在科学教学中融入科学史<br/>——以“原子结构的模型”为例

在科学教学中融入科学史
——以“原子结构的模型”为例

2017-12-07齐亚坤陈小明

教学月刊（中学版） 2017年31期

关键词：原子结构原子核原子

□齐亚坤陈小明

（杭州英特外国语学校，浙江杭州311122）

在科学教学中融入科学史
——以“原子结构的模型”为例

□齐亚坤陈小明

（杭州英特外国语学校，浙江杭州311122）

“原子结构的模型”是浙教版科学八下第二章的内容，因为其内容抽象，需要学生有较强的理解能力。在教学过程中尝试融入原子结构的模型建立的科学史，结合直观模型演示等教学方法，并通过让学生角色扮演、自己动手制作原子结构的模型图等方式，帮助学生理解知识的同时培养学生的逻辑思维能力和探究精神，体会质疑在科学发展中的重要性。

抽象思维；科学史；模型演示

一、教材地位及学情分析

“原子结构的模型”是浙教版初中《科学》八年级下册第二章第3节的内容，是七年级学过的物质的构成和物理性质、化学性质等知识的延伸，同时本节内容又为以后学习元素、化学式、化合价及化学方程式做了铺垫，因此本节课具有承上启下的作用。初中的学生处于具体形象思维的阶段，本节内容相对较为抽象，原子肉眼又不可见，远离学生生活，学生理解起来比较困难，但学生在前面学习了模型、符号及物质与微观粒子模型的相关知识，继续来学习原子结构的模型，有一定的微观认识基础。要使学生形成正确的原子的结构模型[1]，需要教师利用直观模型演示等方法，并在教学过程中融入科学史，帮助学生由感性认识上升到理性认识，让他们自主构建知识框架。

二、教学目标

（一）知识与技能目标

通过本节课的学习，学生能了解原子结构的模型的发展过程及建立依据，知道α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构模型，能知道原子核的内部结构。

（二）过程与能力目标

通过小组合作讨论α粒子散射实验结果，培养学生对实验现象的分析归纳能力和逻辑推理能力；通过了解原子结构模型的建立过程，体会建立模型在研究科学问题中的重要作用。

（三）情感态度与价值观目标

通过对原子结构模型的发展历程的了解，学生能体会到质疑和不断寻找证据推动了科学的向前发展，领悟到科学的本质[2]。

三、教学重难点

重点：原子核式结构模型及原子核的结构。

难点：α粒子散射实验的结果和分析。

四、教学过程

（一）问题导入激发兴趣

教师拿出一杯蒸馏水，请学生回答这杯水由什么微观粒子构成的？进而再提问水分子又由什么微粒构成？在学生回答出氢原子和氧原子之后，问学生对于原子又了解哪些？针对学生的回答，教师顺势把课堂引到本节课要学习的内容“原子结构的模型”。

设计意图：通过一杯水引出的问题把学生从宏观世界带入到陌生的微观世界，让学生体会到原子的相关知识虽然抽象，但与我们的生活息息相关，激发学生的兴趣和求知欲。

（二）深入对话建立模型

1.汤姆生对道尔顿实心球模型的修正过程

教师简单介绍道尔顿的实心球模型，这个模型在很长的时间内被人们接受，直到汤姆生在实验过程中发现了电子。教师抛出问题“发现电子意味着什么”，学生回答：意味着原子内有带负电的电子，这说明原子可分。接着教师顺势再问原子带不带电，这个问题较难，引导学生关注由原子直接构成的物质，得出原子内部有带正电的物质。基于这样的事实和假设，请学生角色扮演，如果你是汤姆生，你会得出什么样的原子结构模型？学生会有很多不同的模型，在鼓励他们的基础上给出汤姆生的原子结构模型（即枣糕模型）。教师同时展示出自己事先准备好的枣糕模型，见图1。

图1

设计意图：通过师生的对话、学生角色扮演、模型演示，让学生体会汤姆生的原子结构模型的建立过程，渗透科学探究的方法，对后续的学习起指导作用。

2.卢瑟福对汤姆生枣糕模型的修正过程

简单给学生介绍卢瑟福的α粒子散射实验方法，卢瑟福的实验是来验证枣糕模型的，让学生猜想如果枣糕模型是合理的将会出现什么现象。学生带着猜想观看α粒子散射实验的Flash动画演示，并描述观察到的实验现象。教师顺势让学生小组讨论，角色扮演“如果你是卢瑟福，你会得出什么样的结论”。

模拟实验：把一个乒乓球和一个小铁球（质量较大）悬挂起来，分别用乒乓球去撞击铁球和铁球撞击乒乓球，观察它们的运动情况。结合只有极少数的α粒子反弹回来，推理：原子中间有一个质量很大、体积很小的核心。少部分α粒子发生偏转，推理：原子的核心带正电；绝大部分α粒子穿过，推理：原子内大部分是空的。

教师此时抛出问题：汤姆生发现的电子去哪里了？演示实验：大烧杯中固定一个磁铁，旁边放置一个小铁球，转动烧杯小球旋转，不转动烧杯，观察小球的状态。小球速度降下来之后瞬间被吸引，推理：电子绕着原子内的核心高速旋转。卢瑟福由此提出了行星绕太阳模型（即核式模型）。Flash动画演示氢原子的核式模型，如图2所示。