化学史在化学学中的应用——以原子结构模型的演变为例.docxVIP

基于HPS的化学教学提高学生核心素养——以《原子结构模型的演变》为例摘要：本文以《原子结构模型的演变》一课为例，将化学史应用于化学课堂教学中，并从证据推理与模型认知、实验探究与创新意识这两个方面介绍本案例在帮助学生提高化学核心素养上的作用。关键词：化学史；教学设计；化学核心素养1 教材分析《原子结构模型的演变》选自苏教版高中化学必修1专题1第三单元的第1课时。在教材中，本节课开头用一句话“人类对原子结构的认识是逐渐深入的，每前进一步，都建立在实验研究的基础之上。”概括了人类认识原子结构的过程特点，并指出“科学实验是揭示原子结构奥秘的重要手段。”可见，本课内容充分强调了科学实验的重要性。本节课的所有内容都在“交流与讨论”栏目中呈现，主要从“道尔顿——汤姆生——卢瑟福——玻尔——量子力学”五个阶段来介绍原子结构模型的演变过程。教材中只是简单罗列了这五个阶段对应的科学家为人类对原子结构模型的认识所做出的贡献，缺少阶段之间的过渡。2 学情分析学生在初中时已经初步学习了原子结构，知道原子的基本构成、拉瓦锡发现氧气、卢瑟福α粒子轰击金箔实验、电子扫描隧道显微镜等，有了足够的知识储备，为深入探究原子结构的具体发展做好了充分的准备并对其充满了好奇。因此，教师在讲授本课内容时要在教材的基础上深入理解和挖掘相关知识，使隐性知识显性化以满足学生对知识的探索欲望，帮助学生提高化学核心素养。3教学现状尽管教材在编排上强调了科学实验的重要性，也在原子结构模型演变的各个阶段有所体现，然而如果止步于此，那么学生对于科学实验研究方法的认识依旧是支离破碎的。由于教材中显性资源不足及教师本身相关知识的匮乏，导致本节课往往与后续原子核外电子排布合并作为一节课，匆匆带过，无法满足学生的求知欲望，更别说领悟到科学研究的一般方法以及得到化学核心素养的提升。4 教学过程设计本文在做上述分析后，对《原子结构模型的演变》设计了如下教学过程：[古人的智慧]“一尺之锤，日取其半，万世不竭。”——《庄子?外篇?至乐第十八》[释义]一尺长的木棒，每天截取其中一半，永远也取不完。[引导]从这句古文中我们可以发现庄子在思考以下问题：物质是否无限可分？组成物质的最小微粒是什么？[原子的提出]古希腊著名哲学家德谟克利特的原子论：“感觉上，存在的是缤纷的色彩、浓郁的芬芳、深深的苦痛，但实际上，存在的是原子和空间。”德谟克利特是最早提出原子一词的哲学家，他认为物质是由不可分割的微粒原子构成的。[过渡]从古希腊距今已有千年，那么在这千年之后的现代意义上的原子又是什么呢？[引导]请同学们打开课本27页，以“交流与讨论”栏目中的图1-22为线索快速阅读原子结构模型的演变，大约2min。[资料卡1]1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说：（1）所有物质都是由不可分割的原子构成；（2）同种元素的原子其质量、大小、性质相同，不同元素的原子质量、大小、性质不同；（3）不同元素的原子通过钩子相互结合成化合物；（4）在化学反应中，原子既不会产生或消失，也不会改变，原子的种类和数目保持不变。[过渡]道尔顿根据自己对原子的认识，提出了实心球模型。自此近一百年的时间里，人们都认为原子不可分割。那么，同学们知道是谁打破了这个神话吗？[学生]汤姆生。[资料卡2]1859年，德国物理学家普吕克尔利用经过改进了的盖斯勒管，进行了一系列气体的真空放电实验。实验时，发现在阴极能发出一种射线，称为“阴极射线”。1897年，汤姆生在研究这种“阴极射线”的时候，发现并证实了原子中电子的存在。[思考]同学们，如果你是汤姆生，发现了原子中存在电子，你会对原子结构模型做出怎样的修正呢？[提示]电子带负电，原子呈电中性。[学生]原子内部应该含有带正电荷的物质中和电子的负电性。[过渡]非常好！同学们的想法与当时汤姆生的猜测相一致。[资料卡3]汤姆生认为：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，就像葡萄干镶嵌在面包中一样，中和了电荷，从而形成了中性原子。1987年，汤姆生根据自己对原子的理解，将道尔顿的实心球模型修正为葡萄干面包式的原子结构模型。[过渡]汤姆生提出的葡萄干面包式原子结构模型为人类认识原子做出了巨大的贡献，为人们开始探索原子内部结构拉开了序幕。显然，人们对原子结构的探索并没有止步于此，人们接着思考，发现了葡萄干面包式模型存在的缺陷：既然在原子中同时存在带正电和带负电的粒子，它们为什么不电性中和呢？要解决这个问题的话，就必须打入原子内部去一探究竟，那么怎么进去呢？谁有这么大本事？[学生]卢瑟福。[视频]卢瑟福α粒子轰击金箔的实验。[资料卡4]α粒子散射实验现象：（1）绝大多数α粒子不发生偏转；（2）少数α粒子大角度偏转；（3）个别α粒子出现反弹。实验结果大大出乎卢瑟福的意料，他说：“它的难以置信就好比你对一张纸射出一发