《原子的構(gòu)成》學(xué)習(xí)工具制作綜述

常廣儒

特色與亮點(diǎn)

①采用“模塊化”設(shè)計(jì)方案，以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”和“問(wèn)題解決”等模式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，遵循教師主導(dǎo)、學(xué)生主體相結(jié)合的原則，體現(xiàn)“自主、合作、探究”的理念，注重知識(shí)性、趣味性和交互性相結(jié)合，學(xué)科知識(shí)與信息技術(shù)深度融合，相得益彰。

②用Flash軟件作為制作平臺(tái)，交互性強(qiáng)，智能性好；圖、文、聲、像等媒體元素有機(jī)整合，運(yùn)行穩(wěn)定，操作靈活。

③界面布局合理，整體風(fēng)格統(tǒng)一，導(dǎo)航清晰簡(jiǎn)捷，色彩搭配協(xié)調(diào)，符合學(xué)生的視覺(jué)心理。

④內(nèi)容完整，設(shè)計(jì)科學(xué)，制作規(guī)范，每個(gè)頁(yè)面都有操作指南，既適合教師教學(xué)，又適合學(xué)生自主研學(xué)。

制作背景

《原子的構(gòu)成》學(xué)習(xí)工具的內(nèi)容取自魯教版九年級(jí)化學(xué)第二單元第三節(jié)《原子的構(gòu)成》。

物質(zhì)構(gòu)成的奧秘是初中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，是學(xué)生今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和認(rèn)識(shí)元素所必備的理論基礎(chǔ)。原子作為一種基本微觀粒子，看不見(jiàn)，摸不著，遠(yuǎn)離學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，加之九年級(jí)學(xué)生在前面學(xué)到的微觀知識(shí)有限，積累的感性材料不充分，空間想象能力還不夠強(qiáng)，教材對(duì)這部分內(nèi)容的介紹又多以結(jié)論性的敘述性語(yǔ)言為主，這些都給學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容帶來(lái)了一定困難，是初中化學(xué)中幾個(gè)關(guān)鍵的“分化點(diǎn)”之一。那么，如何突破“分化點(diǎn)”呢？

我們知道，信息化手段具有強(qiáng)大的動(dòng)畫(huà)模擬功能和智能的編程技術(shù)，可以將微觀知識(shí)宏觀化，抽象內(nèi)容直觀化。單就該“分化點(diǎn)”來(lái)說(shuō)，若能充分發(fā)揮信息化手段的優(yōu)勢(shì)，將學(xué)科知識(shí)與信息技術(shù)深度融合起來(lái)，則能很好地解決這一教學(xué)難題。

設(shè)計(jì)思路及內(nèi)容結(jié)構(gòu)

本學(xué)習(xí)工具是以課程標(biāo)準(zhǔn)為指南，以魯教版九年級(jí)化學(xué)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容為藍(lán)本，以九年級(jí)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)為基點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的，目的是更好地服務(wù)這部分內(nèi)容的教與學(xué)。

在本學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，我考慮最多的是：如何體現(xiàn)“自主、合作、探究”的教學(xué)理念；如何突出學(xué)生在探究活動(dòng)中的主體地位；如何將學(xué)科知識(shí)與信息化手段更好地融合起來(lái)幫助師生高效地解決實(shí)際教學(xué)問(wèn)題。

整個(gè)工具由以下五大“模塊”組成，每個(gè)模塊又包含若干“子模塊”，各個(gè)模塊通過(guò)“折疊式”導(dǎo)航菜單有機(jī)組合在一起，路徑可選，操作可控，且能很好地彰顯內(nèi)容架構(gòu)和知識(shí)脈絡(luò)。

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)

用三個(gè)“子模塊”分別向?qū)W生展示課標(biāo)要求、學(xué)習(xí)重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)難點(diǎn)，目的是讓學(xué)生學(xué)有目標(biāo)，有的放矢，提高學(xué)習(xí)的針對(duì)性和有效性。

2.情境導(dǎo)入

該模塊由三個(gè)“子模塊”組成：①動(dòng)畫(huà)模擬水分子合成與分解的過(guò)程（如下頁(yè)圖1），引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)出“在化學(xué)變化中，分子分成原子，原子不能再分”的結(jié)論；②展示幾種由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)的圖片（如下頁(yè)圖2），用以豐富學(xué)生的感性知識(shí)；③介紹陰極射線(xiàn)和“西瓜”模型（如下頁(yè)圖3），引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)“原子雖然很小，但仍然是可以再分的”。這樣的設(shè)計(jì)能夠激起學(xué)生的思維沖突，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3.自主探究

該模塊是本學(xué)習(xí)工具的主要部分，由三個(gè)“子模塊”組成。

（1）原子結(jié)構(gòu)

①散射實(shí)驗(yàn)。首先利用動(dòng)畫(huà)模擬著名的“α粒子轟擊金箔”實(shí)驗(yàn)（如圖4），學(xué)生通過(guò)拖動(dòng)“顯微鏡”即可在“熒光屏”上直觀地觀察到α粒子的散射情況，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生推測(cè)出“在原子中心有一個(gè)堅(jiān)硬密實(shí)的核，叫原子核”，然后微觀演示α粒子轟擊金原子的情形（如圖5），再通過(guò)交流討論，總結(jié)出原子核在整個(gè)原子中的位置、電性以及質(zhì)量上的特點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)原子核有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。

②核式模型。以鋰原子為例借助動(dòng)畫(huà)介紹盧瑟福的原子核式學(xué)說(shuō)（如圖6），將鼠標(biāo)放在原子模型上就可以顯示靜態(tài)圖，放在電子或原子核上可顯示相應(yīng)粒子的介紹，然后用類(lèi)似效果的動(dòng)畫(huà)提供氫原子、氧原子、鈉原子等幾種原子的動(dòng)態(tài)模型（如圖7），進(jìn)一步豐富學(xué)生的感性知識(shí)，最后在充分討論、交流的基礎(chǔ)上總結(jié)、概括出原子的基本結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成原子的各微粒的特點(diǎn)。

③構(gòu)成規(guī)律。出示常見(jiàn)原子的結(jié)構(gòu)圖表，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)合作、交流、探究等自主活動(dòng)，盡可能多地檢索、發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部蘊(yùn)含的信息，逐步構(gòu)建起較為完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

（2）電子排布

①電子的分層排布。利用動(dòng)畫(huà)模擬多電子原子中核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如圖8），將鼠標(biāo)放在原子模型上，可以顯現(xiàn)電子分層運(yùn)動(dòng)的靜態(tài)圖，這種交互設(shè)計(jì)易于學(xué)生理解“電子根據(jù)能量的不同是在不同的電子層上運(yùn)動(dòng)的，也叫分層排布”的涵義（如圖9）。

②原子結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，點(diǎn)擊“抽象化”按鈕，借助動(dòng)畫(huà)可以演示氧原子由實(shí)物到符號(hào)的抽象化過(guò)程，幫助學(xué)生理解原子結(jié)構(gòu)示意圖各部分的涵義，然后提供常見(jiàn)的1～20號(hào)元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖“卡片”（如圖11），點(diǎn)擊卡片可以逐頁(yè)翻閱，最后再通過(guò)拖動(dòng)游戲結(jié)合必要的討論、交流等探究活動(dòng)，幫助學(xué)生總結(jié)、歸納出常見(jiàn)原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和核外電子的排布規(guī)律（如圖12）。

（3）離子構(gòu)物

①穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。先利用一幅關(guān)系圖介紹穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的涵義（如圖13），再通過(guò)一則拖動(dòng)游戲探究各類(lèi)原子最外層電子數(shù)的特點(diǎn)（如圖14）。這樣不但可以增強(qiáng)趣味性，還可以使學(xué)生逐步形成科學(xué)分類(lèi)的思想，體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科理念。

②離子形成。首先，借助虛擬的原子結(jié)構(gòu)示意圖“卡片”模擬幾種典型的非金屬原子和金屬原子通過(guò)得失電子形成陰陽(yáng)離子的過(guò)程（如圖15），具體是用鼠標(biāo)點(diǎn)擊卡片上部的藍(lán)色部分，放大卡片，再點(diǎn)擊該卡片中紅色箭頭按鈕，便可以動(dòng)畫(huà)模擬原子得失電子的情形，這樣就可以幫助學(xué)生掌握離子的分類(lèi)及形成規(guī)律。然后，通過(guò)一則游戲組織探究活動(dòng)（如圖16），具體的玩法是點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，隨機(jī)出現(xiàn)某粒子（原子或離子）符號(hào)和名稱(chēng)，讓學(xué)生將該粒子的質(zhì)子數(shù)和各層所容納的電子數(shù)填（選）在相應(yīng)的空格內(nèi)，這樣很容易讓學(xué)生在愉悅的探究活動(dòng)中掌握核外電子的排布規(guī)律。最后，組織學(xué)生通過(guò)討論、交流、辨析，歸納、總結(jié)出原子、陽(yáng)離子和陰離子之間的異同。

③離子構(gòu)物。以NaCl為例，用擬人化的動(dòng)畫(huà)手法模擬其形成過(guò)程（如上頁(yè)圖17），直觀形象地幫助學(xué)生得出“離子也是構(gòu)成物質(zhì)的一種微?！钡慕Y(jié)論，再通過(guò)一則拖動(dòng)游戲進(jìn)一步加深對(duì)離子化合物形成過(guò)程的認(rèn)識(shí)（如上頁(yè)圖18）。具體玩法是點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕隨機(jī)出現(xiàn)某化合物名稱(chēng)，然后向兩個(gè)框內(nèi)拖入相關(guān)原子，直至兩框內(nèi)的原子得失電子總數(shù)相等；繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”按鈕模擬電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，再點(diǎn)擊則顯示該物質(zhì)的化學(xué)式。這樣，不但能幫助學(xué)生對(duì)物質(zhì)構(gòu)成的知識(shí)有個(gè)整體把握，也為將來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)化合價(jià)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

（1）自我診斷

根據(jù)課標(biāo)要求擬定了7道思考題，幫助學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估，查缺補(bǔ)漏。該環(huán)節(jié)既是學(xué)習(xí)效果的反饋，也是學(xué)習(xí)目標(biāo)的照應(yīng)。

（2）在線(xiàn)測(cè)試

精選多道訓(xùn)練題，以“拖一拖”“選一選”“連一連”等形式設(shè)置和呈現(xiàn)，測(cè)試中有評(píng)價(jià)，有提示，有解析，還可“重置”，利于學(xué)生自主研學(xué)。

5.學(xué)海沖浪

該模塊內(nèi)容屬于知識(shí)的拓展部分，包括“原子探秘”“盧瑟福傳”和“原子解密”三個(gè)“子模塊”，主要是開(kāi)拓學(xué)生視野，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，采用滾動(dòng)等多種交互方式呈現(xiàn)，生動(dòng)有趣，操作順暢。

關(guān)鍵技術(shù)處理

本學(xué)習(xí)工具是以Flash 8為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，腳本語(yǔ)言采用AS2.0。AS2.0功能強(qiáng)大，使用靈活，完全可以滿(mǎn)足制作一般學(xué)習(xí)工具的需要，學(xué)習(xí)工具中一些智能的交互功能和逼真的動(dòng)畫(huà)效果都是利用它來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1.拖動(dòng)

這是比較常見(jiàn)的交互方式，利用它可以設(shè)計(jì)制作一些教學(xué)類(lèi)小游戲，增強(qiáng)互動(dòng)性和趣味性。以圖14中的拖動(dòng)為例，要達(dá)到的效果是，隨意拖動(dòng)原子到任意方框內(nèi)，釋放鼠標(biāo)后，若放置正確則停留在當(dāng)前位置，否則返回到初始位置。此效果是這樣實(shí)現(xiàn)的：新建影片剪輯元件，選中圖層一第一幀，拖入9個(gè)事先制作好的不同原子元件到舞臺(tái)合適位置，分別輸入實(shí)例名，其中三個(gè)稀有氣體原子元件為yz1、yz2、yz3，三個(gè)金屬原子元件為yz4、yz5、yz6，三個(gè)非金屬原子元件為yz7、yz8、yz9，再拖入三個(gè)方框元件到舞臺(tái)的合適位置，實(shí)例名分別為fk1、fk2、fk3；添加圖層二，在第一幀輸入以下語(yǔ)句：

function aa（yz， fk） { //創(chuàng)建自定義函數(shù)aa

yz.onPress = function（） {

startDrag（this）；

}； //鼠標(biāo)按下，開(kāi)始拖動(dòng)

yz.onRelease = function（） {

stopDrag（）；

if （yz.hitTest（fk）） {

yz._x = _xmouse；

yz._y = _ymouse；

} else {

yz._x = yz.xx；

yz._y = yz.yy；

}

}； //鼠標(biāo)抬起，停止拖動(dòng)并確定位置

}

for （i=1； i<=9； i++） {

this["yz"+i].xx = this["yz"+i]._x；

this["yz"+i].yy = this["yz"+i]._y； //標(biāo)記原子元件位置

if （i<=3） {

aa（this["yz"+i]， fk1）；

} else if （i>=7） {

aa（this["yz"+i]， fk3）；

} else {

aa（this["yz"+i]， fk2）；

} //執(zhí)行自定義函數(shù)aa

}

2.緩動(dòng)

緩動(dòng)效果主要包括溢出、回彈、彈性、減速等，在本學(xué)習(xí)工具中多處使用，增強(qiáng)了真實(shí)感和生動(dòng)性。例如，在圖2中，點(diǎn)擊小圖可放大，點(diǎn)擊大圖可還原，在圖片變化過(guò)程中會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)不同緩動(dòng)效果。那么，這種效果是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？

新建影片剪輯元件，選中圖層一第一幀，拖入三張圖片到舞臺(tái)的合適位置，分別轉(zhuǎn)化為影片剪輯元件，并輸入實(shí)例名tu1、tu2、tu3；添加圖層二，在該層第一幀輸入以下語(yǔ)句：

import mx.transitions.Tween；

import mx.transitions.easing.*； //導(dǎo)入Tween類(lèi)和easing類(lèi)

tw = [Back.easeOut， Bounce.easeOut， Elastic.easeOut， Strong.easeOut]； //緩動(dòng)效果數(shù)組

for （i=1； i<=3； i++） {

this["tu"+i].xx = this["tu"+i]._x；

this["tu"+i].yy = this["tu"+i]._y；

this["tu"+i].a = this["tu"+i]._rotation=random（60）-30； //標(biāo)記圖片的位置和角度

this["tu"+i].onPress = function（） { //點(diǎn)擊圖片實(shí)現(xiàn)緩動(dòng)

mx.behaviors.DepthControl.bringToFront（this）；

this.a = this._rotation；

if （this._xscale<=105） {

new Tween（this， "_xscale"， tw[random（4）]， 100， 200， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_yscale"， tw[random（4）]， 100， 200， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_x"， tw[random（4）]， this.xx， 0， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_y"， tw[random（4）]， this.yy， 0， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_rotation"， tw[random（4）]， this.a， 0， random（10）+10， false）；

} else {

new Tween（this， "_xscale"， tw[random（4）]， 200， 100， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_yscale"， tw[random（4）]， 200， 100， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_x"， tw[random（4）]， 0， this.xx， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_y"， tw[random（4）]， 0， this.yy， random（10）+10， false）；

new Tween（this， "_rotation"， tw[random（4）]， 0， random（60）-30， random（10）+10， false）；

}

}；

}

將新建元件拖入主場(chǎng)景，進(jìn)行測(cè)試，效果就出來(lái)了。

拖動(dòng)、緩動(dòng)等效果的恰當(dāng)運(yùn)用的確能給學(xué)習(xí)工具增色不少，但過(guò)多過(guò)濫，也很容易沖淡主題，降低使用效能。

評(píng)價(jià)與反思

本學(xué)習(xí)工具將學(xué)科知識(shí)與信息化手段有機(jī)地融合起來(lái)，搭建起一個(gè)基于信息技術(shù)的研究性學(xué)習(xí)平臺(tái)，借助這個(gè)平臺(tái)，學(xué)生可以自主地進(jìn)行探究、實(shí)驗(yàn)、交流等學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而較好地完成本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

反觀整個(gè)工具，在一些細(xì)節(jié)處理上還有待進(jìn)一步完善：一是內(nèi)容較為繁雜，再精練些更好；二是制作還不夠精美，個(gè)別元件立體感不強(qiáng)，仿真度不高，有些頁(yè)面色彩搭配不太合理，美工還需加強(qiáng)；三是練習(xí)部分題量不多，訓(xùn)練不足，若設(shè)計(jì)成題庫(kù)就更好了。

幕前幕后

“2016NOC，我來(lái)啦！”

我雖然是一位有著三十多年教齡的“老教師”，卻是NOC賽場(chǎng)上的“新戰(zhàn)士”。

領(lǐng)我走進(jìn)NOC活動(dòng)的是一位教育信息化的“大咖”，他在NOC的賽場(chǎng)上屢獲大獎(jiǎng)，他就是山東省東營(yíng)市勝利四中的梅傳俊老師。雖然僅見(jiàn)過(guò)一次面，但就在那次見(jiàn)面中，梅老師興致勃勃地給我推介了NOC。

NOC的魅力一下子吸引了我，當(dāng)時(shí)我就暗自下定決心：“NOC，我也要參加！”

我深知，在賽場(chǎng)上要拿大獎(jiǎng)終究要靠作品說(shuō)話(huà)，要憑創(chuàng)新取勝；我也深知，完成一件優(yōu)秀作品不僅要有深厚專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積淀，更要有過(guò)硬的信息技術(shù)的支撐。

設(shè)計(jì)和制作《原子的構(gòu)成》的過(guò)程充滿(mǎn)艱辛和快樂(lè)。不記得查閱了多少資料，忘記熬過(guò)了幾多夜晚，幾番揚(yáng)棄，幾易其稿。然而，當(dāng)一幅幅精彩畫(huà)面浮在眼前、一個(gè)個(gè)智能交互順暢實(shí)現(xiàn)的那一刻，一切的艱辛都拋向九霄，僅存的是驚喜，是陶醉，是榮耀。

第一次參加NOC活動(dòng)，《原子的構(gòu)成》就榮獲一等獎(jiǎng)，這是評(píng)委們對(duì)一位“老教師”的認(rèn)可，是NOC對(duì)一名“新戰(zhàn)士”的褒獎(jiǎng)，是NOC讓我的人生又平添了一份光榮。

我喜歡NOC這塊創(chuàng)新、超越、激人奮進(jìn)的沃土，我將繼續(xù)追隨NOC的腳步，在教育信息化的道路上不斷前行。