以微观模型构建科学概念

以微观模型构建科学概念

---关于《组成物质的元素》的教学案例与反思【案例背景】

课程标准指出，初中科学基础知识和基础技能是构成学生科学素养的基本要素，为学生的终身学习和将来适应现代社会生活打好基础。而科学中基本概念和基础原理比例居多，内容抽象，脱离学生实际生活，学生在理解运用上存在困难，不仅造成畏难的学习情绪，还影响学业考试成绩，甚至影响学生科学思想及素质的形成。所以如何简化、强化科学概念，相信这也是广大教师在教学中遇到的难题之一。

模型在科学研究中有着不可替代的优势，可以简化、强化学生的认识，让学生换一个角度思考问题。本文从利用微观模型展开《组成物质的元素》教学的有效策略入手，分析了模型在科学概念教学中的作用和思考，旨在探讨通过建模的教学手段是否能够有效地解决科学概念教学中疑难。

【案例分析】

第一次实践

一、新课引入

出示图片（有动物、植物、矿物）思考：从物质组成角度考虑，自然界中的植物、动物和矿物都是由什么组成的？

二、新课展开

（一）基本概念的区别

1、出示图片：铁、铝、硫、溴、水、食盐(氯化钠) 六种常见物质

师：它们又是由什么元素构成？

生：铁是由铁元素构成，铝是由铝元素构成，氯化钠由氯元素和钠元素构成……归纳整理：由一种元素组成的物质称为单质；

由两种或者两种以上元素组成的物质称为化合物。

2、活动：水中加盐搅拌溶解

思考：混合后的食盐水是单质还是混合物？

小结：混合物和纯净物，化合物和单质的概念

3、出示图1，学生认识并体验到仅仅碳、氢、氧三种元素就可以构成许多的物质，并比较得出单质和化合物的最大区别是元素的种类不同。

4、练习：澄清概念

思考：图2是不是单质？图3是不是化合物？

结论：仅由一种元素组成的物质不一定是单质。

由多种元素组成的物质不一定是化合物。

（二）元素的分类

人类已知自然界存在的元素有110多种，如何认识这些元素呢？对已知元素（铁、铝、硫、溴、氧气、氖气）进行分类。（分类标准不是唯一的，合理即可）

（三）元素的分布

给出地壳和人体元素分布的扇形统计图。

说说你从中得到了那些信息，认识元素的分布式不均匀的。

（四）元素的作用（学生自学）

（五）课堂小结，练习巩固

第一次实践反思：

第一次实践中教师在课堂上利用了大量的图片、分子结构模型、模型图等对物质进行分类，对概念进行区分旨在加深概念的理解。教师虽然有了利用模型突破概念教学的设计理念，但只是让学生利用模型来区分单质和化合物，仅仅是为了让学生能看清而非构建模型从而理解概念，教学设计没有体现建立模型的思想和方法。所以课后对单质和化合物，混合物和纯净物四个概念的理解和区分学生还是存有困难的。

第二次实践

一、新课引入

出示图片（有动物、植物、矿物），感受自然界的丰富多彩。

思考：从物质组成角度考虑，自然界中的植物、动物和矿物都是由什么组成的？

二、新课展开

（一）基本概念的区别

1、出示图片：铁、铝、硫、溴、水、食盐(氯化钠) 六种常见物质

师：它们到底是什么元素构成？

生：铁是由铁元素构成，铝是由铝元素构成，氯化钠是由氯元素和钠元素构成……

归纳整理：由一种元素组成的物质称为单质；

由两种或者两种以上元素组成的物质称为化合物。

单质和化合物的根本区别：元素的种类不同。

2、活动：水中加盐搅拌溶解

思考：混合后的食盐水是单质还是混合物？

小结：混合物和纯净物，化合物和单质的概念

3、练习：澄清概念

（二）元素的分类

插入小广告“黄金搭档花一样钱，补五样”。这条广告反映了两点：

①元素在我们身边，科学在我们身边，从心理上缓解学生对化学抽象概念的害怕，再补充观察矿泉水的标签。

人类已知自然界存在的元素有110多种，如何认识这些元素呢？对已知元素（铁、铝、硫、溴、氧气、氖气）进行分类。

归纳：元素的分类：金属元素和非金属元素（包括非金属元素）

②元素的分布式不均匀的，有的含量高，有的含量低。

③给出地壳和人体元素分布的扇形统计图。说说你从中得到了哪些信息？（四）元素的作用（学生自学）

（五）课堂小结，练习巩固

结合各位老师的评课，主要从模型角度反思如下：

1、模型代替不了实物

在教学过程中教师出示了大量铁、铝、硫粉等图片要求学生观察得出共性。若此环节换成实物展示，相信比看图片更具观察点，不仅提高学生的学习兴趣、培养学生的观察能力，还可充分利用书本上的实验，通过观察铁和硫粉的外形特征来完善学生已有的概念“金属和非金属”，为元素的分类提供依据。模型是简化了的、抽象的、理想化的实物，毕竟代替不了实物，所以模型的效果不会总是最好的。

2、传统概念教学欠缺思维的自然衔接

回顾本节在整章的地位时发现，前三节都是对微观世界的认识（原子、分子和离子之间的联系、区别与结构），本节开始由微观进入宏观世界，而本节新课引入采用出示自然界的各种物质得出物质由元素组成，直接进入宏观，不太符合学生学习思维的自然过渡。反思后决定通过模型复习元素的概念开始，从微观进入宏观，从元素种类进行分类，就地取材，最后留疑：空气是单质还是化合物？这样处理比较符合学生的认知规律，也发挥模型与教学结合的最大作用。

第三次实践：

（一）新课引入

1、出示：二氧化碳的模型图（单个分子模型）

师：从二氧化碳分子模型中，你能获得哪些信息？

思考：能否用这个模型来代表二氧化碳这种物质呢？

总结：因为构成同种物质的分子相同，因此我们可以用这样一个分子模型来表示物质。

2、在单个模型图边画出物质的模型图，如右图所示：

师：同一个二氧化碳分子中的两个氧原子相同吗？

师：与其他二氧化碳分子中的氧原子相同吗？

总结：许许多多的氧原子在一起，我们给了他们一个概念叫元素。

学生马上明白了原子与元素，是分别从微观和宏观两个角度阐述的概念。前一个有种类，也有数量，后一个只有种类，没有数量。

归纳：微观：二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，

宏观：二氧化碳是由氧元素和碳元素组成的。

【反思】这一环节很好地解决了微观和宏观的联系，从二氧化碳分子到二氧化碳这种物质，利用模型直观构建认知，在学生已知原子、分子微观世界自然过渡到元素宏观世界。微观的二氧化碳分子构成宏观的二氧化碳物质，学生一下子就认清了原子，分子与元素的关系，原子与元素的区别与联系以图的形式出现在学生脑中，不再是枯燥而繁琐的文字。

（二）新课展开

1、引入实物教育，铁、铝、硫、溴、水、食盐(氯化钠) 六种常见物质，说说它们是由什么元素构成？

归纳整理：由一种元素组成的物质称为单质；