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摘要：对原子结构的内容教学进行了两种教学设计的对比，提出可以化学史为线索进行原子结构探究教学的有效尝试，并深度剖析了原子结构探究教学的新价值。
关键词：化学史；科学探究；原子结构
文章编号：1008-0546（2014）03-0063-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
一、问题的提出
新课程的基本理念之一是让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究实践中，逐步形成终身学习的意识和能力[1]。对于原子结构内容的教学，知识的结论较为简单，传统教学往往侧重于知识点的传授，学生往往处于识记、练习的被动接受状态。其实对于看不见摸不着的微观粒子的研究，我们可以充分运用化学史，带领学生回到200多年前，沿着科学家的足迹体验探究原子构成的历程，力图在指导学生体验科学研究过程、掌握科学研究方法和科学态度方面进行有效突破。
二、情景再现
2013年江苏省南通市初中化学优秀课评比内容是人教版第三单元课题2《原子结构（第一课时）》，评比主题是基于培养学生学科观念的初中化学课堂教学，来自各县市区的11 位老师展示了两种侧重点截然不同的教学方案设计。
设计一：介绍知识，掌握原子结构的基础内容。
通过复习旧知：原子是化学变化中的最小粒子，提出问题：原子究竟能不能再分？然后投影原子弹爆炸视频以及结合书本图片，引导分析得出原子的内部结构，再通过表格、数据引导分析原子内部有关粒子的等量关系，进而引导分析了核外电子的分层排布规律以及得失电子形成离子的相关知识，最后进行练习，巩固所学知识。
设计二：追溯历史，探究体验原子构成的历程。
片段一：实心球模型的建立与应用，初步了解模型构建的过程。1803年道尔顿提出了原子的实心球模型，运用实心球模型解释化学变化中的最小粒子是原子。通过电解水及分子、原子概念的学习，学生能用实心球模型解释很多化学变化的过程和特征。
片段二：西瓜模型的建立和应用，参与模型的建构及发现不足。通过演示摩擦起电实验，提出电子的存在，引导分析原子中存在带负电的电子，进而否定了实心球模型。这与以下化学史实不谋而合：1897年，汤姆生发现了电子，提出了原子结构西瓜模型，认为电子嵌在原子中如同西瓜籽嵌在西瓜中一样。
片段三：行星模型的建立和应用，尝试设计实验验证。首先学生游戏：①展示一圆板，用玉米粒正对圆板投掷，观察玉米粒的走向。②展示一呼啦圈，在其中间用细线挂一钩码，然后用玉米粒正对其投掷，仔细观察所有玉米粒的运动情况。其次教师介绍1911年卢瑟福的α粒子散射实验，感悟α粒子运动发生变化的原因，根据以上现象，引导分析原子的结构。
三、教学分析
本节课的教学内容属于“物质构成的奥秘”主题中的“微粒构成物质”，课程标准只要求“知道原子是由原子核和核外电子构成的”，内容相对单一浅显。从本节课教育教学价值出发，应全面、深入地挖掘微粒观构建、科学思维方法体验、科学态度培养等方面的功能。从课堂教学现场来看，两种教学设计的侧重点完全不一样，教学的实际效果差异是明显的。对比两种教学设计有以下启发：
1. 学生地位不同
设计一中，学生大部分时间处于倾听、接受、记录、练习的状态。学生成为接受知识的容器，其思维方式主要是识记。设计二中，学生沿着科学家的足迹经历科学探究的历程，主动体验发现问题、实验探究、分析解释、建立新模型、解决问题的过程。3个模型、3个阶段是学生从“听众”逐步转变为“主人”，结合化学史体验了科学探究的历程，学生的参与程度、思维深度得到加强。
2. 教师作用不同
设计一中，教师是知识的权威，将书本知识源源不断地传授给学生。设计二中，教师由知识的传授者变成了学生科学探究的组织者、学生学习的帮助者。教师由“演员”转为“导演”，由“一线”退居到“二线”。
3. 学科观念不同
设计一中，教师以学科知识作为课堂的关键内容，将学科知识的传授作为课堂教学的中心任务，化学学科的教学变成化学学科知识的总和。而设计二以化学史为线索，让学生经历科学探究的过程，课堂教学的重点已经不是纯粹基础知识和技能的教学，而是科学研究过程和方法的体验和学习。
四、教育价值
通过对《原子结构》两种教学设计进行分析，我们可以发现以传授知识为中心的设计抓住了学科知识而忽视了学生的活动，忽视了学生能力的培养、兴趣的激发及科学方法的训练。以化学史为线索的科学探究设计既重视了学科知识又重视学生发展的新型教学设计，实现了原子结构教学的新价值。
1. 微粒观建构的方法价值：目前人们对微观粒子的认识都是来自于对宏观现象的推测，透过现象看本质进行猜想，用模型进行形象化思维有助于学生对原子结构的理解[2]。以原子结构模型发现过程为线索，通过还原、再现历史上科学家的试验场景，引用有关素材、进行实验体验等环节，亲身体验原子结构模型的建立、修正、完善的过程。让学生充分体会到观察、发现问题是科学研究的开始，设计实验进行验证分析是关键，得出结论再对现象作出合理解释是目的，这是模型建构的基本过程。
2. 微粒观建构的学科价值：对于纷繁复杂的化学反应，尤其是微观粒子的建构，不管是教师生动形象的讲解，很多学生仍然不能确认其客观存在。只有学生真正理解认识了微观粒子的真实存在，才能理解化学变化的实质。让学生认识到质子、中子、核外电子的存在，学生才能更好地认识离子的存在，才能更好地理解化学变化。
3. 情感、态度激发的价值：学生遇到科学家们经历的问题会变得很兴奋，学生解决了科学家经历的问题后，有了很大的成就感。同时以化学史为线索，带领学生经历科学家探索的过程，能再现人类认识微观世界的历史，使得学生对科学精神有了更深切的体会和感悟。
总之，对于“原子结构”这一比较抽象的概念，我们可以从化学史中挖掘素材，让学生和科学家研究的情景相同，也就可以让学生像科学家一样进行思考，在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：3
[2] 北京教育科学研究院基础教育教学研究中心.初中化学学科主题教学案例研究[M].北京：首都师范大学出版社，2009：164-167
关键词：化学史；科学探究；原子结构
文章编号：1008-0546（2014）03-0063-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
一、问题的提出
新课程的基本理念之一是让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究实践中，逐步形成终身学习的意识和能力[1]。对于原子结构内容的教学，知识的结论较为简单，传统教学往往侧重于知识点的传授，学生往往处于识记、练习的被动接受状态。其实对于看不见摸不着的微观粒子的研究，我们可以充分运用化学史，带领学生回到200多年前，沿着科学家的足迹体验探究原子构成的历程，力图在指导学生体验科学研究过程、掌握科学研究方法和科学态度方面进行有效突破。
二、情景再现
2013年江苏省南通市初中化学优秀课评比内容是人教版第三单元课题2《原子结构（第一课时）》，评比主题是基于培养学生学科观念的初中化学课堂教学，来自各县市区的11 位老师展示了两种侧重点截然不同的教学方案设计。
设计一：介绍知识，掌握原子结构的基础内容。
通过复习旧知：原子是化学变化中的最小粒子，提出问题：原子究竟能不能再分？然后投影原子弹爆炸视频以及结合书本图片，引导分析得出原子的内部结构，再通过表格、数据引导分析原子内部有关粒子的等量关系，进而引导分析了核外电子的分层排布规律以及得失电子形成离子的相关知识，最后进行练习，巩固所学知识。
设计二：追溯历史，探究体验原子构成的历程。
片段一：实心球模型的建立与应用，初步了解模型构建的过程。1803年道尔顿提出了原子的实心球模型，运用实心球模型解释化学变化中的最小粒子是原子。通过电解水及分子、原子概念的学习，学生能用实心球模型解释很多化学变化的过程和特征。
片段二：西瓜模型的建立和应用，参与模型的建构及发现不足。通过演示摩擦起电实验，提出电子的存在，引导分析原子中存在带负电的电子，进而否定了实心球模型。这与以下化学史实不谋而合：1897年，汤姆生发现了电子，提出了原子结构西瓜模型，认为电子嵌在原子中如同西瓜籽嵌在西瓜中一样。
片段三：行星模型的建立和应用，尝试设计实验验证。首先学生游戏：①展示一圆板，用玉米粒正对圆板投掷，观察玉米粒的走向。②展示一呼啦圈，在其中间用细线挂一钩码，然后用玉米粒正对其投掷，仔细观察所有玉米粒的运动情况。其次教师介绍1911年卢瑟福的α粒子散射实验，感悟α粒子运动发生变化的原因，根据以上现象，引导分析原子的结构。
三、教学分析
本节课的教学内容属于“物质构成的奥秘”主题中的“微粒构成物质”，课程标准只要求“知道原子是由原子核和核外电子构成的”，内容相对单一浅显。从本节课教育教学价值出发，应全面、深入地挖掘微粒观构建、科学思维方法体验、科学态度培养等方面的功能。从课堂教学现场来看，两种教学设计的侧重点完全不一样，教学的实际效果差异是明显的。对比两种教学设计有以下启发：
1. 学生地位不同
设计一中，学生大部分时间处于倾听、接受、记录、练习的状态。学生成为接受知识的容器，其思维方式主要是识记。设计二中，学生沿着科学家的足迹经历科学探究的历程，主动体验发现问题、实验探究、分析解释、建立新模型、解决问题的过程。3个模型、3个阶段是学生从“听众”逐步转变为“主人”，结合化学史体验了科学探究的历程，学生的参与程度、思维深度得到加强。
2. 教师作用不同
设计一中，教师是知识的权威，将书本知识源源不断地传授给学生。设计二中，教师由知识的传授者变成了学生科学探究的组织者、学生学习的帮助者。教师由“演员”转为“导演”，由“一线”退居到“二线”。
3. 学科观念不同
设计一中，教师以学科知识作为课堂的关键内容，将学科知识的传授作为课堂教学的中心任务，化学学科的教学变成化学学科知识的总和。而设计二以化学史为线索，让学生经历科学探究的过程，课堂教学的重点已经不是纯粹基础知识和技能的教学，而是科学研究过程和方法的体验和学习。
四、教育价值
通过对《原子结构》两种教学设计进行分析，我们可以发现以传授知识为中心的设计抓住了学科知识而忽视了学生的活动，忽视了学生能力的培养、兴趣的激发及科学方法的训练。以化学史为线索的科学探究设计既重视了学科知识又重视学生发展的新型教学设计，实现了原子结构教学的新价值。
1. 微粒观建构的方法价值：目前人们对微观粒子的认识都是来自于对宏观现象的推测，透过现象看本质进行猜想，用模型进行形象化思维有助于学生对原子结构的理解[2]。以原子结构模型发现过程为线索，通过还原、再现历史上科学家的试验场景，引用有关素材、进行实验体验等环节，亲身体验原子结构模型的建立、修正、完善的过程。让学生充分体会到观察、发现问题是科学研究的开始，设计实验进行验证分析是关键，得出结论再对现象作出合理解释是目的，这是模型建构的基本过程。
2. 微粒观建构的学科价值：对于纷繁复杂的化学反应，尤其是微观粒子的建构，不管是教师生动形象的讲解，很多学生仍然不能确认其客观存在。只有学生真正理解认识了微观粒子的真实存在，才能理解化学变化的实质。让学生认识到质子、中子、核外电子的存在，学生才能更好地认识离子的存在，才能更好地理解化学变化。
3. 情感、态度激发的价值：学生遇到科学家们经历的问题会变得很兴奋，学生解决了科学家经历的问题后，有了很大的成就感。同时以化学史为线索，带领学生经历科学家探索的过程，能再现人类认识微观世界的历史，使得学生对科学精神有了更深切的体会和感悟。
总之，对于“原子结构”这一比较抽象的概念，我们可以从化学史中挖掘素材，让学生和科学家研究的情景相同，也就可以让学生像科学家一样进行思考，在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012：3
[2] 北京教育科学研究院基础教育教学研究中心.初中化学学科主题教学案例研究[M].北京：首都师范大学出版社，2009：164-167