《物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境》說(shuō)課稿

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境》說(shuō)課稿尊敬的各位評(píng)委、老師：一、教材分析1.地位與作用本專(zhuān)題在整個(gè)教材體系中具有總結(jié)性和前瞻性的重要地位。通過(guò)前面章節(jié)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，如原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等，本專(zhuān)題在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述了物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的意義、方向以及未來(lái)發(fā)展的無(wú)限可能性。它有助于學(xué)生構(gòu)建完整的物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系，同時(shí)也為學(xué)生今后深入學(xué)習(xí)化學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科奠定了思想基礎(chǔ)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究是一個(gè)不斷探索、永無(wú)止境的過(guò)程。2.教材內(nèi)容本專(zhuān)題主要涵蓋了三個(gè)方面的內(nèi)容：研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論以及研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理。這些內(nèi)容從不同角度展示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的多元價(jià)值，如通過(guò)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，可以尋找特殊功能的材料；量子力學(xué)理論對(duì)化學(xué)反應(yīng)研究的指導(dǎo)作用，關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展中的諸多化學(xué)相關(guān)問(wèn)題；而研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)人類(lèi)健康意義重大。二、學(xué)情分析1.知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生在學(xué)習(xí)本專(zhuān)題之前，已經(jīng)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的掌握，例如原子的構(gòu)成、化學(xué)鍵、分子的空間構(gòu)型以及晶體的類(lèi)型等。這些知識(shí)為理解本專(zhuān)題中物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等內(nèi)容提供了必要的基礎(chǔ)。然而，對(duì)于量子力學(xué)等較為抽象的概念以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究在多個(gè)前沿領(lǐng)域的具體應(yīng)用，學(xué)生的認(rèn)知還比較有限。2.思維能力高中學(xué)生的思維能力正處于從形象思維向抽象思維過(guò)渡的階段。本專(zhuān)題中的一些概念和理論具有較高的抽象性，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的抽象思維能力。雖然部分學(xué)生可能在這方面已經(jīng)有所發(fā)展，但仍需要教師通過(guò)合適的教學(xué)方法和實(shí)例引導(dǎo)，幫助學(xué)生理解和接受新知識(shí)。3.學(xué)習(xí)興趣在當(dāng)今科技高速發(fā)展的時(shí)代，學(xué)生對(duì)化學(xué)前沿知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用往往具有較高的興趣。本專(zhuān)題涉及到很多與現(xiàn)代科技、生命科學(xué)、新材料研發(fā)等相關(guān)的內(nèi)容，教師可以充分利用學(xué)生的這一興趣點(diǎn)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。三、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)（1）理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素，包括物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物活性和生理活性等。（2）了解量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中的指導(dǎo)價(jià)值。（3）認(rèn)識(shí)研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)促進(jìn)人類(lèi)健康的重要作用。2.過(guò)程與方法目標(biāo)（1）通過(guò)對(duì)具體實(shí)例的分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、歸納總結(jié)的能力，學(xué)會(huì)從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度解釋物質(zhì)的性質(zhì)和現(xiàn)象。（2）引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)前沿，了解科學(xué)研究的方法和過(guò)程，提高學(xué)生獲取信息、加工信息的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)（1）使學(xué)生認(rèn)同“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無(wú)止境的”這一觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的熱愛(ài)和對(duì)科學(xué)探索的興趣。（2）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)研究在解決人類(lèi)面臨的能源、環(huán)境、健康等問(wèn)題中的重要作用。四、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。通過(guò)具體實(shí)例深入理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)如何決定物質(zhì)的各種性質(zhì)，這是本專(zhuān)題的核心知識(shí)內(nèi)容，也是學(xué)生構(gòu)建完整物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系的關(guān)鍵。（2）量子力學(xué)理論在化學(xué)反應(yīng)研究中的重要意義。量子力學(xué)是現(xiàn)代化學(xué)研究的重要理論基礎(chǔ)，理解其對(duì)化學(xué)反應(yīng)的指導(dǎo)作用有助于學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科的發(fā)展方向。2.教學(xué)難點(diǎn)（1）量子力學(xué)概念的理解。量子力學(xué)是一個(gè)非常抽象的概念，對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)理解起來(lái)具有較大的難度。（2）如何將物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)際的科技應(yīng)用、社會(huì)需求緊密聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的無(wú)限價(jià)值。這需要教師引導(dǎo)學(xué)生跨越理論與實(shí)際應(yīng)用之間的思維鴻溝。五、教學(xué)方法1.講授法對(duì)于一些基本概念、理論等較為抽象的知識(shí)，如量子力學(xué)的初步概念，采用講授法進(jìn)行直接講解，確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確獲取知識(shí)要點(diǎn)。2.實(shí)例分析法通過(guò)列舉大量的實(shí)例，如鑭系元素在光、電、磁材料中的應(yīng)用，高分子纖維材料的性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系等，幫助學(xué)生理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究在實(shí)際中的應(yīng)用。這種方法可以將抽象的知識(shí)具體化，便于學(xué)生理解和接受。3.討論法設(shè)置一些具有啟發(fā)性的問(wèn)題，如“如何在了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出更環(huán)保、高效的化學(xué)反應(yīng)？”讓學(xué)生分組進(jìn)行討論。討論法可以激發(fā)學(xué)生的思維活力，培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力和創(chuàng)新思維能力。4.多媒體輔助教學(xué)法利用多媒體展示一些微觀結(jié)構(gòu)模型、科技成果視頻等，如展示DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、碳納米管的結(jié)構(gòu)等。多媒體教學(xué)可以將抽象的微觀世界直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生更好地理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也能增加課堂的趣味性。六、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入新課（3分鐘）通過(guò)播放一段關(guān)于現(xiàn)代科技成果展示的視頻，視頻內(nèi)容包括新型超導(dǎo)材料的應(yīng)用、基因編輯技術(shù)在治療疾病方面的突破等。然后提問(wèn)學(xué)生：“這些令人驚嘆的科技成果背后都離不開(kāi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的深入研究，那么大家認(rèn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索有沒(méi)有盡頭呢？”從而引出本節(jié)課的主題——物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境。這樣的導(dǎo)入方式可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也讓學(xué)生初步感受到物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究與現(xiàn)代科技發(fā)展的緊密聯(lián)系。2.新課講授（30分鐘）（1）研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（12分鐘）①首先回顧前面學(xué)過(guò)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，如原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)等。然后講解物質(zhì)結(jié)構(gòu)不僅僅包括這些方面，還包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等。②舉例說(shuō)明物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)。例如，同分異構(gòu)體乙醇和甲醚，它們分子組成相同但結(jié)構(gòu)不同，所以性質(zhì)也不同。這表明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是決定其性質(zhì)的重要因素。③進(jìn)一步闡述研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的意義。列舉鑭系元素，研究其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，可以尋找到功能奇特的光、電、磁等材料；研究影響生物大分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，可以幫助人類(lèi)認(rèn)識(shí)生命運(yùn)動(dòng)的機(jī)理；研究材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以得到強(qiáng)度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料。在講解過(guò)程中，可以結(jié)合當(dāng)前的一些科技新聞，如最近某研究團(tuán)隊(duì)利用對(duì)某種新型材料結(jié)構(gòu)的研究，開(kāi)發(fā)出了一種高性能的電池材料，這大大提高了電池的續(xù)航能力，為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。（2）研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論（12分鐘）①提出問(wèn)題：在現(xiàn)代化學(xué)研究中，我們面臨著很多挑戰(zhàn)，如如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化，如何建立零排放的化工企業(yè)等，那么化學(xué)家們是如何思考解決這些問(wèn)題的呢？從而引出量子力學(xué)理論。②簡(jiǎn)單介紹量子力學(xué)的概念，由于量子力學(xué)比較抽象，可以用比喻的方式來(lái)解釋?zhuān)鐚⒘孔恿W(xué)比作一把特殊的鑰匙，它可以幫助我們打開(kāi)化學(xué)反應(yīng)微觀世界的大門(mén)。③講解量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中的指導(dǎo)作用。例如，在充分了解光合作用、固氮作用機(jī)理和催化理論的基礎(chǔ)上，利用量子力學(xué)理論，我們有望實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化，在工廠中生產(chǎn)糧食和蛋白質(zhì)；通過(guò)建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論，我們可以建立零排放的、原子經(jīng)濟(jì)性的化工企業(yè)，倡導(dǎo)“綠色化學(xué)”；在了解酶催化作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，模擬天然酶制造人工催化劑，實(shí)現(xiàn)在最溫和條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，控制反應(yīng)的方向和產(chǎn)物的手性。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)前的環(huán)保形勢(shì)，講述量子力學(xué)理論在開(kāi)發(fā)新型清潔能源、解決環(huán)境污染問(wèn)題中的潛在應(yīng)用。比如，科學(xué)家們正在探索利用量子力學(xué)原理開(kāi)發(fā)更高效的太陽(yáng)能電池，以滿足日益增長(zhǎng)的能源需求并減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴。（3）研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理（6分鐘）①?gòu)拇蠹沂煜さ慕】祮?wèn)題入手，如某些疾病的發(fā)生與人體內(nèi)部生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能異常有關(guān)。然后講解化學(xué)鍵理論為現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)，探尋人類(lèi)和生物的生命運(yùn)動(dòng)的化學(xué)機(jī)理，是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。②舉例說(shuō)明研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)人類(lèi)健康的重要作用。例如，研究藥物分子與生物大分子之間的相互作用結(jié)構(gòu)，有助于開(kāi)發(fā)更高效、更具針對(duì)性的藥物，從而提高疾病的治療效果?？梢蕴峒爱?dāng)前在抗癌藥物研發(fā)方面的進(jìn)展，很多新型抗癌藥物的研發(fā)都是基于對(duì)癌細(xì)胞內(nèi)部生物大分子結(jié)構(gòu)的深入研究。3.課堂小結(jié)（5分鐘）引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容，包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、量子力學(xué)理論在化學(xué)反應(yīng)研究中的意義以及研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理。強(qiáng)調(diào)這些內(nèi)容之間的相互聯(lián)系以及它們?cè)诂F(xiàn)代科技、人類(lèi)健康和社會(huì)發(fā)展中的重要性。同時(shí)，再次點(diǎn)明“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無(wú)止境的”這一主題，鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中關(guān)注化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，積極探索未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)世界。4.課堂練習(xí)（10分鐘）（1）選擇題①下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的說(shuō)法正確的是（）A.物質(zhì)的性質(zhì)完全由其結(jié)構(gòu)決定，與外界環(huán)境無(wú)關(guān)B.只要分子組成相同，物質(zhì)的性質(zhì)就一定相同C.物質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素，但不是唯一因素D.物質(zhì)的物理性質(zhì)由結(jié)構(gòu)決定，化學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)②量子力學(xué)在化學(xué)反應(yīng)研究中的主要作用不包括（）A.幫助理解光合作用和固氮作用的機(jī)理B.指導(dǎo)建立零排放的化工企業(yè)C.確定化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的具體時(shí)間D.模擬天然酶制造人工催化劑（2）簡(jiǎn)答題請(qǐng)簡(jiǎn)要闡述研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)開(kāi)發(fā)新型材料的重要意義。答案：（1）選擇題①C。物質(zhì)的性質(zhì)由結(jié)構(gòu)決定，但也會(huì)受到外界環(huán)境的影響，A錯(cuò)誤；分子組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不同，B錯(cuò)誤；物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都與結(jié)構(gòu)有關(guān)，D錯(cuò)誤。②C。量子力學(xué)可以幫助理解光合作用和固氮作用機(jī)理、指導(dǎo)建立零排放化工企業(yè)、模擬天然酶制造人工催化劑，但不能確定化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的具體時(shí)間。（2）簡(jiǎn)答題研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)開(kāi)發(fā)新型材料具有至關(guān)重要的意義。首先，物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等方面。通過(guò)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)出具有特定性能的材料。例如研究鑭系元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，可以尋找到功能奇特的光、電、磁等材料；研究材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以得到強(qiáng)度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料。此外，了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)有助于探索新材料的合成方法，為開(kāi)發(fā)新型材料提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，滿足現(xiàn)代科技、工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活對(duì)高性能材料的不斷需求。5.布置作業(yè)（2分鐘）布置課后作業(yè)：讓學(xué)生查閱資料，了解一種基于物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究而開(kāi)發(fā)的新型材料，并寫(xiě)一篇簡(jiǎn)短的介紹文章，要求包括這種材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能優(yōu)勢(shì)以及在實(shí)際中的應(yīng)用。這樣的作業(yè)可以加深學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與材料開(kāi)發(fā)關(guān)系的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和信息收集能力。七、板書(shū)設(shè)計(jì)板書(shū)設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)板塊：1.研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系-物質(zhì)結(jié)構(gòu)（微粒相互作用、分子構(gòu)型等）