利用3D微課對初中生滲透微觀思維教學

（海南師范大學附屬中學 海南海口 571158）

化學教師的任務應將學生從對宏觀世界的感知引導到微觀思維領域，去探索化學世界的奧秘，形成學科的思維模式，培養學科素養。對于物質及其變化的感知可以通過直接觀察、實驗等宏觀現象來了解。而物質的微觀結構、微觀粒子的運動變化等知識，對于初學化學的初中生來說無疑具有一定的難度。微觀世界不可視，較為抽象，如何創設情境，建構思維，是化學教學者值得思考的話題。

現代教育技術與課堂教學的深度融合近年來受到廣泛關注，微課應用于教學前景光明。計算機動畫技術在教學領域中的應用可以增強其表現力，超越傳統教學手段的局限。借助3D微課、電腦模擬動畫等方式，直觀地將微觀世界可視化，化抽象思維為形象思維，達到“見原先之不可視”的效果。這種形象、動態模擬揭示了物質世界的奧秘，有效地突破了教學難點。[1]

一、初中教材與微觀思維有關的知識點

立足于微粒觀念，將初中化學教材進行梳理，整理出各章節內容中與微觀思維有關的知識點，統計如下：[2]

初中教材與微觀思維有關的知識點

章節 知識點物質是由分子、原子構成的分子是由原子構成的化學變化的微觀解釋原子的結構第四單元：自然界的水 水的組成和分子結構第五單元：化學方程式 質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和碳納米管的結構第九單元：溶液 溶液的形成第十單元：酸和堿 酸和堿的解離中和反應的微觀過程第十二單元：化學與生活 高分子化合物結構第三單元：構成物質的奧秘

根據整理出來的知識點，開發資源設計若干微課，分化難點，方便教學，減輕學習難度。

二、用3D技術引入微觀領域的效果思考

要突破微觀領域的局限，一般的做法是使用模擬圖示、動畫將分子、原子等微觀粒子放大，顯示其結構。學生通過對模擬素材的觀看，形成對微觀粒子的初步認知，教師及時引導學生進入微觀世界，認清微觀粒子的結構、性質及二者的關系。

在《認識幾種常見分子》微課設計中，從若干動態的氫分子比例模型中放大單個分子，可觀察到其由兩個氫原子構成，背景配音講解氫分子的組成和結構，理解了分子與原子之間的關系。相似情形展示O2、H2O、CO2的分子立體動畫模型并配音講解。通過這一設計對物質結構、分子結構、分子性質等內容的學習起到了幫助，解決了若干宏觀和微觀問題：①物質是由元素組成的，②分子是由原子構成的，③不同分子的大小、空間立體形狀有區別，④分子是不斷運動的。

微課的應用較為靈活，可以在課堂教學中集體觀看，也可以讓學生課前課后多次回放。三維立體動畫對人的視覺沖擊力更強，便于營造近乎真實的感受，對微觀世界的詮釋更具有說服力與信服力。精心的設計、動畫效果和對問題的解釋相得益彰，這是任何單純的語言講解難以企及的效果。

三、3D微課對構建學生化學觀念的作用

化學科學不僅從宏觀上對物質的性質和變化進行觀察和描述，更重要的是從微觀結構上對其進行探析，以深刻把握物質變化的本質。化學學科觀念形成的素材就是化學核心概念以及具體化學知識，它具有超越知識和經驗的持久價值和遷移價值。對于初中生來說，正是從生活中幾種常見的物質出發，教學中滲透元素觀、微粒觀、變化觀等化學觀念。

初中教材在解釋化學變化過程時說明：在化學變化中分子分為原子，原子可以結合成新的分子，這是對化學變化微觀思維最基本層次的認識，可以幫助學生從微觀思路理解化學變化的過程，為今后從化學鍵的斷裂與形成去理解化學變化的本質打下基礎。初中教材給出了HgO的模擬分解示意圖和H2與Cl2反應生成HCl的示意圖，對學生理解化學變化過程有一定的幫助，但圖示是靜態的，仍欠缺生動。

使用3D技術的優勢制作動畫模擬過程，使反應過程立體展示，動態呈現，進入微觀世界，感受加深，對分子如何分裂，原子如何重新結合更直觀了解。

以《酸、堿在溶液中的反應》為例，這一內容需要弄清楚幾個問題：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這些行為的結果是什么。初中教材呈現NaOH與HCl反應的模擬圖示，但對于理解變化過程仍有不足。微課的設計針對三個問題進行處理，一是分別模擬NaOH、HCl在溶液中解離產生陰、陽離子的動態過程；二是模擬將兩種溶液混合，Na+、OH―、H+、Cl―自由運動、產生碰撞的過程；三是模擬生成H2O分子，而Na+、Cl―仍處于自由運動狀態的結果。整個過程一目了然，形象生動，問題得到解決。通過這樣的處理，揭示酸、堿反應的實質，為往后學習離子反應的實質、離子反應的條件作準備。通過微課的教學應用，構建對化學反應過程進行微觀分析的思維方式，對于培養學生的微粒觀、變化觀、守恒觀等化學基本觀念起重要的促進作用。

化學科學的認知方式，正是從感知物質變化的宏觀現象著眼，再從微觀層次去分析、理解。其過程借助模型、動畫，結合想象和推理，認識了物質的微觀結構是決定物質性質的重要因素，理解化學變化的本質。構建微觀模型建立“微粒觀”，以搭建一個橫跨“宏觀－微觀”這兩種認識方式的階梯，利用構建微觀模型等手段幫助學生感受到微粒的存在形態，動態變化，通過觀察、推導、演繹深入理解概念的本質，使學生養成化學學科的微觀思維方式。