资源简介

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2.4跨学科实践活动
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一、基础信息
（一）核心基础信息
项目 内容
课题 科粤版（2024）初中化学九年级上册 2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型
课时 1 课时（45 分钟）
授课年级 九年级
课型 跨学科实践课
授课教师
授课时间
（二）课标要求
结合科学史与实验探究，认识水的元素组成与微观构成，建立元素观与微粒观；
通过分子模型制作，理解化学变化的微观本质，发展宏观辨识与微观探析能力；
经历完整的科学探究过程，体会科学发展的历程与方法，树立科学探究意识。
二、教学设计依据
（一）教材分析
本节是第二章的跨学科实践内容，是学生建立 “物质组成与构成” 认知的重要实践载体。内容融合化学史、实验探究、模型制作三大板块，既承接了前文元素、分子、原子的基础概念，又通过电解水实验、分子模型搭建将宏观现象与微观本质建立关联，同时渗透物理电学、手工创作等跨学科内容，帮助学生形成 “宏观 - 微观 - 符号” 的化学思维方式，也为后续化学式、化学方程式的学习奠定基础。
（二）学情分析
知识基础：九年级学生已初步掌握元素、分子、原子的基本概念，具备简单实验操作能力，对氢气、氧气的性质有初步了解。
能力特点：学生对科学故事、动手实验与模型制作兴趣较高，但将宏观实验现象与微观粒子变化建立关联的能力较弱，对科学史中不同科学家的观点差异理解存在难度。
认知规律：学生更易接受直观的实验现象与具象的模型展示，教学中需结合实验、模型、史料多维度呈现，帮助学生完成从感性到理性的认知升级。
三、教学目标与重难点
（一）教学目标
化学观念：知道水由氢、氧两种元素组成，水分子由氢原子和氧原子构成；明确化学反应前后元素、原子种类不变，分子种类改变。
科学思维：能依据实验现象推理水的组成，学会用宏观结合微观的视角分析化学变化。
科学探究与实践：规范完成电解水实验，动手制作分子模型，提升实验操作与实践探究能力。
科学态度与责任：感受科学家钻研探索的科学精神，树立保护水资源的意识。
（二）教学重难点
教学重点
水组成的科学探索历程，电解水实验的操作、现象与结论；
电解水的微观变化本质，分子模型的制作与演示。
教学难点
结合证据推理水的组成，建立宏观现象与微观粒子变化的联系；
理解道尔顿、盖 - 吕萨克、阿伏伽德罗观点的差异，体会分子学说的科学性。
四、教学准备
多媒体资源：水组成科学史时间轴课件、电解水实验规范操作视频、分子微观变化示意图；
实验用品：水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液（或稀硫酸）；
实践材料：不同颜色橡皮泥（区分原子种类）、牙签、分子模型任务单；
学习资料：电解水实验报告单、随堂练习题单。
五、教学过程设计
（一）新课导入（3 分钟）
结合生活中水的用途提问：“我们每天都接触水，大家有没有想过，水到底是由什么组成的？”
讲述：从古代的五行说、元素论，到近代科学家的反复实验，人类花了上千年才揭开水的组成之谜。今天我们就沿着科学家的足迹，通过实验探究和模型制作，全方位认识水的组成与构成。由此导入课题。
（二）活动一：重走科学路 —— 水组成的探索历程（10 分钟）
梳理科学发展时间轴
展示探索时间轴，引导学生梳理关键节点：古代朴素元素观→18 世纪普里斯特利、卡文迪什发现氢气燃烧生成水→拉瓦锡通过铁与水蒸气实验分解水→19 世纪道尔顿原子论、盖 - 吕萨克气体体积定律、阿伏伽德罗分子学说。
核心实验分析
普里斯特利、卡文迪什实验：将 “可燃空气（氢气）” 与 “脱燃素空气（氧气）” 混合点燃，发现有水生成；
拉瓦锡实验：水蒸气通过红热铁管，收集到 “可燃空气（氢气）”；
组织讨论：结合两个实验，依据化学反应前后元素种类不变，推理水的元素组成。
师生共同总结：水由氢元素和氧元素组成。
观点辨析
展示道尔顿、盖 - 吕萨克、阿伏伽德罗对氢气与氧气反应的不同解释，引导学生对比分析：道尔顿认为原子是化学变化中的最小粒子，盖 - 吕萨克发现气体化合体积规律，阿伏伽德罗提出分子学说，初步体会分子学说的合理性。
（三）活动二：实验探究 —— 电解水验证水的组成（15 分钟）
实验介绍
展示水电解器装置，说明实验原理：
说明水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸的目的是增强导电性。
实验操作与现象观察
教师演示（或分组实验），引导学生观察记录：
① 通电后，两个电极表面均产生气泡，管内液面下降；
② 电解后，负极与正极产生气体的体积比约为 2:1。
生成物检验
负极气体：打开活塞，用燃着的木条点燃，在火焰上方罩干冷烧杯，观察到淡蓝色火焰，烧杯内壁出现小水珠，证明是氢气；
正极气体：打开活塞，用燃着的木条靠近，木条燃烧更旺，证明是氧气。
结论与反思
得出结论：水在通电条件下分解生成氢气和氧气，证明水由氢元素和氧元素组成；
讨论辨析：电解水和煮沸水都有气泡产生，本质有什么不同？
明确：电解水生成新物质，属于化学变化；煮沸水是水由液态变为气态，属于物理变化。
（四）活动三：模型建构 —— 电解水的微观变化（12 分钟）
分子模型制作
发放橡皮泥、牙签，明确颜色对应：氢原子、氧原子；指导学生制作氢分子、氧分子、水分子模型，要求至少制作 6 个水分子模型。
微观过程演示
引导学生拆分水分子模型，将原子重新组合成氢分子和氧分子，分别用 2 个、4 个、6 个水分子进行演示，观察并总结：
拆分后氢原子、氧原子的个数比始终为 2:1；
重新组合后，水分子、氢分子、氧分子的个数比恒为 2:2:1。
讨论总结
组织讨论：化学变化中，分子、原子、元素的种类是否改变？化学变化的微观实质是什么？
师生共同总结：化学变化中，原子的种类和数目不变，分子种类一定改变，元素种类不变；微观实质是分子分裂为原子，原子重新组合成新的分子。
模型分类
引导学生将制作的分子模型分为单质、化合物、氧化物三类，巩固物质分类的概念。
（五）课堂小结与作业布置（5 分钟）
课堂小结
梳理探究物质组成的一般思路：通过化合实验或分解实验，结合元素守恒推理物质的元素组成；通过模型建构认识物质的微观构成。
作业布置
完成电解水实验报告单；
完善分子模型，尝试用模型演示氢气燃烧的微观过程；
小组筹备 “水分子漫游记” 情景剧脚本。
六、板书设计
2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型
一、水组成的科学探索
化合实验：氢气 + 氧气→水
分解实验：水蒸气→氢气
结论：水由氢、氧元素组成
二、电解水实验
现象：正氧负氢，氢二氧一
原理：
结论：水由氢元素和氧元素组成
三、微观本质
化学变化：分子分裂→原子重新组合→新分子
规律：原子种类、数目不变；分子种类改变
七、教学评价与反思
（一）教学评价
过程性评价
课堂表现：通过科学史讨论、实验现象描述，评价学生的证据推理能力与表达能力；
实验操作：从操作规范性、现象观察记录两方面，评价学生的实验探究能力；
模型制作：从模型准确性、微观过程演示的合理性，评价学生的微观认知与实践能力。
终结性评价
通过随堂练习检测学生对水的组成、电解水现象、微观本质的掌握情况，及时反馈知识漏洞。
（二）教学反思
成功之处
以科学史串联课堂，结合实验与模型制作，兼顾知识性与趣味性，符合跨学科实践课的特点；通过宏观实验到微观模型的递进，帮助学生建立宏微结合的化学思维，落实核心素养。
不足之处
部分学生对科学史中三位科学家的观点差异理解不够深入；分组实验时，部分小组气体检验操作不够规范，需加强指导。
改进措施
课后推送科学史拓展阅读资料，深化学生对原子论与分子学说的理解；下次教学中提前梳理实验操作要点，增加实验预演环节，保障实验效果。

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