Flash技术辅助高中化学教学的应用与实践

郑会勤

(河南财政金融学院 环境经济学院，河南 郑州 450046)

0 引言

信息技术的飞速发展对教育行业产生了巨大的影响，教育部发布的《教育信息化十年发展规划(2011—2020)》指出“教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式与教育模式创新为核心”[1]。当前的教学模式已逐步由传统的板书教学转变成利用多种现代教育技术辅助教学，教师由教学的“主体”转变为教学活动的“策划者”和“组织者”，需要挖掘教材中蕴含的创造性因素，创设富于变化的学习情境，吸引学生的注意力，激发其学习兴趣，引导其进行问题探究。在众多的现代教育技术中，Flash技术是一种重要的多媒体技术， Flash动画以生动逼真的模拟效果，在课件制作方面深受教师的喜爱，能够有效地配合课堂教学，比较适合现代教学模式，可提高教师的现代教育技术水平，也能促进教学情景发展，增强学生的学习兴趣，满足学生自主学习的需求[2]，符合多媒体时代学生的学习特点。

高中化学中“原子结构”及“晶体结构”这两个知识点比较抽象，是教学中的难点，如采用传统的板书教学，很难将这些复杂的结构清晰地呈现出来，后来的模型教学也因受空间场地的限制逐渐被淘汰，现在采用较多的是PPT教学，但PPT上展示的图片多为静态的，虽然看起来比较立体，仍无法很直观形象地观察到诸如杂化过程这一动态过程，也无法从各个角度观察复杂晶体的立体结构，利用Flash CS6软件可将晶体的三维空间构型画出，并可任意角度旋转，使内容更加简洁易懂[3]。本文通过实例说明Flash技术在高中化学教学中的具体应用，以期获得较好的教学效果。

1 Flash技术在高中化学教学中的运用

Flash动画技术是随着Flash软件的开发而生成，从最初的图像移动、图像的缩放到如今广泛运用到电视荧幕与游戏软件之中[4]。随着多媒体教室的普及，Flash动画技术也逐步出现在课堂教学中，以弥补传统教学的不足[5]。Flash动画大致可分为5种类型[6]，如图1所示。

本文所用的软件为Flash CS6，制作的Flash动画为逐帧动画。

1.1 Flash技术在原子结构教学中的运用

原子是组成物质的最小结构单元，但不是最小微粒，原子是由原子核和核外电子构成，电子绕原子核进行无规则运动。在进行原子结构这部分内容的教学时，传统的板书教学或PPT教学无法从微观角度对原子内部结构进行展示，学生不能直观地了解原子的内部结构和核外电子的运动情况，此时可借助Flash动画将电子绕原子核的无规则运动直观地演示出来。图2是单电子原子H原子的微观结构及其电子的运动状态的Flash截图，在动画演示时，可以让学生清晰直观地观察到氢原子是由原子核和一个核外电子组成，且电子在围绕原子核做无规则运动。

图1 Flash动画类型Fig.1 Types of Flash animation

利用Flash CS6对多电子原子的微观结构及其核外电子的运动状态进行模拟时，情况稍显复杂。现以3个电子的硼原子为例进行说明：首先打开Flash CS6软件，进入Flash CS6的界面后，利用属性将Flash CS6的舞台调节至大小为650×450像素；再用文本工具输入“硼原子结构”，用绘图工具中的椭圆工具画出硼原子核与核外电子，将其颜色分别改为蓝色与红色，利用工具栏中的颜料桶将硼原子核亮光提高，以增加其立体感；最后进行Flash动画设置，这一步最为关键，为便于设置动画时间帧，一定要将原子核与核外电子分设在两个图层，这样才可使动画效果更好，做出的成像效果如图3所示，当播放该Flash动画时，可以清晰直观地看到硼原子是由原子核和3个核外电子组成，这3个电子分别占据在两个不同的亚层，并绕硼原子核做无规则的运动。

图2 H原子微观结构的Flash动画截图Fig.2 Flash animation screenshot of H atom microstructure

图3 硼原子微观结构的Flash动画截图Fig.3 Flash animation screenshot of B atom microstructure

在教学过程中，插播该Flash动画，能使微观结构可视化，可以让学生更直观地观察并掌握原子的构成和核外电子的运动情况，使抽象的教学内容变得直观易懂，有助于学生理解物质的微观结构，增强其学习兴趣，激发学生的想象力和创新学习能力[7-8]。

1.2 Flash软件在晶体结构教学中的应用

晶体结构部分内容涉及大量物质的立体结构，常规的板书教学只能在二维平面内画图，即使画出的是立体图形也很难将这些立体结构从各个角度清晰地展示。利用Flash软件可以构建复杂晶体的三维空间结构，又因为在Flash CS6软件中，上述晶胞结构都是可以旋转的，可让学生从不同角度观察晶体的三维结构，还可以进行晶体结构分析，从而强化学生对晶体结构的认识。

1.2.1 构建并展示复杂晶体的三维空间结构

复杂晶体的三维空间结构按以下步骤进行构建：首先打开Flash CS6工作界面，出现如图4(a)的页面，然后点击ActionScript 3.0，进入如图4(b)所示的页面，点击文件新建，并设置场景宽800像素，高2 600像素，如图4(c)所示；随后关闭其他的所有选项，使工作界面中只留下工具栏。以下以ZnS晶体为例，说明用Flash软件构建离子晶体的具体步骤，并分别绘制出两种晶胞的立体结构。

图4 Flash CS6的界面Fig.4 The interfaces of Flash CS6

在Flash CS6软件的工作界面上绘制如图5所示的六方体以及Zn2+和S2-的图标，然后同时按住Ctrl键和Shift键，分别复制并移动Zn2+和S2-，即可绘制出六方型ZnS晶胞，如图5(a)所示。

图5 六方型ZnS晶胞和立方ZnS晶胞Fig.5 Hexagonal ZnS unit cell and cubic ZnS unit cell

从晶胞图可以看出，六方硫化锌的堆积方式采用了AbBa型堆积方式(小写字母表示嵌入四面体空隙)，它的重复单元有4层，相对于六方晶系来说，这种晶胞就是最小的。按照同样的程序可以构建立方硫化锌晶胞，如图5(b)所示，每个晶胞含有4个S2-和4个Zn2+；每个Zn2+被4个S2-等距紧密包围，每个S2-也被4个Zn2+等距紧密包围；Zn2+和S2-的配位数都是4。S2-离子有两种不同的密堆积方式(A1型和A3型)，使得同一种物质有两种不同的晶胞结构，由图5可知，硫化锌晶体的两种堆积方式的正、负离子的配位数均为4，如果S2-采取A1型堆积方式，且正离子的配位数等于4，那么产生的晶体结构类型就是立方ZnS型结构；如果S2-采取A3型堆积方式，且正离子的配位数等于4，则产生的晶体结构就是六方ZnS型结构。

1.2.2 晶体结构的分析

利用Flash CS6软件不仅可进行晶胞构建，也可方便地进行晶体结构的分析。下面以一道全国化学竞赛题为例进行说明。题目如下：理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形，多面体的面叫晶面，今有一枚 MgO单晶如图6所示，它有 6个八角形晶面和8个正三角形晶面，宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知 MgO的晶体结构属NaCl型，它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面，请指出排列在正三角形晶面上的原子(或离子)(用元素符号表示原子，至少画出 6 个原子(或离子)，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系)。

解析如下：本题主要考察MgO晶胞中各离子的分布情况，题中已知MgO的晶体结构属于NaCl型离子

图7 利用Flash CS6绘制图形解题Fig.7 Solving questions with Flash CS6

晶体，因此只要知道NaCl的晶体结构，以Mg2+取代Na+，O2-取代Cl-，即可构建出MgO的晶胞了；又知MgO为NaCl型晶体，其晶胞的顶点和面心是同一个离子，所以本题中的MgO单晶面上的离子也是同一个离子，可以是Mg2+或O2-，利用Flash CS6软件绘制出MgO晶胞图，如图7(a)所示。

在其晶体中切出一个正三角形的截面ΔABC，如图7(b)所示，但是ΔABC只包含三个离子，明显不符合6个离子的条件，因此在晶胞中再切另外一个较大的三角形ΔA1B1C1，该三角形即为题意所求排在正三角形晶面上离子数的最小的解；由图7(c) MgO晶胞中Mg2+和O2-的位置关系可知，距离O2-最近的O2-有6个，同理，距离Mg2+最近的Mg2+也有6个，并且每一个节点上只有一个离子，且为同一类型的离子，宏观晶体其实是由无数个微观晶胞按照某一规律在空间中组合而成的。除了本题所涉及的问题外，还可以根据Flash绘制的图形，分析MgO晶胞中含Mg2+和O2-各有几个。由图7(a)可知，体心上的小球属于一个小正方体独有，面心上的小球属于两个小正方体共有，棱上的小球属于4个小正方体共有，顶点上的小球属于8个小正方体共有。根据NaCl晶胞中Na+和Cl-的数目，可以推算出MgO晶胞各离子的数目。计算晶胞中离子的数目，可以采用均摊法，由图7(a)可知，Mg2+离子数=8/8+12×1/4 =4，O2-离子数= 1/2×6+1/8×8=4，因此MgO是氧化镁的化学式而不是分子式。

上述实例表明，通过Flash软件的动画功能，可将复杂晶体中各原子的相对位置、组合方式等清晰地展现，使复杂的晶体结构立体化、清晰化，帮助学生理解晶体结构并进行晶体结构分析。熟练掌握并合理运用Flash技术，能使复杂的教学内容变得直观易懂，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，调动其主观能动性，提高教学效率，最终达到良好的教学效果。

2 结语

本文选取高中化学中“原子结构”和“晶体结构”两个教学难点，将Flash技术融入这两部分内容的课堂教学中。实践证明，这种基于Flash技术的教学模式，可使“微观结构可视化，复杂图形直观化，平面结构立体化”，使枯燥的教学内容更具趣味性，有助于激发学生的学习兴趣，使其从被动学习变为主动学习，提升学生的综合素质，培养其实践与创新能力，最终提高教学效果。