《原子的構成》學習工具制作綜述

常廣儒

特色與亮點

①采用“模塊化”設計方案，以“任務驅動”和“問題解決”等模式呈現教學內容，遵循教師主導、學生主體相結合的原則，體現“自主、合作、探究”的理念，注重知識性、趣味性和交互性相結合，學科知識與信息技術深度融合，相得益彰。

②用Flash軟件作為制作平臺，交互性強，智能性好；圖、文、聲、像等媒體元素有機整合，運行穩定，操作靈活。

③界面布局合理，整體風格統一，導航清晰簡捷，色彩搭配協調，符合學生的視覺心理。

④內容完整，設計科學，制作規范，每個頁面都有操作指南，既適合教師教學，又適合學生自主研學。

制作背景

《原子的構成》學習工具的內容取自魯教版九年級化學第二單元第三節《原子的構成》。

物質構成的奧秘是初中化學的重要內容之一，是學生今后進一步學習物質結構理論和認識元素所必備的理論基礎。原子作為一種基本微觀粒子，看不見，摸不著，遠離學生的生活經驗，加之九年級學生在前面學到的微觀知識有限，積累的感性材料不充分，空間想象能力還不夠強，教材對這部分內容的介紹又多以結論性的敘述性語言為主，這些都給學生學習本節內容帶來了一定困難，是初中化學中幾個關鍵的“分化點”之一。那么，如何突破“分化點”呢？

我們知道，信息化手段具有強大的動畫模擬功能和智能的編程技術，可以將微觀知識宏觀化，抽象內容直觀化。單就該“分化點”來說，若能充分發揮信息化手段的優勢，將學科知識與信息技術深度融合起來，則能很好地解決這一教學難題。

設計思路及內容結構

本學習工具是以課程標準為指南，以魯教版九年級化學相關知識內容為藍本，以九年級學生的年齡特點和知識結構為基點設計而成的，目的是更好地服務這部分內容的教與學。

在本學習工具的設計制作過程中，我考慮最多的是：如何體現“自主、合作、探究”的教學理念；如何突出學生在探究活動中的主體地位；如何將學科知識與信息化手段更好地融合起來幫助師生高效地解決實際教學問題。

整個工具由以下五大“模塊”組成，每個模塊又包含若干“子模塊”，各個模塊通過“折疊式”導航菜單有機組合在一起，路徑可選，操作可控，且能很好地彰顯內容架構和知識脈絡。

1.學習目標

用三個“子模塊”分別向學生展示課標要求、學習重點以及學習難點，目的是讓學生學有目標，有的放矢，提高學習的針對性和有效性。

2.情境導入

該模塊由三個“子模塊”組成：①動畫模擬水分子合成與分解的過程（如下頁圖1），引導學生小結出“在化學變化中，分子分成原子，原子不能再分”的結論；②展示幾種由原子直接構成的物質的圖片（如下頁圖2），用以豐富學生的感性知識；③介紹陰極射線和“西瓜”模型（如下頁圖3），引導學生自主發現“原子雖然很小，但仍然是可以再分的”。這樣的設計能夠激起學生的思維沖突，激發學生的探究興趣。

3.自主探究

該模塊是本學習工具的主要部分，由三個“子模塊”組成。

（1）原子結構

①散射實驗。首先利用動畫模擬著名的“α粒子轟擊金箔”實驗（如圖4），學生通過拖動“顯微鏡”即可在“熒光屏”上直觀地觀察到α粒子的散射情況，進而引導學生推測出“在原子中心有一個堅硬密實的核，叫原子核”，然后微觀演示α粒子轟擊金原子的情形（如圖5），再通過交流討論，總結出原子核在整個原子中的位置、電性以及質量上的特點，進而對原子核有一個全新的認識。

②核式模型。以鋰原子為例借助動畫介紹盧瑟福的原子核式學說（如圖6），將鼠標放在原子模型上就可以顯示靜態圖，放在電子或原子核上可顯示相應粒子的介紹，然后用類似效果的動畫提供氫原子、氧原子、鈉原子等幾種原子的動態模型（如圖7），進一步豐富學生的感性知識，最后在充分討論、交流的基礎上總結、概括出原子的基本結構以及構成原子的各微粒的特點。

③構成規律。出示常見原子的結構圖表，引導學生通過合作、交流、探究等自主活動，盡可能多地檢索、發現原子內部蘊含的信息，逐步構建起較為完整的知識結構。

（2）電子排布

①電子的分層排布。利用動畫模擬多電子原子中核外電子的運動狀態（如圖8），將鼠標放在原子模型上，可以顯現電子分層運動的靜態圖，這種交互設計易于學生理解“電子根據能量的不同是在不同的電子層上運動的，也叫分層排布”的涵義（如圖9）。

②原子結構示意圖。如圖10所示，點擊“抽象化”按鈕，借助動畫可以演示氧原子由實物到符號的抽象化過程，幫助學生理解原子結構示意圖各部分的涵義，然后提供常見的1～20號元素原子的結構示意圖“卡片”（如圖11），點擊卡片可以逐頁翻閱，最后再通過拖動游戲結合必要的討論、交流等探究活動，幫助學生總結、歸納出常見原子的結構特點和核外電子的排布規律（如圖12）。

（3）離子構物

①穩定結構。先利用一幅關系圖介紹穩定結構的涵義（如圖13），再通過一則拖動游戲探究各類原子最外層電子數的特點（如圖14）。這樣不但可以增強趣味性，還可以使學生逐步形成科學分類的思想，體現“結構決定性質，性質反映結構”的學科理念。

②離子形成。首先，借助虛擬的原子結構示意圖“卡片”模擬幾種典型的非金屬原子和金屬原子通過得失電子形成陰陽離子的過程（如圖15），具體是用鼠標點擊卡片上部的藍色部分，放大卡片，再點擊該卡片中紅色箭頭按鈕，便可以動畫模擬原子得失電子的情形，這樣就可以幫助學生掌握離子的分類及形成規律。然后，通過一則游戲組織探究活動（如圖16），具體的玩法是點擊“開始”按鈕，隨機出現某粒子（原子或離子）符號和名稱，讓學生將該粒子的質子數和各層所容納的電子數填（選）在相應的空格內，這樣很容易讓學生在愉悅的探究活動中掌握核外電子的排布規律。最后，組織學生通過討論、交流、辨析，歸納、總結出原子、陽離子和陰離子之間的異同。

③離子構物。以NaCl為例，用擬人化的動畫手法模擬其形成過程（如上頁圖17），直觀形象地幫助學生得出“離子也是構成物質的一種微粒”的結論，再通過一則拖動游戲進一步加深對離子化合物形成過程的認識（如上頁圖18）。具體玩法是點擊“開始”按鈕隨機出現某化合物名稱，然后向兩個框內拖入相關原子，直至兩框內的原子得失電子總數相等；繼續點擊“下一步”按鈕模擬電子轉移過程，再點擊則顯示該物質的化學式。這樣，不但能幫助學生對物質構成的知識有個整體把握，也為將來學習有關化合價知識打下基礎。

4.學習評價

（1）自我診斷

根據課標要求擬定了7道思考題，幫助學生進行自我評估，查缺補漏。該環節既是學習效果的反饋，也是學習目標的照應。

（2）在線測試

精選多道訓練題，以“拖一拖”“選一選”“連一連”等形式設置和呈現，測試中有評價，有提示，有解析，還可“重置”，利于學生自主研學。

5.學海沖浪

該模塊內容屬于知識的拓展部分，包括“原子探秘”“盧瑟福傳”和“原子解密”三個“子模塊”，主要是開拓學生視野，完善知識結構，采用滾動等多種交互方式呈現，生動有趣，操作順暢。

關鍵技術處理

本學習工具是以Flash 8為平臺開發的，腳本語言采用AS2.0。AS2.0功能強大，使用靈活，完全可以滿足制作一般學習工具的需要，學習工具中一些智能的交互功能和逼真的動畫效果都是利用它來實現的。

1.拖動

這是比較常見的交互方式，利用它可以設計制作一些教學類小游戲，增強互動性和趣味性。以圖14中的拖動為例，要達到的效果是，隨意拖動原子到任意方框內，釋放鼠標后，若放置正確則停留在當前位置，否則返回到初始位置。此效果是這樣實現的：新建影片剪輯元件，選中圖層一第一幀，拖入9個事先制作好的不同原子元件到舞臺合適位置，分別輸入實例名，其中三個稀有氣體原子元件為yz1、yz2、yz3，三個金屬原子元件為yz4、yz5、yz6，三個非金屬原子元件為yz7、yz8、yz9，再拖入三個方框元件到舞臺的合適位置，實例名分別為fk1、fk2、fk3；添加圖層二，在第一幀輸入以下語句：

function aa（yz， fk） { //創建自定義函數aa

yz.onPress = function（） {

startDrag（this）；

}； //鼠標按下，開始拖動

yz.onRelease = function（） {

stopDrag（）；

if （yz.hitTest（fk）） {

yz._x = _xmouse；

yz._y = _ymouse；

} else {

yz._x = yz.xx；

yz._y = yz.yy；

}

}； //鼠標抬起，停止拖動并確定位置

}

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）；

} //執行自定義函數aa

}

2.緩動

緩動效果主要包括溢出、回彈、彈性、減速等，在本學習工具中多處使用，增強了真實感和生動性。例如，在圖2中，點擊小圖可放大，點擊大圖可還原，在圖片變化過程中會隨機出現不同緩動效果。那么，這種效果是怎樣實現的呢？

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的合適位置，分別轉化為影片剪輯元件，并輸入實例名tu1、tu2、tu3；添加圖層二，在該層第一幀輸入以下語句：

import mx.transitions.Tween；

import mx.transitions.easing.*； //導入Tween類和easing類

tw = [Back.easeOut， Bounce.easeOut， Elastic.easeOut， Strong.easeOut]； //緩動效果數組

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； //標記圖片的位置和角度

this["tu"+i].onPress = function（） { //點擊圖片實現緩動

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景，進行測試，效果就出來了。

拖動、緩動等效果的恰當運用的確能給學習工具增色不少，但過多過濫，也很容易沖淡主題，降低使用效能。

評價與反思

本學習工具將學科知識與信息化手段有機地融合起來，搭建起一個基于信息技術的研究性學習平臺，借助這個平臺，學生可以自主地進行探究、實驗、交流等學習活動，從而較好地完成本部分內容的學習。

反觀整個工具，在一些細節處理上還有待進一步完善：一是內容較為繁雜，再精練些更好；二是制作還不夠精美，個別元件立體感不強，仿真度不高，有些頁面色彩搭配不太合理，美工還需加強；三是練習部分題量不多，訓練不足，若設計成題庫就更好了。

幕前幕后

“2016NOC，我來啦！”

我雖然是一位有著三十多年教齡的“老教師”，卻是NOC賽場上的“新戰士”。

領我走進NOC活動的是一位教育信息化的“大咖”，他在NOC的賽場上屢獲大獎，他就是山東省東營市勝利四中的梅傳俊老師。雖然僅見過一次面，但就在那次見面中，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，當時我就暗自下定決心：“NOC，我也要參加！”

我深知，在賽場上要拿大獎終究要靠作品說話，要憑創新取勝；我也深知，完成一件優秀作品不僅要有深厚專業知識的積淀，更要有過硬的信息技術的支撐。

設計和制作《原子的構成》的過程充滿艱辛和快樂。不記得查閱了多少資料，忘記熬過了幾多夜晚，幾番揚棄，幾易其稿。然而，當一幅幅精彩畫面浮在眼前、一個個智能交互順暢實現的那一刻，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，《原子的構成》就榮獲一等獎，這是評委們對一位“老教師”的認可，是NOC對一名“新戰士”的褒獎，是NOC讓我的人生又平添了一份光榮。

我喜歡NOC這塊創新、超越、激人奮進的沃土，我將繼續追隨NOC的腳步，在教育信息化的道路上不斷前行。