信息技術(shù)促進(jìn)初中化學(xué)微粒觀建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐

1、信息技術(shù)促進(jìn)初中化學(xué)微粒觀建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐摘要：以“金剛石、石墨、C60教學(xué)設(shè)計(jì)為例，在化學(xué)課堂中引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行微觀探究，利用信息技術(shù)輔助教學(xué)，使學(xué)生從宏觀視角轉(zhuǎn)變到微觀視角中深入認(rèn)識物質(zhì)，促進(jìn)知識內(nèi)化，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)微粒觀。關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；微粒觀化學(xué)中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711202114-0098一、設(shè)計(jì)思路初中化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的啟蒙階段，且承擔(dān)提升學(xué)科核心素養(yǎng)的任務(wù)。通過近三年廣州中考數(shù)據(jù)分析，學(xué)生在微粒觀的開展水平還有待提升。微粒觀的形成不是一朝一夕的事，是需要安排在不同的學(xué)習(xí)階段、以不同的知識為載體，在不同的單元內(nèi)幫助微粒觀螺旋上升地建構(gòu)。而構(gòu)建微粒觀

2、，難在要認(rèn)識肉眼不可見的微粒時，需要學(xué)生展開豐富的想象力，需要教師搭建支架降低認(rèn)知難度，僅使用結(jié)構(gòu)模型輔助解決不了問題。隨著信息技術(shù)的開展，微課、網(wǎng)絡(luò)測試、動畫、視頻、交互式智能課件、攝像、截圖實(shí)時投屏、電子白板等多媒體輔助化學(xué)微粒觀教學(xué)，能有效降低學(xué)習(xí)難度，促進(jìn)化學(xué)微粒觀建構(gòu)的教學(xué)。本文以“金剛石、石墨、C60教學(xué)設(shè)計(jì)為例，剖析如何利用信息技術(shù)促進(jìn)微粒觀建構(gòu)的教學(xué)。二、教學(xué)目標(biāo)1.了解金剛石和石墨的物理性質(zhì)和主要用途，知道同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)；2.通過對金剛石、石墨和C60中碳原子排列方式及空間結(jié)構(gòu)的分析，知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途三者之間的相互關(guān)系；3.知道利用結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，可

3、以改變結(jié)構(gòu)創(chuàng)造新物質(zhì)；通過暢想碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)活動，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。4.通過科學(xué)史實(shí)及科技開展信息，培養(yǎng)學(xué)生用開展的眼光看問題，培養(yǎng)科學(xué)精神和社會責(zé)任感。三、教材分析1.教學(xué)內(nèi)容分析“金剛石、石墨、C60選自人教版九年級化學(xué)上冊第六單元課題一，本設(shè)計(jì)圍繞第一課時“碳單質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及用途展開論述。利用網(wǎng)絡(luò)前測和大數(shù)據(jù)分析能精準(zhǔn)把握本課難點(diǎn)。碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用傳統(tǒng)的實(shí)物模型、PPT展示圖片不能有效解決學(xué)生的思維誤區(qū)。應(yīng)用微觀動畫、視頻、交互式智能課件結(jié)合，不但擴(kuò)充了課堂信息量，且促進(jìn)學(xué)生微粒觀的形成，激發(fā)科學(xué)探索精神。利用投屏及時反響，能幫助教師快速調(diào)整教學(xué)，解決問題。2.學(xué)情分析通過布置課前預(yù)習(xí)

4、和完成網(wǎng)絡(luò)前測，通過數(shù)據(jù)分析，得出學(xué)生對“金剛石、石墨是由原子構(gòu)成的，C60是由分子構(gòu)成的、“金剛石、石墨、C60結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)性、“微觀粒子的變化與宏觀物質(zhì)變化的因果關(guān)系等知識點(diǎn)不理解，制定相應(yīng)的教學(xué)策略。3.教學(xué)重難點(diǎn)1重點(diǎn)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的關(guān)系2難點(diǎn)：微觀視覺下結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、宏觀-微觀-化學(xué)符號之間的聯(lián)系四、課前準(zhǔn)備布置學(xué)生課前預(yù)習(xí)課本，完成網(wǎng)上前測題。五、教學(xué)過程及分析環(huán)節(jié)一：引入新課，認(rèn)識物質(zhì)的多樣性【創(chuàng)設(shè)情景】點(diǎn)石成金，在化學(xué)角度上能否實(shí)現(xiàn)？“鉛筆芯變鉆石能實(shí)現(xiàn)嗎？【多媒體展示】播放“鉛筆芯變鉆石視頻?！咎岢鰡栴}】鉛筆芯為什么能變鉆石呢？二者有什么共同點(diǎn)？觀察圖片

5、進(jìn)行思考。【多媒體展示】課件展示金剛石、石墨的圖片及對應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型【學(xué)生答復(fù)】鉆石的主要成分是金剛石，鉛筆芯的主要成分是石墨，二者都是由碳元素組成的單質(zhì)?！咎岢鰡栴}】假設(shè)要用化學(xué)符號表示金剛石、石墨，你會怎樣表示？【多媒體展示】微觀動畫展示，依次點(diǎn)擊交互式智能課件中的金剛石和石墨模型，呈現(xiàn)出金剛石、石墨的整體結(jié)構(gòu)動畫。學(xué)生發(fā)現(xiàn)課本上的結(jié)構(gòu)圖只是整體結(jié)構(gòu)其中一局部，金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)能無限拼接下去，構(gòu)成物質(zhì)的最小單體是碳原子，從而總結(jié)出金剛石和石墨都由碳原子構(gòu)成，化學(xué)式都為C。【實(shí)驗(yàn)演示】利用實(shí)物展臺實(shí)時投影演示實(shí)驗(yàn)：金剛石裁玻璃、小刀削鉛筆芯。揭示物質(zhì)性質(zhì)決定用途，用途反映性質(zhì)。設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)

6、節(jié)的難點(diǎn)是通過微觀視覺分析物質(zhì)的多樣性，需要老師設(shè)計(jì)問題串引導(dǎo)和用信息技術(shù)輔助。利用交互式課件展示結(jié)構(gòu)模型、展示微觀動畫，突破了“金剛石、石墨是由原子構(gòu)成的問題，降低了思維難度，使學(xué)生更容易理解物質(zhì)的化學(xué)式和物質(zhì)多樣性。環(huán)節(jié)二：動手探究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系【設(shè)疑】2種物質(zhì)都是碳單質(zhì)，為什么物理性質(zhì)有如此大的差異？【微觀探究】派發(fā)金剛石、石墨結(jié)構(gòu)模型，每4人小組一套，觀察模型中原子排列方式的區(qū)別。給模型施加壓力，觀察模型形變程度?！咎岢鰡栴}】結(jié)構(gòu)形狀有什么特點(diǎn)？回憶它們的物理性質(zhì)，與其結(jié)構(gòu)有相關(guān)性嗎？【表達(dá)與交流】選取1組同學(xué)上臺匯報，邊講邊用視頻投屏展示操作?！径嗝襟w展示】動畫視頻展示金剛石、

7、石墨結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，展示微觀粒子發(fā)生變化時，物質(zhì)相應(yīng)發(fā)生宏觀變化?！練w納總結(jié)】兩種物質(zhì)物理性質(zhì)差異的原因是碳原子排列方式不同。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，物質(zhì)性質(zhì)也會反映其用途。設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過對金剛石、石墨中碳原子排列方式及空間結(jié)構(gòu)的分析，知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的相互關(guān)系。常見的案例僅用展示教學(xué)模型和教師口頭分析，本案例運(yùn)用學(xué)生探究是強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體地位，讓學(xué)生主動思考解決問題，培養(yǎng)歸納與表達(dá)能力。該環(huán)節(jié)用了直播投屏方式，使臺下學(xué)生更清晰地觀看到演示操作；運(yùn)用了微觀動畫視頻，解決了學(xué)生難以描述的“物理性質(zhì)與碳原子排列方式如何相關(guān)的問題，且點(diǎn)亮了“微觀粒子的變化是宏觀物質(zhì)變化的原因，一箭雙雕。

8、環(huán)節(jié)三：學(xué)以致用，培養(yǎng)創(chuàng)新【情景引入】碳元素不僅可以組成單質(zhì)金剛石、石墨，還可以組成另一個重要的單質(zhì)C60?！径嗝襟w展示】播放C60的發(fā)現(xiàn)與用途的視頻。了解諾貝爾得獎?wù)甙l(fā)現(xiàn)C60的過程，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究精神。展示C60的結(jié)構(gòu)模型，讓學(xué)生說出化學(xué)式C60的含義，了解C60的特性和用途?！具^渡】科學(xué)家在碳單質(zhì)的探索之路上永不止步，20世紀(jì)90年代初納米碳管被發(fā)現(xiàn)了，2021年從石墨中成功別離出石墨烯?！径嗝襟w展示】播放石墨烯功能介紹視頻。讓學(xué)生了解石墨烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，如纖薄、能彎曲、彈性大、導(dǎo)電性強(qiáng)等性質(zhì)與微觀粒子變化的關(guān)系。【表達(dá)與交流】請分享你看完本視頻的感受?！緦W(xué)生活動】科技不斷開

9、展，下一個被發(fā)現(xiàn)或被制備的碳單質(zhì)是怎樣的呢？我們可以暢想它的化學(xué)式或結(jié)構(gòu)，小組討論并把設(shè)計(jì)圖畫在紙上，老師拍攝照片投屏展示。設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)目標(biāo)是利用結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，可以改變結(jié)構(gòu)創(chuàng)造新物質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；以開展的觀點(diǎn)看待碳的單質(zhì)，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。本環(huán)節(jié)的信息技術(shù)運(yùn)用主要是播放科學(xué)史實(shí)、科學(xué)開展前沿視頻，旨在弘揚(yáng)科學(xué)精神、愛國主義精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，表達(dá)初中化學(xué)立德樹人的功能。環(huán)節(jié)四：知識歸納在交互式課件上以思維導(dǎo)圖方式進(jìn)行本課小結(jié)。環(huán)節(jié)五：習(xí)題穩(wěn)固以拍照投屏形式講評典型錯題。六、教學(xué)反思1.大數(shù)據(jù)分析助力備課利用問卷星、智學(xué)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)工具進(jìn)行線上測評，及時反響數(shù)據(jù)，提升了教師備課效率

10、。2.鮮活視頻素材是激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的催化劑利用多媒體視頻展示，可讓學(xué)生了解科學(xué)史實(shí)、科學(xué)開展前沿?；瘜W(xué)史的教育功能是深層的，不但在學(xué)生心里播下嚴(yán)謹(jǐn)、求真的種子，學(xué)生甚至?xí)芽茖W(xué)家作為崇拜的對象，去模仿，去超越。科學(xué)開展前沿更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，短短2分鐘的石墨烯視頻引起學(xué)生很大的觸動，學(xué)生們踴躍發(fā)表感想，對化學(xué)肅然起敬，對化學(xué)充滿信心，對科學(xué)充滿向往。3.微觀模擬動畫拓展想象利用多媒體模擬動畫，更直觀地展示微粒構(gòu)成物質(zhì)的過程、微粒間存在的間隙、微粒的運(yùn)動、微粒的相互作用，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。建立物質(zhì)的微觀變化導(dǎo)致宏觀變化的因果聯(lián)系。學(xué)生反響預(yù)習(xí)課本時，看不懂結(jié)構(gòu)模型，也不明白為什么“碳原子

11、排列方式會影響物質(zhì)的性質(zhì)，看完動畫和聽完課后就明白了。有的學(xué)生對石墨烯的視頻動畫印象很深，當(dāng)材料彎曲的時候，原來微觀碳原子的排列也是彎曲的，很神奇，這是他沒有想到的。多媒體模擬動畫在微粒觀中的應(yīng)用，大大拓寬學(xué)生想象的限度。4.投屏技術(shù)拉近師生距離利用投屏展示截圖模式或直播模式，一方面時效性強(qiáng)，另一方面更清晰地展示實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象、模型、練習(xí)情況，再者便于老師在屏幕上批注練習(xí)、操作，明確本卷須知。本課例中，用了拍攝視頻直播投屏教師實(shí)驗(yàn)操作和學(xué)生模型，用了拍照上傳到一體機(jī)屏幕展示畫圖、練習(xí)，并進(jìn)行批改。學(xué)生反映直播投屏很清晰，坐最后排的學(xué)生也能看清操作每個細(xì)節(jié)。拍照投屏節(jié)省了學(xué)生上黑板書寫的時間，且能用班上典型習(xí)作及時批注講解，效果好。5.網(wǎng)絡(luò)資源慎重選用微觀動畫和視頻的功能強(qiáng)大，但要保證知識性、科學(xué)性及政治平安，需嚴(yán)格把關(guān)。網(wǎng)絡(luò)上的微觀動畫及視頻良莠不齊，甚至有科學(xué)性錯誤而誤導(dǎo)學(xué)生，選取時要嚴(yán)格篩選，假設(shè)網(wǎng)上無對應(yīng)的動畫，教師可嘗試用PPT、Flash等軟件制作，再用錄屏軟件進(jìn)行配音。參考文獻(xiàn)：【1】黃萍，李林，冉鳴.促進(jìn)化學(xué)微粒觀建構(gòu)的信息化教學(xué)工具研究.化學(xué)教育.2021，3801：48-51【2】鐘紅.基于信息技術(shù)促