跨学科综合实践专题8 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程-2024中考化学二轮

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1. 项目的育人价值
“制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程”项目是针对人类对自然物质的不断探索与认识设计的，并根据理解制作模型，属于作品制作类实践活动，对构建正确的科学观念有重要意义。在设计过程中要注重体现历史发展线索，反思历史关键事件。
该项目综合体现“物质的组成与结构”学习主题的大概念及核心知识，承载学生必做实验：“水的组成及变化的探究”，帮助学生建构微粒观、元素观、结构观、守恒观和辩证观等化学概念，促进“系统与模型”、“模式”、“结构与功能”等跨学科大概念的进一步发展。
该项目要求学生有意识地应用化学核心知识，自主调用生物、历史等多个学科的相关知识，应用技术与工程的方法解决问题，参与多种实践活动，自主反思、不断改进，正确理解科学的探究方法，激发学生的探究意识。
2.内容结构
自然界存在着繁多的物质，物质也在不断的发生改变。物质是怎么构成的？物质的结构与物质的性质之间有什么样的关系？…人类对这些问题的探索经历了漫长而艰辛的过程，而且，科学家们还在为寻求这些问题的答案进行着坚持不懈的探索。该项目以物质的组成和结构为核心，综合考虑科学家对物质组成及结构的探索，原子结构模型的发展历程，选择具体的技术与工程方法完成各阶段原子结构模型、水分子模型及用适当的方法展示科学家探索物质组成与结构的历程。
3.活动设计
“制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程”项目涉及内容较多，需要在探究过程中挖掘历史发展，反思历史关键事件，通过宏观与微观的结合认识物质，是一个较为综合、复杂的实践活动。学生在完成任务的过程中，不仅要充分理解物质与结构的探索历程并进行反思学习，还要遵从作品制作的一般过程和方法，要在整体设计的基础上进行制作，在多次试验的基础上优化方案并完善作品。
该项目共有以下5个核心活动。
活动1：认识水分子。初步认识原子、分子，进行“水的组成及变化的探究”实验，探讨有关物质微观组成的研究历史，分析假说，模型，证据之间的关联，理解科学本质，引导学生从科学研究方法和概念形成两方面完成宏观到微观的构建，聚焦水分子，探讨搭建分子模型。
活动2：构建原子模型，认识物质组成规律。在建立分子认识的基础上，继续探讨有关物质微观组成的研究历史，重点探讨原子模型的发展历程，进一步构建原子模型，并在原子模型的基础上，认识物质组成的规律。
活动3：设计并制作模型。从实际出发，探讨水分子模型与各原子模型特点，绘制模型设计图，小组合作动手制作模型，通过多轮多次的“设计—行动—反思”对制作的模型进行试验和优化。
活动4：探究元素与物质组成的奥秘。从元素的角度认识物质，以元素周期表为依托交流讨论，探讨人类对元素认识的发展过程。整合人类探究物质与结构的历程，选择合适的展示形式，制作展示作品。
活动5：组展示、交流和评价“水分子模型”、“原子模型”及“展示科学家探索物质组成与结构的历程”，反思和总结设计和制作经验，提炼模型制作的思路与方法。
4.实施建议
开展“制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程”项目活动，建议紧密结合物质的组成与结构中元素、分子、原子、水的组成及变化的探究等内容。如果学生尚未学习相关内容，该项目活动的实施需要8课时，活动1需要2课时，活动2需要2课时，活动3需要1课时，活动4需要2课时，活动5需要1课时。如果学生已经学习了相关内容，需要用4课时开展活动，活动1与活动2需要1课时，活动3、活动4、活动5各需要1课时。
建议师生共同制订评价量表，用于学生自我诊断、组间评价，以及教师的评价反馈。
5. 收集与整理分析
1．新冠病毒蔓延期间，为了做好自我保护大家外出时必须佩戴符合要求的口罩。医用口罩生产过程中常用环氧乙烷灭菌，环氧乙烷的结构如图所示。下列有关环氧乙烷的说法中不正确的是
A．每个分子中含有7个原子B．其中C、H的质量比为6:1
C．属于化合物D．其中氧元素的质量分数最大
2．纳米技术是研究结构尺寸在0.1-100nm范围内材料的性质和应用。下图为某纳米小人(C39H42O2)的结构简式。下列说法正确的是
A．C39H42O2中碳、氢元素的质量比为78：7
B．一个该分子中含有84个原子
C．研究纳米技术可实现对整个微观世界的有效控制
D．该分子由碳、氢、氧三种元素组成
3．化学实验兴趣小组同学想了解水的组成，他们对水的组成展开探究：
【提出疑问】水是由什么元素组成的？
【作出猜想】猜想（1）：水是由氧元素组成；猜想（2）：水是由氢元素组成；猜想（3）：水是由氢元素和氧元素组成｡
【设计实验】如图所示
【实验现象】（1）通电后，两根电极上都出现______｡
（2）一段时间后正､负两极试管内收集的气体体积比为______｡
【实验验证】（3）如何鉴别试管 b产生的气体：______｡
【实验结论】（4）水是由______组成的｡
（5）电解水的化学方程______｡
【实验拓展】（6）水和天然气重整可以得到合成气，其反应的微观示意图如图所示｡
①在微观模型 A､B､C､D中，表示水分子的是______（填字母）｡
②该反应的化学方程式为______；生成物中 C和 D的质量比为______｡
4．19世纪以前，人们一直认为原子是不可分的。1897年汤姆生发现了带负电的电子。并提出类似“西瓜”的原子模型。为进一步探究原子的结构，1911年，卢瑟福用一束带正电的质量比电子大得多的高速粒子轰击金箔。
【收集证据】
绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，只有少数粒子发生了较大的偏转，并且有极少数粒子的偏转超过90，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
【猜想与假设】
粒子遇到电子后，运动方向______（填“会”或“不会”）发生明显的改变，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）绝大多数粒子穿过后方向不变，说明______（填字母序号）。
A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的
C．原子是实心的 D．原子核带正电
（2）卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构指的是______。
（3）当粒子轰击金箔时，如图中四条运动轨迹不可能出现的是______（填序号）。
（4）下图中符合卢瑟福实验结论的原子结构模型的是______。
A．不可再分的实心球体
B．枣糕模型
C．核式结构模型
（5）从原子结构模型建立的过程中，我们发现______。（填序号）
A．科学模型的建立是一个不断完善、不断修正的过程
B．模型在科学研究中起着很重要的作用
C．卢瑟福的原子模型建立，使人们对原子结构的认识达到了完美的境界
D．人类借助模型的建立，对原子的认识逐渐接近本质
评价维度
评价等级
合格
良好
优秀
作品
分子、原子模型
模仿书中模型模，简单制作。
模仿书中模型制作。考虑原子的质量与大小，原子核质量与大小等问题，在模型中有所体现。
自主创意设计分子、原子模型，并符合事实。能体现原子的质量与大小，原子核质量与大小等。
发展历程展示
仅通过海报等形式简单展示发展历程。
通过海报或其他形式展示发展历程，展示内容较为丰富。
综合运用海报、视频等手段展示发展历程，内容完整丰富，富有创意。
反思与改进
对分子、原子模型的设计进行整体评价，通过师生讨论认识到方案存在的具体问题，并提出改进方法。
从历史发展、原子分子的结构特点、使用材质、连接方式等部分维度进行评价，主动反思模型存在的主要问题，提出改进方案并尝试解决问题。
主动从历史发展、原子分子的结构特点、使用材质、连接方式等部分维度进行评价；不断反思模型存在的主要问题，提出改进方案并尝试解决间题。
协同合作
体现小组合作，有简单的任务分工；成员合作完成部分任务。
分工较为明确，能阐述每个成员的具体贡献；展现较充分的合作，成员合作完成各项任务。
分工明确合理，能阐述每个成员的具体贡献：成员积极协同合作完成各项任务，成员之间及时沟通，互相帮助，共同克服困难，根据项目情况调整任务分工。
表达交流
汇报思路不清晰，展示形式单一。
按照一定的思路呈现项目成果；展示形式比较丰富，语言比较流畅。
按照清晰的思路呈现项目过程和成果；展示形式丰富多样，语言流畅。