利用3D微课对初中生渗透微观思维教学

（海南师范大学附属中学 海南海口 571158）

化学教师的任务应将学生从对宏观世界的感知引导到微观思维领域，去探索化学世界的奥秘，形成学科的思维模式，培养学科素养。对于物质及其变化的感知可以通过直接观察、实验等宏观现象来了解。而物质的微观结构、微观粒子的运动变化等知识，对于初学化学的初中生来说无疑具有一定的难度。微观世界不可视，较为抽象，如何创设情境，建构思维，是化学教学者值得思考的话题。

现代教育技术与课堂教学的深度融合近年来受到广泛关注，微课应用于教学前景光明。计算机动画技术在教学领域中的应用可以增强其表现力，超越传统教学手段的局限。借助3D微课、电脑模拟动画等方式，直观地将微观世界可视化，化抽象思维为形象思维，达到“见原先之不可视”的效果。这种形象、动态模拟揭示了物质世界的奥秘，有效地突破了教学难点。[1]

一、初中教材与微观思维有关的知识点

立足于微粒观念，将初中化学教材进行梳理，整理出各章节内容中与微观思维有关的知识点，统计如下：[2]

初中教材与微观思维有关的知识点

章节 知识点物质是由分子、原子构成的分子是由原子构成的化学变化的微观解释原子的结构第四单元：自然界的水 水的组成和分子结构第五单元：化学方程式 质量守恒定律的微观解释第六单元：碳和碳的氧化物 金刚石、石墨、C60和碳纳米管的结构第九单元：溶液 溶液的形成第十单元：酸和碱 酸和碱的解离中和反应的微观过程第十二单元：化学与生活 高分子化合物结构第三单元：构成物质的奥秘

根据整理出来的知识点，开发资源设计若干微课，分化难点，方便教学，减轻学习难度。

二、用3D技术引入微观领域的效果思考

要突破微观领域的局限，一般的做法是使用模拟图示、动画将分子、原子等微观粒子放大，显示其结构。学生通过对模拟素材的观看，形成对微观粒子的初步认知，教师及时引导学生进入微观世界，认清微观粒子的结构、性质及二者的关系。

在《认识几种常见分子》微课设计中，从若干动态的氢分子比例模型中放大单个分子，可观察到其由两个氢原子构成，背景配音讲解氢分子的组成和结构，理解了分子与原子之间的关系。相似情形展示O2、H2O、CO2的分子立体动画模型并配音讲解。通过这一设计对物质结构、分子结构、分子性质等内容的学习起到了帮助，解决了若干宏观和微观问题：①物质是由元素组成的，②分子是由原子构成的，③不同分子的大小、空间立体形状有区别，④分子是不断运动的。

微课的应用较为灵活，可以在课堂教学中集体观看，也可以让学生课前课后多次回放。三维立体动画对人的视觉冲击力更强，便于营造近乎真实的感受，对微观世界的诠释更具有说服力与信服力。精心的设计、动画效果和对问题的解释相得益彰，这是任何单纯的语言讲解难以企及的效果。

三、3D微课对构建学生化学观念的作用

化学科学不仅从宏观上对物质的性质和变化进行观察和描述，更重要的是从微观结构上对其进行探析，以深刻把握物质变化的本质。化学学科观念形成的素材就是化学核心概念以及具体化学知识，它具有超越知识和经验的持久价值和迁移价值。对于初中生来说，正是从生活中几种常见的物质出发，教学中渗透元素观、微粒观、变化观等化学观念。

初中教材在解释化学变化过程时说明：在化学变化中分子分为原子，原子可以结合成新的分子，这是对化学变化微观思维最基本层次的认识，可以帮助学生从微观思路理解化学变化的过程，为今后从化学键的断裂与形成去理解化学变化的本质打下基础。初中教材给出了HgO的模拟分解示意图和H2与Cl2反应生成HCl的示意图，对学生理解化学变化过程有一定的帮助，但图示是静态的，仍欠缺生动。

使用3D技术的优势制作动画模拟过程，使反应过程立体展示，动态呈现，进入微观世界，感受加深，对分子如何分裂，原子如何重新结合更直观了解。

以《酸、碱在溶液中的反应》为例，这一内容需要弄清楚几个问题：①酸和碱在溶液中存在哪些微粒，②在溶液中这些微粒之间有什么行为，③这些行为的结果是什么。初中教材呈现NaOH与HCl反应的模拟图示，但对于理解变化过程仍有不足。微课的设计针对三个问题进行处理，一是分别模拟NaOH、HCl在溶液中解离产生阴、阳离子的动态过程；二是模拟将两种溶液混合，Na+、OH―、H+、Cl―自由运动、产生碰撞的过程；三是模拟生成H2O分子，而Na+、Cl―仍处于自由运动状态的结果。整个过程一目了然，形象生动，问题得到解决。通过这样的处理，揭示酸、碱反应的实质，为往后学习离子反应的实质、离子反应的条件作准备。通过微课的教学应用，构建对化学反应过程进行微观分析的思维方式，对于培养学生的微粒观、变化观、守恒观等化学基本观念起重要的促进作用。

化学科学的认知方式，正是从感知物质变化的宏观现象着眼，再从微观层次去分析、理解。其过程借助模型、动画，结合想象和推理，认识了物质的微观结构是决定物质性质的重要因素，理解化学变化的本质。构建微观模型建立“微粒观”，以搭建一个横跨“宏观－微观”这两种认识方式的阶梯，利用构建微观模型等手段帮助学生感受到微粒的存在形态，动态变化，通过观察、推导、演绎深入理解概念的本质，使学生养成化学学科的微观思维方式。