演變的歷史，體驗科學家探索原子結構的艱難過程，認識實驗、假說、模型等科學方法對化學研究的作用。 （2）了解部分典型元素原子結構的核外電子排布，并能用原子結構示意圖來表示。知道活潑金屬和非金屬原子在化學反應過程中通過電子得失使最外層達到穩(wěn)定結構的事實。通過氧化鎂的形成了解鎂與氧氣反應的本質。 發(fā)展要求：從氧化鎂的形成推知其它常見離子化合物的形成原因。 2．本課內

5、容的組成成分和在模塊學習中的地位和作用； （1）本課內容的組成成分 本節(jié)內容包括兩個部分：原子結構模型的演變和原子的構成。首先介紹原子結構模型的演變的基本歷程，了解部分典型元素原子結構的核外電子排布，進而重點討論鎂與氧氣反應的本質，結合原子的構成向學生介紹質子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)、核電荷數(shù)、質量數(shù)、核數(shù)、元素、同位素、相對原子質量等概念，并能加以區(qū)分。從前后聯(lián)系分析，先安排原子結構模型的演變，讓學生了解人類認識原子結構的歷程也可以提高學生學習原子結構知識的興趣。了解原子的構成，了解核素、同位素的概念，了解質子數(shù)、中子數(shù)和質量數(shù)之間的關系，了解原子核外電子分層排布、化學反應中原子外層電子排布的

6、變化是為后續(xù)單元、后續(xù)專題的學習打下理論基礎。 （2）在模塊學習中的地位和作用 1、首先，我省學生在初中科學課程中已經(jīng)學習掌握了原子結構模型的演變、原子的構成、同位素知識。另外，經(jīng)過前兩單元的學習，學生已經(jīng)認識到了化學世界物質的精彩紛呈，了解到研究物質的實驗方法的多種多樣。這些都為本節(jié)課的學習奠定了基礎。同時在有了這些知識基礎后，教材選擇了化學史中人類對原子認識的不斷深入、原子結構模型的不斷演變的過程引入原子結構的內容，這樣安排可以提高學生學習原子結構知識的興趣，水到渠成地把學生帶入完全的化學微觀世界，又為整個專題“化學家眼中的物質世界”作了恰到好處的詮釋。學習有關原子構成的基礎知識，了解

7、原子核外電子分層排布、化學反應中原子外層電子排布的變化為后續(xù)專題的學習打下理論基礎。 2．本專題第三單元介紹有關原子結構模型的演變和原子的構成等內容，以后在《化學2》中會系統(tǒng)介紹原子核外電子排布和元素周期表等知識。同時學習有關原子構成的基礎知識，了解原子核外電子分層排布、化學反應中原子外層電子排布的變化為后續(xù)專題的學習打下理論基礎。本節(jié)課的學習不僅有助于學生在《化學1》后三個專題的學習中能從原子結構的有關知識角度認識某些元素的化學性質和氧化還原反應等概念，而且體現(xiàn)了教育學原理中對知識結構的循序漸進和螺旋式上升的特點。 3學情分析 1．分析學生已有的認知水平和能力基礎； 學生在初中科學課

8、程中已經(jīng)學習掌握了原子結構模型的演變、原子的構成、同位素知識。另外，經(jīng)過前兩單元的學習，學生已經(jīng)認識到了化學世界物質的精彩紛呈，了解到研究物質的實驗方法的多種多樣，這些都為本單元的學習奠定了基礎。 初中科學中化學所占的比例不是很大，知識掌握比較好，學生的基礎也較好，但學生學習化學的興趣較高，具備一定的分析能力、理解能力，在課堂教學能與教師進行有效的“互動”，體現(xiàn)自己的主體作用。 2．分析學生學習本課可能遇到的困難和問題； （1）初步接觸微觀世界，對這些要掌握的概念不能很好的理解。 （2）知識遷移運用能力、發(fā)散思維能力還有待提高，解決實際問題的意識和能力不足。 （3）對夸克發(fā)現(xiàn)史等知識

9、不易看懂。 4.教學目標 知識與技能： ①掌握原子是由原子核和核外電子構成的，絕大多數(shù)原子核是由質子和中子構成的。知道同位數(shù)的概念和核素表示的符號。 ②了解鈉、鎂、氧等常見元素原子的核外電子分層排布的情況。知道原子在反應過程中常通過電子得失使最外層達到8或2電子穩(wěn)定結構的事實。通過氧化鎂的形成知道鎂與氧氣反應的本質。 過程與方法： 通過了解原子結構模型演變的歷史，體驗科學家探索原子結構的艱難過程，認識實驗、假說、模型等科學方法對化學研究的作用。 情感、態(tài)度與價值觀 知道化學科學的研究對象，了解化學學科發(fā)展的趨勢，學習科學家的探究精神。 5.教學重難點 重點：對質子數(shù)、中子數(shù)

10、、電子數(shù)、核電荷數(shù)、質量數(shù)、核數(shù)、元素、同位素、相對原子質量等概念的理解。 難點：質子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)、核電荷數(shù)、質量數(shù)間的相互關系及結構與性質的大致關系。 6教學方法 啟發(fā)式教學法、討論法，采用誘思探究教學法，通過聯(lián)想質疑實驗探究學生分組討論以及對表中數(shù)據(jù)的分析促進學生學習能力的全面發(fā)展。 7.課前準備 1．學生的學習準備； 準備化學I教材、筆記本。 2．教師的教學準備； 搜集相關新聞、圖片、音像資料并結合教學設計制作成多媒體課件。 教具準備 flash動畫設計、PowerPoint 多媒體課件 8.教學過程 [創(chuàng)設情境，導入新課] [引言]：水是由什么微粒構成

11、的？ [學生回答]：分子 [提出問題]：是不是所有物質都是由分子組成的呢？ [展示圖片]：Cu、食鹽 [教師講述]：很多化學物質都是由三種微觀粒子構成的。而分子又是由什么構成的（原子），離子又是帶電的原子或原子團，所以有了對原子結構的認識就可以更好探索物質的組成、結構、性質及應用。原子大家熟悉嗎？假如你是科學家,如何研究原子結構?伴隨多媒體介紹人類對原子的認識和探索,已經(jīng)歷了2500多年的漫長歷史，并且科學家為了使微觀粒子形象化、具體化，用原子模型來表示原子，在初中大家已經(jīng)了解到構建模型常常是幫助人們認識和理解一些不能直接觀察到的事物?？茖W家研究原子也是先建立原子模型，并且做了大量的實

12、驗，不斷來完善、修正模型。今天這節(jié)課我們就一起來討論原子結構模型的演變。 [交流與討論]：請大家回憶初中學過的知識及閱讀教材P26-27的短文， 針對下列幾個問題分組討論： 1、人類對原子結構的認識經(jīng)歷了哪幾種模型的演變？ 2、電子最早是由哪一位科學家發(fā)現(xiàn)？當時他提出的原子結構模型怎么樣？ 3、盧瑟福是如何探索原子結構的？ 4、波爾的原子結構模型主要解釋了什么問題？ 5、從原子結構模型的演變歷史中你能得到什么啟迪？ [學生匯報]：1、學生匯報上述的討論題 [學生匯報]：2、從原子結構模型的演變歷史中得到什么啟迪呢？ 1湯姆生提出的“葡萄干面包式”的原子結構模型是從陰極射線

13、實驗中發(fā)現(xiàn)電子為起點的，盧瑟福根據(jù)ａ粒子散射實驗提出帶核的原子結構模型等等，所以原子構模型的每一次演變，都是從科學家實驗開始的。是以實驗事實為依托的。 2大家有沒有發(fā)現(xiàn)，每一種新模型的出現(xiàn)，都經(jīng)過較長的時間，特別是從道爾頓到湯姆生原子結構模型的演變，將近100年，說明科學探索的過程很艱辛。（科學研究的道路不是一馬平川） 3原子結構模型的演變告訴我們科學研究、科學發(fā)現(xiàn)是無止境的，每建立一種新的原子結構模型，人類對原子結構認識就深入一層，現(xiàn)在可以用掃描遂道顯微鏡可以看到單個的原子。（播放視頻）人類對原子結構的研究發(fā)展到今天還沒有停止，還在不斷的深入。當然給我們的啟迪不止這些，就不一一講了。

14、 4從原子結構模型的演變歷史中大家對原子結構了解了多少？ 【學生總結,老師補充】我們可以發(fā)現(xiàn)人類對物質世界的認識，都是在假設—實驗—驗證—再假設—再實驗…的不斷深入的基礎上,對原子結構的認識也是如此. （培養(yǎng)學生懂得物質世界是在不斷探究中前進的意識） 現(xiàn)代原子結構理論認為:對于多電子原子,可以近似認為原子核外電子是分層排布的;在化學反應中,原子核不發(fā)生變化,但原子的最外層電子會發(fā)生變化.人們對原子結構的認識過程,充分說明了人類知識自然的螺旋式上升的規(guī)律. 【過渡】我們通過用原子結構示意圖來表示原子核外電子排布。 核外電子是分層排布的。 [教師講述]：為了書寫方便和形象。鎂原子的電子

15、排布采用這種形式來表示，（在黑板上示范） 這種表示方法把它稱為原子結構示意圖，學生練Na 、Al 、N、Cl。（培養(yǎng)學生不畏艱辛的探索精神） [過渡]：通過剛才的分析，大家知道稀有氣體原子核外電子排布達到穩(wěn)定結構，很難與其它物質發(fā)生反應，那么活潑金屬、活潑非金屬最外層無達到穩(wěn)定結構，他們碰撞在一起會怎么樣呢？ 【總結歸納】 在初中化學中，我們知道：化學反應中原子核未發(fā)生變化，但原子的最外層電子數(shù)可能會發(fā)生變化，鎂原子、氧原子在形成氧化鎂的反應過程中形成了與氖原子具有相同核外電子排布的Mg2+和O2-，達到穩(wěn)定結構。請同學們根據(jù)P28“問題解決”討論金屬元素和非金屬元素的化合價與其在反應

16、中失去或得到電子的數(shù)目之間是否存在一定的關系？并將討論結果填入表1-6中。你能得出什么結論？ 【老師總結】元素化合價與得失電子數(shù)目的關系： 1、金屬元素為正化合價，失去電子的數(shù)目即為化合價的數(shù)值。 2、非金屬元素既可以為正化合價也可以為負化合價，活潑非金屬元素的最低負化合價的數(shù)值即為得到電子的數(shù)目。 元素化合價與最外層電子數(shù)目的關系： 1、金屬元素（如鈉、鎂、鋁）的化合價等于其最外層電子數(shù)。 2、非金屬元素（如氯、溴、碘、氧）的負價的絕對值等于8-最外層電子數(shù)。 原子的構成 [教師活動]原子是由原子核和核外電子構成的，絕大多數(shù)原子的原子核由質子和中子構成。

17、質子、中子和電子是構成原子的三種粒子，這三種粒子的質量大小、帶電荷情況等方面有什么差異?請同學們運用教材表中的數(shù)據(jù)進行比較。同時多媒體課件展示氦原子的構成。要求學生觀察ɑ粒子運動軌跡的變化。思考：與葡萄干蛋糕模型進行的預測對比。 【引導】比較教材表中質子、中子和電子的質量和電量的數(shù)據(jù)。 閱讀教材注釋，理解c-12原子的構成、相對質量的含義，并計算表中質子、中子和電子的相對質量，比較你的結果跟表中是否一致。 [學生活動]學生計算后得出的結果與表中的數(shù)據(jù)基本一致。 結論:①原子存在原子核和核外電子②原子核體積很小③但原子核質量很大④原子核帶正電。 [教師活動]教師追問：你認為原子的質量

18、集中在原子核上還是原子核外?為什么?相對于整個原子來說，原子核外某個電子的質量能否忽略不計?據(jù)報道，國外某研究所已發(fā)現(xiàn)了114號元素的原子，這種原子的核外共有114個電子，你認為在計算該原子的質量時能否把114個電子都忽略不計? [學生活動]學生展開討論，大部分學生很快就得出結論：相對于原子來說，原子核外某個電子的質量可以忽略不計。能否將114號元素原子中的114個電子都忽略不計，學生之間會展開爭論。有的同學會經(jīng)過計算，最后得出也能忽略不計的結論。 [教師活動]教師提問：請某位同學來總結一下有關原子的質量與質子、中子、電子的質量之間的關系。(若這位同學不能完整總結出來，再請另一位同學來補

19、充) [學生活動]被提問的同學回答：原子的質量集中在原子核上，核外電子的質量可以忽略不計，質子跟中子的質量基本相等。 [教師活動]教師提問：請同學們比較一下質子、中子、電子帶電荷情況，看看你能得出什么結論?氫、鈉、氯、氦、氖、氬等原子都是顯電中性，由此你能得出什么結論? [學生活動]學生回答：中子不帶電、質子帶正電荷、電子帶負電荷。原子顯電中性，說明每種原子中核內的質子數(shù)跟原子核外的電子數(shù)相等。 [教師活動]教師總結：根據(jù)剛才同學們的研究，大家已獲得一些共同的認識?？偨Y起來主要有以下幾點：原子的質量集中在原子核上，原子的質量大小由原子核中的質子數(shù)和中子數(shù)決定；由于原子顯電中性，所

20、以原子核內的質子數(shù)跟核外的電子數(shù)相等。 請同學們與座位邊上的同學進行自我組合形成小組，完成教材中“交流與討論”。結束后請每組同學推選一個代表發(fā)言，匯報討論結果。 [學生活動]學生查閱資料，進行討論。有的小組會提出一些問題，如：什么是質量數(shù)? [教師活動]對于這些問題，由于難度不大，教師不一定要直接回答，可以讓學生之間經(jīng)過交流后自己解決。小組代表匯報討論結果。教師還可以根據(jù)當時的教學活動情況和學生的個別差異再適當補充一些實例，讓學生分析研究。在這個基礎上，就為學生在后續(xù)學習中理解“同位素”、“核素”等基本概念打下了基礎。 【討論交流】展示交流研討組成原子各微粒質量、相對質量、電

21、量、電荷等數(shù)據(jù)，學生分組討論，代表發(fā)言總結結論：核電荷數(shù)=質子數(shù)=核外電子數(shù)（中性原子） 【過渡】如果我們想準確的表示一種核素的組成，該怎樣書寫呢？今天大家一起來學習一種新的表示方法。原子組成的方法為 ，其中X為元素符號，A為質量數(shù)，Z為質子。 【討論】元素X左上、左下、右上、右下四個角標以及正上方頂部的數(shù)字的含義 【歸納回答】1、左上：代表質量數(shù) 2、左下：代表核電荷數(shù)（質子數(shù)） 3、右上：代表離子所帶的電荷數(shù) 4、右下：代表原子個數(shù) 5、正上放頂部：代表化合價 【討論后交流回答】原子中各粒子的作用： （1）原子核：幾乎集中原子的全部質量，但其體積卻只占整個原子體積

22、約千億分之一。其中的質子，電子通過強相互作用集合在一起，使原子核十分“堅固”，在化學反應時不會發(fā)生變化。另外原子核中蘊含著巨大的能量——原子能（即核能） （2）質子：帶1個單位正電荷，質子數(shù)決定了元素的種類。 （3）中子：不帶電荷，中子數(shù)決定原子的種類。 （4）電子：帶一個單位負電荷。它與原子的化學性質密切相關，特別是最外層電子數(shù)及排布決定了原子的化學性質。如：最外層電子數(shù)≥4，一般為非金屬元素，易得電子，難失電子，最外層電子層≤3，一般為金屬元素，易失電子，難得電子。最外層電子等于8時，一般不易失得電子，性質不活潑，如稀有氣體。 【過渡】問題提出： 1. 原子的質數(shù)如何定義？它與原

23、子核、質子、中子和電子的質量或數(shù)目關系又如何？ 2. 如何求中子數(shù)N？ 【學生活動】理解X、Z、A、N的含義，練習并鞏固原子組成的表示方法。 【問題提出】1 .如何用 表示氕、氘、氚三種原子的組成？ 2.比較上述三種符號，氫元素的三種原子有什么異同？ 3.核素、同位素是怎么定義的？ 4.同位素有哪些常見應用？ 【學生活動】 1.閱讀教材第31頁第一自然段核素的定義。 2討論并完成第33頁“練習與實踐5” 3小組交換查詢材料。傾聽、理解 【投影】元素與同位素的區(qū)別和聯(lián)系（表1）：四種相對原子質量的概念： 【課堂小結】 人類對原子結構的認識 原子 同位素、核

24、素 物質的性質是由其構決定的 質子、中子、電子 質子數(shù)+中子數(shù)=質量數(shù) 9.板書設計 一．.原子結構的演變 2.Mg核外電子排布 3、元素化合價與得失電子關系；元素化合價與最外層電子數(shù)目的關系 活潑金屬元素的化合價=其失去電子的數(shù)目=原子最外層電子數(shù) 活潑非金屬元素的最低負化合價的絕對值=其得到電子的數(shù)目=8-最外層電子數(shù) 二原子的構成 一.. 中子（不帶電） 原子核 質子（帶正電） 一個質子帶一個單位正電荷 原子 核外電子 （帶負電） 一個電子帶一個單位負電荷 一個原子中：質子數(shù)=電子數(shù)=核電荷數(shù) 一個離子所帶的電荷=質子數(shù)—核外電子數(shù) 2.質量數(shù)：用符號 表示。中子數(shù)規(guī)定用符號N表示，X表示某種元素符號 質量關系：質量數(shù)（A）=質子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N） 二、1.元素：質子數(shù)相同的同一類原子的總稱。 2.核素：具有一定質子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。 3 .同位素：質子數(shù)相同，質量數(shù)（或中子數(shù)）不同的核素之間的互稱