教案設計1_原子的組成

教學主題			原子的組成		設計者	生化科技研究所碩三陳奕均 化學科
教學對象			國中二年級學生		教學時數	45 分鐘
教學對象分析 (whom)			1. 先備知識：已經學過物質與能量，光，聲音，溫度等巨觀且可以用身體五官感受到的現象，剛開始接觸微觀的事物。2. 關於微觀事物，已經知道元素與化合物之差異，且已經介紹道耳頓的原子說，知道世界上所有物質均為原子組成 (上述為兩周內所授之課程)。 2. 學校：就讀延平高中國中部。 3. 過去學習成果：程度中上，前面學習過的部分經過評量後皆有不錯的表 現。 4. 對學習的期望和優先考慮：以升學為優先目標，期盼在評量上能得到較 佳的成績。
教材來源			1. 林英智主編 (2012)。《國中自然與生活科技2上》。臺北：康軒文教事業。使用之章節為 6.4 原子的結構，內容主要敘述概念為：(1) 原子可以再分割成更小的粒子，這些粒子為質子、中子與電子。(2) 質子、中子與電子的帶電量、重量等性質以及在原子的位置。(3) 不同的質子數 (元素的差異)，不同的中子數 (同位數的差異)，以及不同的電子數 (原子與離子的差異)，均有其意義。2. 科羅拉多大學的 PhET 計劃，http://phet.colorado.edu/zh_TW/，其中的「建立一個原子」檔案為本篇教案所需軟體。此軟體的基本操作將課程活動 介紹。
設計理念 (why)			原子和學生過去所學之理化現象不同，屬於較為微觀之現象，較難與生活中的現實情況結合，也難以普通方式讓學生感覺到原子的真實存在。而原子內的質子、中子與原子，更難以具象化。「建立一個原子」軟體將由學生自己主動建立一個完整的原子，可讓學生”看見”原子的構造，加強學生之印象與學習興趣。該軟體另設有挑戰遊戲，適合國中生共同挑戰與練習。 若是不了解質子、中子與電子的差異，則無法了解元素間差異，以及性質的差異。舉例而言，若是不知道電子的差異，則會以為金屬鈉和食鹽中的納是相同物質，金屬納遇水會產生爆炸，所以食鹽遇到水也會產生爆炸嗎? 過去強調彼此競爭的觀念已經過時，現在的社會強調合作。因此我們將學生分成數組，透過學生彼此的互動互助及責任分擔，達成共同的學習目標。這種教學方式著重學生的參與及以學生為中心，學習的過程中，學生不只要對自己負責，也要對同組同學負責，可加強其學習動機。 鑑於上述理由，本教案以「建立一個原子」軟體作為輔助，以達到將原子內結構具象化的目的，幫助學生了解真實原子的構造。以分組學習之方式，強化其團隊合作的能力，期盼在生活中可以以簡單的化學常識判斷一些物質的基本性質，識破一些黑心商人所欺騙消費者的手法。
教學目標	單元目標 what			具體目標
	一、認知部份			學習完本單元後，學生可以獨立 了解不同變因的差異 建構一個原子或離子模型。 解釋一個元素的質子，中子與電子數。 預測一個原子或離子的質量與電量。 比較原子與離子的差異。 懷疑外來資訊的正確性
	二、情意部份			學習完本單元後，學生可以 參加相關的科學活動，進而喜歡科學。 主動探索生活中物質的組成。 整合自己過去的科學經驗。
	三、動作技能部份			學習完本單元後，學生可以 了解軟體的操作 能設計出一個完整的實驗
節次		教學活動流程					時間	教學資源	教學評量 Whether or not
第 一 節		準備階段					共 4 min
		(一)       課堂準備 將全班分成六組。必須圍成圓形或方形討論。 準備影片：「20131128關鍵時刻之3─就是要鹹死嬰孩的伯母！？」，網址為http://www.youtube.com/watch?v=v0QPzdDEbfA，從 4 分 18 秒至 5 分 45 秒開始看。或下載進行剪接。 設定電腦，將今天要使用的「建立一個原子」遊戲安裝於電腦，並要求每組有一台電腦進行下載安裝。http://phet.colorado.edu/zh_TW/simulation/build-an-atom 每個人發一張學習單。 籤筒 請學生準備具備照相功能之手機 (二)       引起動機 播放影片：「20131128關鍵時刻之3─就是要鹹死嬰孩的伯母！？」 開放討論時間，詢問學生影片中的敘述是否正確？（此階段目的為造成學生認知衝突，為什麼同樣是鈉卻會造成不同的影響。）(不給予答案)http://www.youtube.com/watch?v=v0QPzdDEbfA					2 min 2 min	電腦，投影機，          電腦，投影機
		發展階段					共 37 min
		（一）主要內容／活動第一階段：介紹原子結構 介紹教學軟體「建立一個原子」的基本操作。 如下截圖，先介紹三種操作變因，質子、中子與電子。質子、中子與電子位於畫面左下角，操作者僅能操作這三個物質的數量與位置，將其拖曳到想放置的地方。右半部分的元素、元素符號、質量與電荷，為應變變因，操作者要觀察其變化。畫面中上方會顯示其為原子或離子。畫面左上角有表格統計質子、中子與電子的數量，方便學生計算。老師先進行示範，製作氦原子模型。   拖曳一個質子到中間，在拖曳一個中子到中間，最後拖曳電子在外圍，即可完成。並於黑板示範 學生自行探索時間，須注意，限定於軌域模式，暫勿使用電子雲模式。 先讓其於”探索原子實驗紀錄表”自由填前三行 (地一行為老師示範之氫原子)。 爾後要求依據學習單上的問題，嘗試找出答案。以下8. ~ 13. 為學習單上之題目，引導並搭配軟體操作。 抽籤請學生回答問題。例如抽到第一組，指定 A 同學，可以向組內同學求救。 原子的中心可以放入什麼?待學生回答後，告知此處為原子核。 外層最第一層能填幾個電子，第二層能填個的?推論出第一層填兩個，第二層填八個。 決定元素的規則為?推論出質子數決定元素種類 找出決定離子或原子的規則?推論質子數和電子束決定離子或原子。 找出決定質量的規則?推論質子數與中子數決定原子質量。 電量要如何決定?推論出質子帶正電，電子帶負電，中子不帶電。 要求學生討論，完成”質子、中子、電子的關係表”。隨機抽籤回答「增加一個質子」造成的影響。回答完後可以指派下一組回答下一題「移去一個質子」，完成該表。 小組討論 +1  ，3，6，1分別表示什麼?找出其規則。並介紹質量數與原子序兩個新名詞。 根據關鍵報告，要求他們回答新學的名詞為何，此部分為小組回家作業。 評量時間：以「建立一個原子」軟體中的遊戲進行評量。 該遊戲分成四關，難度為1 ~ 4。 先由老師示範一次遊戲，遊戲畫面如下，依據其提示回答問題。例如示範題為Li，即在畫面右方的元素表選擇 Li。     完成遊戲後，可進入到成績畫面，如下圖。 跟學生講解遊戲規則，以組為單位計時，在 5 分鐘內能拿幾分。難度1，成績*1；難度2，成績*2；難度3，成績*3；難度4，成績*4。當進入成績畫面時，請以手機清楚拍下成績畫面，方便等下結算。					5min                                          10 min         5 min                         5 min   2 min     10 min	電腦，投影機，「建立一個原子」軟體，學習單。黑板	評量：遊戲與作業。
		總結階段					4 min
		記錄同學的成績。 原子由電子和原子核組成，原子核內部又有中子和質子。中子和質子質量較大，電子之質量很小可以忽略，因此質量數微中子和質子相加。電子帶負電，質子帶正電。質子決定原素的種類，也決定原子序。 解釋為什麼鈉原子會爆炸，但是鈉離子卻不會爆炸。 提示：下周將講解過去是如何建構原子模型。 提醒下周要將學習單繳回。					2 min  2 min

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原子的組成學習單

各位偉大的小小科學家，我們要用高科技來探索原子的奧秘，請大家利用桌上的電腦來做些模擬實驗吧!記住喔~做實驗的時候只能有一個操作變因喔~

 

探索原子實驗紀錄表
		操作變因/控制變因			應變變因
	劃出原子	質子數目	中子數目	電子數目	質量	電量	原子或離子	是什麼元素
1		2	2	2
2
3
4
5
6
7
8
9
10

 

各位科學家，有發現原子內有特殊的規則嗎?原子的世界就靠你們拯救了!

    1. 原子的中心可以放入什麼?

    2. 外層最第一層能填幾個電子，第二層能填幾個電子?

    3. 有什麼規則可以決定元素的種類?

    4. 找出決定離子或原子的規則?

    5. 質量要如何決定?

    6.  電量要如何決定?

     

恭喜各位!各位的發現可是原子結構的重大突破呢!!!在做了那麼多實驗，有了那麼多數據，我們進一步將數據整理!麻煩你們完成下表，你們將會發現原子三要素，質子，中子與電子的神祕關係喔!!

 

質子、中子、電子的關係表
改變	影響：元素，電子，質量?
	元素是否改變	電量改變量	質量改變量
增加一個質子
移去一個質子
增加一個中子
移去一個中子
增加一個電子
移去一個電子

     

連這麼複雜的三角鏈關係都被你們解開，實在太厲害了!!!既然你們都已經完成那麼困難的工作，我想對下面的問題一定是小菜一疊~快翻過去挑戰吧!!

 

^3,6Li+1

  出現了奇怪的符號和數字!!!!!請問3、6、1分別表示什麼?找出其規則      

作業區

關鍵報告：請回憶剛剛所探索到的新名詞，簡單介紹吧~  

原子核
質子
中子
電子
原子
離子
電量
電中性
帶正電
帶負電
元素
質量數
原子序

              挖，各位偉大的科學家，完成了這份研究報告對科學界是非常重要的事，如果各位是在過去發現的，那就會流傳千古了呢~究竟科學家過去是如何一步一步的建立原子模型的呢?下禮拜老師再告訴妳喔~