一滴清水、一段歷史引發概念教學的有效策略——以兩節縣級公開課“原子核的組成”為例

葉蘭峰 吳玉萍 陳圣君 卓金鎮

（1 玉環中學 浙江 玉環 317600；2 楚門中學 浙江 玉環 317605）

新課教學中化學概念教學是高中化學教學體系中的重點和難點，而教師沒有抓住學生學習的興趣點感到難教，學生由于學習興趣不強而注意力不集中感到難學。高一是高中生學習化學的起點，教師在傳授本學科知識的前提下，更重要的是培養學生學習化學的興趣，體驗科學探究的艱難與喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧， 領會化學思維對創造性工作的重要性。蘇教版中“原子核的組成”知識位于教學內容的第二課時，屬于概念教學的內容范疇，如何設計有效教學難度較大。基于上述認識，筆者以兩節縣級公開課“同課異構”為例說明。

一、設計思想

課例1：

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課例2：

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二、教學策略

1．創設情境，引發學習興趣

思想好比火星， 一顆火星會點燃另一顆火星，而思維的火花在于它的感情色彩。教師就是點燃學生興趣火把的火炬手，怎樣當好這個傳遞知識圣火的火炬手呢？ 恰當地創設化學課堂情境是教師在教學時常用的方法之一，也是任何一位教師在組織教學時必備的基本功。學習興趣是學生最好的導師。學生在學習活動中不斷獲得興趣的體驗， 會有助于學習興趣的發展，使之由有趣，發展到樂趣，最終形成志趣。在化學教學中，盡量創設一些富有情趣的情境，引起學生的視覺、聽覺、觸覺等感觀刺激，產生愉悅的學習情緒，從而引發學生內心的求知欲望。

課例1：

［清水情景1］在你眼中…？

在化學家眼中…？

［問題思考1］一個水分子的質量約為多少呢？

設計意圖：通過學生、化學家對一滴清水的認識角度不同，引發學生的學習興趣，建構宏觀世界與微觀世界的聯系。學生通過對一個水分子質量的計算感知微觀世界中的微粒是如此的渺小， 繼而引出質子、中子、電子等微粒的質量大小。

［問題思考2］從下述表格中，你可獲得哪些信息？

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［問題思考3］從下述表格中，你可獲得哪些信息？

原子 質子數(Z)F 9 Na 11 Al 13中子數(N)10 12 14相對原子質量 質子數+ 中子數18.998 19 22.990 23 26.982 27

［概念銜接］將原子核內所有的質子和中子的相對質量取整數，加起來所得到的數值稱為原子的質量數，可用A 表示。因此，質子數＋中子數＝質量數≈相對原子質量。通常以的形式表示F、Na、Al三種原子。

［問題思考4］按要求填寫下表，表中微粒的質子數、電子數之間有怎樣的關系？

表示式 質量數（A）質子數（Z） 中子數（N） 電子數37 11Cl 18 08O2－23 11Na＋

設計意圖： 學生通過對表格內容的補充與讀取，不僅提升了讀圖能力、獲取和處理信息的能力，還發現微觀粒子之間存在著一定的聯系感受到化學世界的奇妙與和諧。

課例2：

［歷史再現］請同學回顧一下原子結構的演變歷程。

［學生闡述］1803年道爾頓提出不可再分的實心球體原子結構模型；1897年湯姆生提出“葡萄干面包式” 原子結構模型；1911年盧瑟福提出了帶核的原子結構模型；1913年玻爾電子在穩定軌道上運動的原子結構模型。

［圖片展示］

設計意圖： 學生在回顧原子結構演變歷程的同時，通過觀察模型圖片的變化，發現原子結構是帶核的，引出了本課時的研究主題——原子核的組成。

［歷史情境1］1897年， 湯姆生用實驗發現原子中存在電子， 并測出電子的質量不及氫原子質量的千分之一；1919年盧瑟福用α 粒子轟擊氮核時，發現一種帶正電的新粒子， 命名為質子；1930年查德威克用α 粒子轟擊鈹原子核發現了不帶電的微粒，稱為中子。

［問題思考1］觀察下表，對比質子、中子、電子帶電荷情況，分析原子為何顯電中性？ 原子中各種粒子間存在什么關系？

原子核質子中子電 子電量／C 1．602 × 10－19 0 1．602 × 10－19相對電量1 個單位正電荷不帶電1 個單位負電荷

設計意圖：承接上節化學史的延續，引發學生的學習興趣，通過湯姆生發現電子，湯姆生的學生盧瑟福發現質子， 盧瑟福的學生查德威克發現了中子，基本確立原子核的組成。學生通過問題思考1 得出核電荷數＝質子數＝核外電子數。

［歷史情境1］另一位盧瑟福的學生莫塞萊注意到，原子核所帶正電數與質子數相等，但原子核的質量卻比質子總質量大，這說明，如果原子核僅由質子組成，它的質量是不夠的。

［問題思考2］觀察下表，對比質子、中子、電子質量，分析原子的質量集中在哪部分？ 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？

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相對原子質量是指對C－12 原子質量的1／12（1．661×10－27kg）相比較所得的數值。

［問題思考3］補充表格數據，你可獲得哪些信息？

原子 質子數(Z)F 9 Na 11 Al 13中子數(N)10 12 14質子數+ 中子數 相對原子質量18.998 22.990 26.982

［概念銜接］將原子核內所有的質子和中子的相對質量取整數，加起來所得到的數值稱為原子的質量數，可用A 表示。原子組成的表示方法如下：

（3）寫出氫原子的原子組成表示式。

設計意圖：問題思考4 中的（1）和（2）是對前面所學知識的鞏固強化，而問題思考4 中的（3）的功能卻不僅僅如此， 更重要的作用是為下面教學作好鋪墊，讓學生產生認知沖突

2．延續情境，引發認知沖突

認知沖突，是指學生的原有認知結構與所學新知識之間無法包容的矛盾。學生在學習新知識之前，頭腦中并非一片空白， 而是具有了形形色色的原有認知結構。在學習新知識時，他們總是試圖以這種原有的認知結構來同化對新知識的理解。當遇到不能解釋的新現象時，就會產生認知沖突。故此，在化學教學中教師可以針對性延續情境，使他們原有的認識與當前面臨的現實產生無法調和的矛盾，從而激起學生深入學習的興趣。

課例1：

（信息提示： 具有一定質子數和一定中子數的一種原子稱為一種核素）

［問題思考5］這三種核素有何異同？ 是不是同一種元素？

［問題思考6］是不是同一原子？ 它們之間是什么關系？

［問題思考7］這三種核素互為同位素，它們的性質有何異同？

氘和氚是制造氫彈的原料

設計意圖：科學工作者對水的研究發現的三種核素， 后兩種還可以用于制造一種殺傷性很強的武器，這樣的實例與學生原有認知產生強烈的沖突（水中提煉的核素怎么可能有這么大的威力呢）， 從而激起學生深入學習的興趣。再通過遞進性的問題將概念一個個引出并加以辨析區分。

［拓展視野］234U、235U、236U 中的235U 是制造原子彈的材料和核反應堆的燃料；12C、13C、14C 中的12C 是作為原子量及阿伏加德羅常數的標準、在考古學中通過測定生物體內14C 的含量推算死亡年代； 人們利用60Co放射治療腫瘤。

課例2：

［歷史情境2］1931年， 美國科學家尤里在對液氫研究過程中發現了質量數為2 的氫原子。1934年，澳大利亞和奧地利兩位科學家發現了質量數為3 的氫原子。

［問題思考5］1H、2H、3H 是同一種元素嗎？1H、2H、3H 是同一種原子嗎？1H、2H、3H 的異同點有哪些？

［過渡銜接］質子數相同而中子數不同的同一種元素的不同核素互稱為同位素，1H、2H、3H 互為同位素關系。

［問題思考6］重水的主要用途是作為核外反應堆的減速劑，一個重水分子有兩個重氫原子和一個氧原子構成。100g 重水中重氫原子的物質的量是多少，中子的物質的量多少？

［科學應用］許多元素都有多種核素， 目前發現112 種元素，核素卻有1800 余種。234U、235U、236U 中的235U 是制造原子彈的材料和核反應堆的燃料；12C、13C、14C 中的12C 是作為原子量及阿伏加德羅常數的標準、在考古學中通過測定生物體內14C 的含量推算死亡年代；人們利用60Co 放射治療腫瘤。

設計意圖：把所學知識和生活實際結合，由鈷在科學中的應用，讓學生知道化學源于生活，用于生活。

3．再續情境，引發探究懸念

“懸念”原意是指小說、戲曲、影視等作品的一種表現技法，是吸引廣大群眾興趣的重要藝術手段。“懸念”也是指讀者、觀眾、聽眾對文藝作品中人物命運的遭遇，未知的情節的發展變化所持的一種急切期待的心情。因此，化學課堂教學的最后時間給學生留有“懸念”是非常有必要的，這種急切期待的心情不但能引發學生課后對已學知識的思考，更能引發學生探究未知世界的欲望。

課例1：

［清水情景3］科學工作者對水進行研究發現水的分子式有1H218O 和1H216O 兩種， 通過反應從中獲得9g18O2。

［問題思考8］請問這兩種水是同位素嗎？ 1 個1H218O 分子中，質子數為多少，中子數為多少，電子數為多少？ 9g18O2含有質子數為多少，中子數為多少？

設計意圖：“這兩種水是同位素嗎？ ”這是學生的困惑點，是對同位素概念的強化，只要學生不是記憶性的認識概念，而采用理解性的認識概念，那就會清晰的判斷出同位素研究的對象是核素不是分子。計算能力不是一天兩天就能提升的，它需要不斷的滲透進每節化學課堂教學，后面兩個問題就是原子組成表示法的強化與計算能力在課堂中的滲透?！岸鄠€角度看待一滴清水，能夠獲取如此多的化學知識，是否還可以從其他角度看待它呢？ ”這種懸念的產生將引發學生對化學知識的思考，更讓體會到生活中的一切問題都存在多面性，只有對該問題開展多角度、全方面的思考、分析、理解才能獲得真理。

課例2：

［問題思考7］原子由質子、中子、電子等基本粒子構成。那么，這些基本粒子可不可以再分呢？

［歷史情景3］1964年美國科學家蓋爾曼設計了夸克模型，提出質子、中子由更小的夸克構成。1967年美國斯坦福大學以弗里德曼、肯達爾、泰勒為核心的研究小組運用電子直線加速器進行實驗證明了夸克的存在。但迄今為止，人們尚未能分離出單個夸克。

設計意圖：通過化學史的延續讓學生感知科學研究是無止境的?？茖W研究的歷程是辛苦的，但科研中追求真理的心情是快樂的。生活在繼續，科研在繼續，人類追求真理的心在繼續……

三、結語

課例1 以一滴清水、課例2 以一段化學史為明線貫穿化學教學始終，將化學概念引出、形成、應用“友好”地穿插其中，呈現出綠油油的大自然生命氣息。課例1 從學生、化學家的角度對一滴清水認識，引發宏觀物質與微觀粒子的聯系、微粒與微粒之間的聯系、微粒與化學符號的關系；再通過科學工作者對一滴清水的研究發現不同核素，引發學生認知沖突開展同位素及其他概念的教學，最后通過科學工作者對一滴清水的研究辨析概念、強化概念，讓教學留有懸念。課例2 將蘇教版教材中原子結構模型的演變歷程加以延續，讓歷史繼續說話，使學生感知宏觀與微觀聯系，感知微粒與微粒的聯系， 感知微粒與化學符號的聯系，感知微觀時間的美妙與和諧。

［1］王祖浩．高中化學教學參考書［M］．南京：江蘇教育出版社，2005

［2］林思學．創設教學情境 激發學生的學習興趣［J］．教育教學論壇，2012，（11）

［3］徐立海，黃君明．物理教學中的“引發認知沖突”策略［J］．物理教師，2011，（3）