信息技術(shù)促進初中化學微粒觀建構(gòu)的教學實踐

1、信息技術(shù)促進初中化學微粒觀建構(gòu)的教學實踐摘要：以“金剛石、石墨、C60教學設(shè)計為例，在化學課堂中引領(lǐng)學生進行微觀探究，利用信息技術(shù)輔助教學，使學生從宏觀視角轉(zhuǎn)變到微觀視角中深入認識物質(zhì)，促進知識內(nèi)化，促進學生建構(gòu)微粒觀。關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；微粒觀化學中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711202114-0098一、設(shè)計思路初中化學是化學學科的啟蒙階段，且承擔提升學科核心素養(yǎng)的任務。通過近三年廣州中考數(shù)據(jù)分析，學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習階段、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、，難在要認識肉眼不可見的微粒時，需要學生展開豐富的想象力，需要教師搭建支架降低認知難度，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)絡測試、動畫、視頻、交互式智能課件、攝像、截圖實時投屏、電子白板等多媒體輔助化學微粒觀教學，能有效降低學習難度，促進化學微粒觀建構(gòu)的教學。本文以“金剛石、石墨、C60教學設(shè)計為例，剖析如何利用信息技術(shù)促進微粒觀建構(gòu)的教學。二、教學目標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.通過科學史實及科技開展信息，培養(yǎng)學生用開展的眼光看問題，培養(yǎng)科學精神和社會責任感。三、教材分析1.教學內(nèi)容分析“金剛石、石墨、C60選自人教版九年級化學上冊第六單元課題一，本設(shè)計圍繞第一課時“碳單質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及用途展開論述。利用網(wǎng)絡前測和大數(shù)據(jù)分析能精準把握本課難點。碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)比較復雜，用傳統(tǒng)的實物模型、PPT展示圖片不能有效解決學生的思維誤區(qū)。應用微觀動畫、視頻、交互式智能課件結(jié)合，不但擴充了課堂信息量，且促進學生微粒觀的形成，激發(fā)科學探索精神。利用投屏及時反響，能幫助教師快速調(diào)整教學，解決問題。2.學情分析通過布置課前預習

4、和完成網(wǎng)絡前測，通過數(shù)據(jù)分析，得出學生對“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)系等知識點不理解，制定相應的教學策略。3.教學重難點1重點：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的關(guān)系2難點：微觀視覺下結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、宏觀-微觀-化學符號之間的聯(lián)系四、課前準備布置學生課前預習課本，完成網(wǎng)上前測題。五、教學過程及分析環(huán)節(jié)一：引入新課，認識物質(zhì)的多樣性【創(chuàng)設(shè)情景】點石成金，在化學角度上能否實現(xiàn)？“鉛筆芯變鉆石能實現(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？觀察圖片

5、進行思考?！径嗝襟w展示】課件展示金剛石、石墨的圖片及對應的結(jié)構(gòu)模型【學生答復】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，化學式都為C?！緦嶒炑菔尽坷脤嵨镎古_實時投影演示實驗：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)計意圖：本環(huán)

6、節(jié)的難點是通過微觀視覺分析物質(zhì)的多樣性，需要老師設(shè)計問題串引導和用信息技術(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，使學生更容易理解物質(zhì)的化學式和物質(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？回憶它們的物理性質(zhì)，與其結(jié)構(gòu)有相關(guān)性嗎？【表達與交流】選取1組同學上臺匯報，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)相應發(fā)生宏觀變化。【歸納總結(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模型和教師口頭分析，本案例運用學生探究是強調(diào)學生主體地位，讓學生主動思考解決問題，培養(yǎng)歸納與表達能力。該環(huán)節(jié)用了直播投屏方式，使臺下學生更清晰地觀看到演示操作；運用了微觀動畫視頻，解決了學生難以描述的“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。了解諾貝爾得獎者發(fā)現(xiàn)C60的過程，增強學生科學探究精神。展示C60的結(jié)構(gòu)模型，讓學生說出化學式C60的含義，了解C60的特性和用途?！具^渡】科學家在碳單質(zhì)的探索之路上永不止步，20世紀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、導電性強等性質(zhì)與微觀粒子變化的關(guān)系?！颈磉_與交流】請分享你看完本視頻的感受。【學生活動】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式或結(jié)構(gòu)，小組討論并把設(shè)計圖畫在紙上，老師拍攝照片投屏展示。設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)目標是利用結(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；以開展的觀點看待碳的單質(zhì)，提高學習化學的熱情。本環(huán)節(jié)的信息技術(shù)運用主要是播放科學史實、科學開展前沿視頻，旨在弘揚科學精神、愛國主義精神，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，表達初中化學立德樹人的功能。環(huán)節(jié)四：知識歸納在交互式課件上以思維導圖方式進行本課小結(jié)。環(huán)節(jié)五：習題穩(wěn)固以拍照投屏形式講評典型錯題。六、教學反思1.大數(shù)據(jù)分析助力備課利用問卷星、智學網(wǎng)等網(wǎng)絡工具進行線上測評，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)學習熱情的催化劑利用多媒體視頻展示，可讓學生了解科學史實、科學開展前沿?；瘜W史的教育功能是深層的，不但在學生心里播下嚴謹、求真的種子，學生甚至會把科學家作為崇拜的對象，去模仿，去超越。科學開展前沿更能激發(fā)學生學習化學的興趣，短短2分鐘的石墨烯視頻引起學生很大的觸動，學生們踴躍發(fā)表感想，對化學肅然起敬，對化學充滿信心，對科學充滿向往。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、微粒的運動、微粒的相互作用，降低學生學習的難度。建立物質(zhì)的微觀變化導致宏觀變化的因果聯(lián)系。學生反響預習課本時，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。有的學生對石墨烯的視頻動畫印象很深，當材料彎曲的時候，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用，大大拓寬學生想象的限度。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，另一方面更清晰地展示實驗操作與現(xiàn)象、模型、練習情況，再者便于老師在屏幕上批注練習、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驗操作和學生模型，用了拍照上傳到一體機屏幕展示畫圖、練習，并進行批改。學生反映直播投屏很清晰，坐最后排的學生也能看清操作每個細節(jié)。拍照投屏節(jié)省了學生上黑板書寫的時間，且能用班上典型習作及時批注講解，效果好。5.網(wǎng)絡資源慎重選用微觀動畫和視頻的功能強大，但要保證知識性、科學性及政治平安，需嚴格把關(guān)。網(wǎng)絡上的微觀動畫及視頻良莠不齊，甚至有科學性錯誤而誤導學生，選取時要嚴格篩選，假設(shè)網(wǎng)上無對應的動畫，教師可嘗試用PPT、Flash等軟件制作，再用錄屏軟件進行配音。參考文獻：【1】黃萍，李林，冉鳴.促進化學微粒觀建構(gòu)的信息化教學工具研究.化學教育.2021，3801：48-51【2】鐘紅.基于信息技術(shù)促