利用3D微課對(duì)初中生滲透微觀思維教學(xué)

（海南師范大學(xué)附屬中學(xué) 海南?？?571158）

化學(xué)教師的任務(wù)應(yīng)將學(xué)生從對(duì)宏觀世界的感知引導(dǎo)到微觀思維領(lǐng)域，去探索化學(xué)世界的奧秘，形成學(xué)科的思維模式，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。對(duì)于物質(zhì)及其變化的感知可以通過(guò)直接觀察、實(shí)驗(yàn)等宏觀現(xiàn)象來(lái)了解。而物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)變化等知識(shí)，對(duì)于初學(xué)化學(xué)的初中生來(lái)說(shuō)無(wú)疑具有一定的難度。微觀世界不可視，較為抽象，如何創(chuàng)設(shè)情境，建構(gòu)思維，是化學(xué)教學(xué)者值得思考的話題。

現(xiàn)代教育技術(shù)與課堂教學(xué)的深度融合近年來(lái)受到廣泛關(guān)注，微課應(yīng)用于教學(xué)前景光明。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用可以增強(qiáng)其表現(xiàn)力，超越傳統(tǒng)教學(xué)手段的局限。借助3D微課、電腦模擬動(dòng)畫等方式，直觀地將微觀世界可視化，化抽象思維為形象思維，達(dá)到“見原先之不可視”的效果。這種形象、動(dòng)態(tài)模擬揭示了物質(zhì)世界的奧秘，有效地突破了教學(xué)難點(diǎn)。[1]

一、初中教材與微觀思維有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)

立足于微粒觀念，將初中化學(xué)教材進(jìn)行梳理，整理出各章節(jié)內(nèi)容中與微觀思維有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)如下：[2]

初中教材與微觀思維有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)

章節(jié) 知識(shí)點(diǎn)物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的分子是由原子構(gòu)成的化學(xué)變化的微觀解釋原子的結(jié)構(gòu)第四單元：自然界的水 水的組成和分子結(jié)構(gòu)第五單元：化學(xué)方程式 質(zhì)量守恒定律的微觀解釋第六單元：碳和碳的氧化物 金剛石、石墨、C60和碳納米管的結(jié)構(gòu)第九單元：溶液 溶液的形成第十單元：酸和堿 酸和堿的解離中和反應(yīng)的微觀過(guò)程第十二單元：化學(xué)與生活 高分子化合物結(jié)構(gòu)第三單元：構(gòu)成物質(zhì)的奧秘

根據(jù)整理出來(lái)的知識(shí)點(diǎn)，開發(fā)資源設(shè)計(jì)若干微課，分化難點(diǎn)，方便教學(xué)，減輕學(xué)習(xí)難度。

二、用3D技術(shù)引入微觀領(lǐng)域的效果思考

要突破微觀領(lǐng)域的局限，一般的做法是使用模擬圖示、動(dòng)畫將分子、原子等微觀粒子放大，顯示其結(jié)構(gòu)。學(xué)生通過(guò)對(duì)模擬素材的觀看，形成對(duì)微觀粒子的初步認(rèn)知，教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入微觀世界，認(rèn)清微觀粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及二者的關(guān)系。

在《認(rèn)識(shí)幾種常見分子》微課設(shè)計(jì)中，從若干動(dòng)態(tài)的氫分子比例模型中放大單個(gè)分子，可觀察到其由兩個(gè)氫原子構(gòu)成，背景配音講解氫分子的組成和結(jié)構(gòu)，理解了分子與原子之間的關(guān)系。相似情形展示O2、H2O、CO2的分子立體動(dòng)畫模型并配音講解。通過(guò)這一設(shè)計(jì)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、分子性質(zhì)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)起到了幫助，解決了若干宏觀和微觀問(wèn)題：①物質(zhì)是由元素組成的，②分子是由原子構(gòu)成的，③不同分子的大小、空間立體形狀有區(qū)別，④分子是不斷運(yùn)動(dòng)的。

微課的應(yīng)用較為靈活，可以在課堂教學(xué)中集體觀看，也可以讓學(xué)生課前課后多次回放。三維立體動(dòng)畫對(duì)人的視覺沖擊力更強(qiáng)，便于營(yíng)造近乎真實(shí)的感受，對(duì)微觀世界的詮釋更具有說(shuō)服力與信服力。精心的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫效果和對(duì)問(wèn)題的解釋相得益彰，這是任何單純的語(yǔ)言講解難以企及的效果。

三、3D微課對(duì)構(gòu)建學(xué)生化學(xué)觀念的作用

化學(xué)科學(xué)不僅從宏觀上對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和變化進(jìn)行觀察和描述，更重要的是從微觀結(jié)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行探析，以深刻把握物質(zhì)變化的本質(zhì)?；瘜W(xué)學(xué)科觀念形成的素材就是化學(xué)核心概念以及具體化學(xué)知識(shí)，它具有超越知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的持久價(jià)值和遷移價(jià)值。對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)，正是從生活中幾種常見的物質(zhì)出發(fā)，教學(xué)中滲透元素觀、微粒觀、變化觀等化學(xué)觀念。

初中教材在解釋化學(xué)變化過(guò)程時(shí)說(shuō)明：在化學(xué)變化中分子分為原子，原子可以結(jié)合成新的分子，這是對(duì)化學(xué)變化微觀思維最基本層次的認(rèn)識(shí)，可以幫助學(xué)生從微觀思路理解化學(xué)變化的過(guò)程，為今后從化學(xué)鍵的斷裂與形成去理解化學(xué)變化的本質(zhì)打下基礎(chǔ)。初中教材給出了HgO的模擬分解示意圖和H2與Cl2反應(yīng)生成HCl的示意圖，對(duì)學(xué)生理解化學(xué)變化過(guò)程有一定的幫助，但圖示是靜態(tài)的，仍欠缺生動(dòng)。

使用3D技術(shù)的優(yōu)勢(shì)制作動(dòng)畫模擬過(guò)程，使反應(yīng)過(guò)程立體展示，動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，進(jìn)入微觀世界，感受加深，對(duì)分子如何分裂，原子如何重新結(jié)合更直觀了解。

以《酸、堿在溶液中的反應(yīng)》為例，這一內(nèi)容需要弄清楚幾個(gè)問(wèn)題：①酸和堿在溶液中存在哪些微粒，②在溶液中這些微粒之間有什么行為，③這些行為的結(jié)果是什么。初中教材呈現(xiàn)NaOH與HCl反應(yīng)的模擬圖示，但對(duì)于理解變化過(guò)程仍有不足。微課的設(shè)計(jì)針對(duì)三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行處理，一是分別模擬NaOH、HCl在溶液中解離產(chǎn)生陰、陽(yáng)離子的動(dòng)態(tài)過(guò)程；二是模擬將兩種溶液混合，Na+、OH―、H+、Cl―自由運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)生碰撞的過(guò)程；三是模擬生成H2O分子，而Na+、Cl―仍處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的結(jié)果。整個(gè)過(guò)程一目了然，形象生動(dòng)，問(wèn)題得到解決。通過(guò)這樣的處理，揭示酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，為往后學(xué)習(xí)離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、離子反應(yīng)的條件作準(zhǔn)備。通過(guò)微課的教學(xué)應(yīng)用，構(gòu)建對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行微觀分析的思維方式，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀、變化觀、守恒觀等化學(xué)基本觀念起重要的促進(jìn)作用。

化學(xué)科學(xué)的認(rèn)知方式，正是從感知物質(zhì)變化的宏觀現(xiàn)象著眼，再?gòu)奈⒂^層次去分析、理解。其過(guò)程借助模型、動(dòng)畫，結(jié)合想象和推理，認(rèn)識(shí)了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素，理解化學(xué)變化的本質(zhì)。構(gòu)建微觀模型建立“微粒觀”，以搭建一個(gè)橫跨“宏觀－微觀”這兩種認(rèn)識(shí)方式的階梯，利用構(gòu)建微觀模型等手段幫助學(xué)生感受到微粒的存在形態(tài)，動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)觀察、推導(dǎo)、演繹深入理解概念的本質(zhì)，使學(xué)生養(yǎng)成化學(xué)學(xué)科的微觀思維方式。