一滴清水、一段歷史引發(fā)概念教學(xué)的有效策略——以?xún)晒?jié)縣級(jí)公開(kāi)課“原子核的組成”為例

葉蘭峰 吳玉萍 陳圣君 卓金鎮(zhèn)

（1 玉環(huán)中學(xué) 浙江 玉環(huán) 317600；2 楚門(mén)中學(xué) 浙江 玉環(huán) 317605）

新課教學(xué)中化學(xué)概念教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)體系中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而教師沒(méi)有抓住學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)感到難教，學(xué)生由于學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)而注意力不集中感到難學(xué)。高一是高中生學(xué)習(xí)化學(xué)的起點(diǎn)，教師在傳授本學(xué)科知識(shí)的前提下，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱難與喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧， 領(lǐng)會(huì)化學(xué)思維對(duì)創(chuàng)造性工作的重要性。蘇教版中“原子核的組成”知識(shí)位于教學(xué)內(nèi)容的第二課時(shí)，屬于概念教學(xué)的內(nèi)容范疇，如何設(shè)計(jì)有效教學(xué)難度較大?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，筆者以?xún)晒?jié)縣級(jí)公開(kāi)課“同課異構(gòu)”為例說(shuō)明。

一、設(shè)計(jì)思想

課例1：

?

課例2：

?

二、教學(xué)策略

1．創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣

思想好比火星， 一顆火星會(huì)點(diǎn)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(diǎn)燃學(xué)生興趣火把的火炬手，怎樣當(dāng)好這個(gè)傳遞知識(shí)圣火的火炬手呢？ 恰當(dāng)?shù)貏?chuàng)設(shè)化學(xué)課堂情境是教師在教學(xué)時(shí)常用的方法之一，也是任何一位教師在組織教學(xué)時(shí)必備的基本功。學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生最好的導(dǎo)師。學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中不斷獲得興趣的體驗(yàn)， 會(huì)有助于學(xué)習(xí)興趣的發(fā)展，使之由有趣，發(fā)展到樂(lè)趣，最終形成志趣。在化學(xué)教學(xué)中，盡量創(chuàng)設(shè)一些富有情趣的情境，引起學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感觀刺激，產(chǎn)生愉悅的學(xué)習(xí)情緒，從而引發(fā)學(xué)生內(nèi)心的求知欲望。

課例1：

［清水情景1］在你眼中…？

在化學(xué)家眼中…？

［問(wèn)題思考1］一個(gè)水分子的質(zhì)量約為多少呢？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生、化學(xué)家對(duì)一滴清水的認(rèn)識(shí)角度不同，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建構(gòu)宏觀世界與微觀世界的聯(lián)系。學(xué)生通過(guò)對(duì)一個(gè)水分子質(zhì)量的計(jì)算感知微觀世界中的微粒是如此的渺小， 繼而引出質(zhì)子、中子、電子等微粒的質(zhì)量大小。

［問(wèn)題思考2］從下述表格中，你可獲得哪些信息？

?

［問(wèn)題思考3］從下述表格中，你可獲得哪些信息？

原子 質(zhì)子數(shù)(Z)F 9 Na 11 Al 13中子數(shù)(N)10 12 14相對(duì)原子質(zhì)量 質(zhì)子數(shù)+ 中子數(shù)18.998 19 22.990 23 26.982 27

［概念銜接］將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取整數(shù)，加起來(lái)所得到的數(shù)值稱(chēng)為原子的質(zhì)量數(shù)，可用A 表示。因此，質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)≈相對(duì)原子質(zhì)量。通常以的形式表示F、Na、Al三種原子。

［問(wèn)題思考4］按要求填寫(xiě)下表，表中微粒的質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)之間有怎樣的關(guān)系？

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

設(shè)計(jì)意圖： 學(xué)生通過(guò)對(duì)表格內(nèi)容的補(bǔ)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(fā)現(xiàn)微觀粒子之間存在著一定的聯(lián)系感受到化學(xué)世界的奇妙與和諧。

課例2：

［歷史再現(xiàn)］請(qǐng)同學(xué)回顧一下原子結(jié)構(gòu)的演變歷程。

［學(xué)生闡述］1803年道爾頓提出不可再分的實(shí)心球體原子結(jié)構(gòu)模型；1897年湯姆生提出“葡萄干面包式” 原子結(jié)構(gòu)模型；1911年盧瑟福提出了帶核的原子結(jié)構(gòu)模型；1913年玻爾電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)的原子結(jié)構(gòu)模型。

［圖片展示］

設(shè)計(jì)意圖： 學(xué)生在回顧原子結(jié)構(gòu)演變歷程的同時(shí)，通過(guò)觀察模型圖片的變化，發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)是帶核的，引出了本課時(shí)的研究主題——原子核的組成。

［歷史情境1］1897年， 湯姆生用實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子中存在電子， 并測(cè)出電子的質(zhì)量不及氫原子質(zhì)量的千分之一；1919年盧瑟福用α 粒子轟擊氮核時(shí)，發(fā)現(xiàn)一種帶正電的新粒子， 命名為質(zhì)子；1930年查德威克用α 粒子轟擊鈹原子核發(fā)現(xiàn)了不帶電的微粒，稱(chēng)為中子。

［問(wèn)題思考1］觀察下表，對(duì)比質(zhì)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(guān)系？

原子核質(zhì)子中子電 子電量／C 1．602 × 10－19 0 1．602 × 10－19相對(duì)電量1 個(gè)單位正電荷不帶電1 個(gè)單位負(fù)電荷

設(shè)計(jì)意圖：承接上節(jié)化學(xué)史的延續(xù)，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，湯姆生的學(xué)生盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子， 盧瑟福的學(xué)生查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，基本確立原子核的組成。學(xué)生通過(guò)問(wèn)題思考1 得出核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。

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

［問(wèn)題思考2］觀察下表，對(duì)比質(zhì)子、中子、電子質(zhì)量，分析原子的質(zhì)量集中在哪部分？ 相對(duì)于整個(gè)原子來(lái)說(shuō)，原子核外某個(gè)電子的質(zhì)量能否忽略不計(jì)？

?

相對(duì)原子質(zhì)量是指對(duì)C－12 原子質(zhì)量的1／12（1．661×10－27kg）相比較所得的數(shù)值。

［問(wèn)題思考3］補(bǔ)充表格數(shù)據(jù)，你可獲得哪些信息？

原子 質(zhì)子數(shù)(Z)F 9 Na 11 Al 13中子數(shù)(N)10 12 14質(zhì)子數(shù)+ 中子數(shù) 相對(duì)原子質(zhì)量18.998 22.990 26.982

［概念銜接］將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取整數(shù)，加起來(lái)所得到的數(shù)值稱(chēng)為原子的質(zhì)量數(shù)，可用A 表示。原子組成的表示方法如下：

（3）寫(xiě)出氫原子的原子組成表示式。

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)栴}思考4 中的（1）和（2）是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的鞏固強(qiáng)化，而問(wèn)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(xué)作好鋪墊，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突

2．延續(xù)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

認(rèn)知沖突，是指學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與所學(xué)新知識(shí)之間無(wú)法包容的矛盾。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，頭腦中并非一片空白， 而是具有了形形色色的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，他們總是試圖以這種原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來(lái)同化對(duì)新知識(shí)的理解。當(dāng)遇到不能解釋的新現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知沖突。故此，在化學(xué)教學(xué)中教師可以針對(duì)性延續(xù)情境，使他們?cè)械恼J(rèn)識(shí)與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生無(wú)法調(diào)和的矛盾，從而激起學(xué)生深入學(xué)習(xí)的興趣。

課例1：

（信息提示： 具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱(chēng)為一種核素）

［問(wèn)題思考5］這三種核素有何異同？ 是不是同一種元素？

［問(wèn)題思考6］是不是同一原子？ 它們之間是什么關(guān)系？

［問(wèn)題思考7］這三種核素互為同位素，它們的性質(zhì)有何異同？

氘和氚是制造氫彈的原料

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)工作者對(duì)水的研究發(fā)現(xiàn)的三種核素， 后兩種還可以用于制造一種殺傷性很強(qiáng)的武器，這樣的實(shí)例與學(xué)生原有認(rèn)知產(chǎn)生強(qiáng)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(xué)生深入學(xué)習(xí)的興趣。再通過(guò)遞進(jìn)性的問(wèn)題將概念一個(gè)個(gè)引出并加以辨析區(qū)分。

［拓展視野］234U、235U、236U 中的235U 是制造原子彈的材料和核反應(yīng)堆的燃料；12C、13C、14C 中的12C 是作為原子量及阿伏加德羅常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、在考古學(xué)中通過(guò)測(cè)定生物體內(nèi)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(guó)科學(xué)家尤里在對(duì)液氫研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)為2 的氫原子。1934年，澳大利亞和奧地利兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)為3 的氫原子。

［問(wèn)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(diǎn)有哪些？

［過(guò)渡銜接］質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素互稱(chēng)為同位素，1H、2H、3H 互為同位素關(guān)系。

［問(wèn)題思考6］重水的主要用途是作為核外反應(yīng)堆的減速劑，一個(gè)重水分子有兩個(gè)重氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成。100g 重水中重氫原子的物質(zhì)的量是多少，中子的物質(zhì)的量多少？

［科學(xué)應(yīng)用］許多元素都有多種核素， 目前發(fā)現(xiàn)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(yīng)堆的燃料；12C、13C、14C 中的12C 是作為原子量及阿伏加德羅常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、在考古學(xué)中通過(guò)測(cè)定生物體內(nèi)14C 的含量推算死亡年代；人們利用60Co 放射治療腫瘤。

設(shè)計(jì)意圖：把所學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際結(jié)合，由鈷在科學(xué)中的應(yīng)用，讓學(xué)生知道化學(xué)源于生活，用于生活。

3．再續(xù)情境，引發(fā)探究懸念

“懸念”原意是指小說(shuō)、戲曲、影視等作品的一種表現(xiàn)技法，是吸引廣大群眾興趣的重要藝術(shù)手段。“懸念”也是指讀者、觀眾、聽(tīng)眾對(duì)文藝作品中人物命運(yùn)的遭遇，未知的情節(jié)的發(fā)展變化所持的一種急切期待的心情。因此，化學(xué)課堂教學(xué)的最后時(shí)間給學(xué)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(fā)學(xué)生課后對(duì)已學(xué)知識(shí)的思考，更能引發(fā)學(xué)生探究未知世界的欲望。

課例1：

［清水情景3］科學(xué)工作者對(duì)水進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)水的分子式有1H218O 和1H216O 兩種， 通過(guò)反應(yīng)從中獲得9g18O2。

［問(wèn)題思考8］請(qǐng)問(wèn)這兩種水是同位素嗎？ 1 個(gè)1H218O 分子中，質(zhì)子數(shù)為多少，中子數(shù)為多少，電子數(shù)為多少？ 9g18O2含有質(zhì)子數(shù)為多少，中子數(shù)為多少？

設(shè)計(jì)意圖：“這兩種水是同位素嗎？ ”這是學(xué)生的困惑點(diǎn)，是對(duì)同位素概念的強(qiáng)化，只要學(xué)生不是記憶性的認(rèn)識(shí)概念，而采用理解性的認(rèn)識(shí)概念，那就會(huì)清晰的判斷出同位素研究的對(duì)象是核素不是分子。計(jì)算能力不是一天兩天就能提升的，它需要不斷的滲透進(jìn)每節(jié)化學(xué)課堂教學(xué)，后面兩個(gè)問(wèn)題就是原子組成表示法的強(qiáng)化與計(jì)算能力在課堂中的滲透?！岸鄠€(gè)角度看待一滴清水，能夠獲取如此多的化學(xué)知識(shí)，是否還可以從其他角度看待它呢？ ”這種懸念的產(chǎn)生將引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的思考，更讓體會(huì)到生活中的一切問(wèn)題都存在多面性，只有對(duì)該問(wèn)題開(kāi)展多角度、全方面的思考、分析、理解才能獲得真理。

課例2：

［問(wèn)題思考7］原子由質(zhì)子、中子、電子等基本粒子構(gòu)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(guó)科學(xué)家蓋爾曼設(shè)計(jì)了夸克模型，提出質(zhì)子、中子由更小的夸克構(gòu)成。1967年美國(guó)斯坦福大學(xué)以弗里德曼、肯達(dá)爾、泰勒為核心的研究小組運(yùn)用電子直線加速器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明了夸克的存在。但迄今為止，人們尚未能分離出單個(gè)夸克。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)化學(xué)史的延續(xù)讓學(xué)生感知科學(xué)研究是無(wú)止境的?？茖W(xué)研究的歷程是辛苦的，但科研中追求真理的心情是快樂(lè)的。生活在繼續(xù)，科研在繼續(xù)，人類(lèi)追求真理的心在繼續(xù)……

三、結(jié)語(yǔ)

課例1 以一滴清水、課例2 以一段化學(xué)史為明線貫穿化學(xué)教學(xué)始終，將化學(xué)概念引出、形成、應(yīng)用“友好”地穿插其中，呈現(xiàn)出綠油油的大自然生命氣息。課例1 從學(xué)生、化學(xué)家的角度對(duì)一滴清水認(rèn)識(shí)，引發(fā)宏觀物質(zhì)與微觀粒子的聯(lián)系、微粒與微粒之間的聯(lián)系、微粒與化學(xué)符號(hào)的關(guān)系；再通過(guò)科學(xué)工作者對(duì)一滴清水的研究發(fā)現(xiàn)不同核素，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突開(kāi)展同位素及其他概念的教學(xué)，最后通過(guò)科學(xué)工作者對(duì)一滴清水的研究辨析概念、強(qiáng)化概念，讓教學(xué)留有懸念。課例2 將蘇教版教材中原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程加以延續(xù)，讓歷史繼續(xù)說(shuō)話，使學(xué)生感知宏觀與微觀聯(lián)系，感知微粒與微粒的聯(lián)系， 感知微粒與化學(xué)符號(hào)的聯(lián)系，感知微觀時(shí)間的美妙與和諧。

［1］王祖浩．高中化學(xué)教學(xué)參考書(shū)［M］．南京：江蘇教育出版社，2005

［2］林思學(xué)．創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［J］．教育教學(xué)論壇，2012，（11）

［3］徐立海，黃君明．物理教學(xué)中的“引發(fā)認(rèn)知沖突”策略［J］．物理教師，2011，（3）