《原子的構(gòu)成》學(xué)習(xí)工具制作綜述

常廣儒

特色與亮點(diǎn)

①采用“模塊化”設(shè)計(jì)方案，以“任務(wù)驅(qū)動”和“問題解決”等模式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，遵循教師主導(dǎo)、學(xué)生主體相結(jié)合的原則，體現(xiàn)“自主、合作、探究”的理念，注重知識性、趣味性和交互性相結(jié)合，學(xué)科知識與信息技術(shù)深度融合，相得益彰。

②用Flash軟件作為制作平臺，交互性強(qiáng)，智能性好；圖、文、聲、像等媒體元素有機(jī)整合，運(yùn)行穩(wěn)定，操作靈活。

③界面布局合理，整體風(fēng)格統(tǒng)一，導(dǎo)航清晰簡捷，色彩搭配協(xié)調(diào)，符合學(xué)生的視覺心理。

④內(nèi)容完整，設(shè)計(jì)科學(xué)，制作規(guī)范，每個頁面都有操作指南，既適合教師教學(xué)，又適合學(xué)生自主研學(xué)。

制作背景

《原子的構(gòu)成》學(xué)習(xí)工具的內(nèi)容取自魯教版九年級化學(xué)第二單元第三節(jié)《原子的構(gòu)成》。

物質(zhì)構(gòu)成的奧秘是初中化學(xué)的重要內(nèi)容之一，是學(xué)生今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和認(rèn)識元素所必備的理論基礎(chǔ)。原子作為一種基本微觀粒子，看不見，摸不著，遠(yuǎn)離學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，加之九年級學(xué)生在前面學(xué)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(qiáng)，教材對這部分內(nèi)容的介紹又多以結(jié)論性的敘述性語言為主，這些都給學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容帶來了一定困難，是初中化學(xué)中幾個關(guān)鍵的“分化點(diǎn)”之一。那么，如何突破“分化點(diǎn)”呢？

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

設(shè)計(jì)思路及內(nèi)容結(jié)構(gòu)

本學(xué)習(xí)工具是以課程標(biāo)準(zhǔn)為指南，以魯教版九年級化學(xué)相關(guān)知識內(nèi)容為藍(lán)本，以九年級學(xué)生的年齡特點(diǎn)和知識結(jié)構(gòu)為基點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的，目的是更好地服務(wù)這部分內(nèi)容的教與學(xué)。

在本學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)制作過程中，我考慮最多的是：如何體現(xiàn)“自主、合作、探究”的教學(xué)理念；如何突出學(xué)生在探究活動中的主體地位；如何將學(xué)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(shí)際教學(xué)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(dǎo)航菜單有機(jī)組合在一起，路徑可選，操作可控，且能很好地彰顯內(nèi)容架構(gòu)和知識脈絡(luò)。

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)

用三個“子模塊”分別向?qū)W生展示課標(biāo)要求、學(xué)習(xí)重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)難點(diǎn)，目的是讓學(xué)生學(xué)有目標(biāo)，有的放矢，提高學(xué)習(xí)的針對性和有效性。

2.情境導(dǎo)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(dǎo)學(xué)生小結(jié)出“在化學(xué)變化中，分子分成原子，原子不能再分”的結(jié)論；②展示幾種由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)的圖片（如下頁圖2），用以豐富學(xué)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(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)“原子雖然很小，但仍然是可以再分的”。這樣的設(shè)計(jì)能夠激起學(xué)生的思維沖突，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

3.自主探究

該模塊是本學(xué)習(xí)工具的主要部分，由三個“子模塊”組成。

（1）原子結(jié)構(gòu)

①散射實(shí)驗(yàn)。首先利用動畫模擬著名的“α粒子轟擊金箔”實(shí)驗(yàn)（如圖4），學(xué)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(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生推測出“在原子中心有一個堅(jiān)硬密實(shí)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(jié)出原子核在整個原子中的位置、電性以及質(zhì)量上的特點(diǎn)，進(jìn)而對原子核有一個全新的認(rèn)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(xué)說（如圖6），將鼠標(biāo)放在原子模型上就可以顯示靜態(tài)圖，放在電子或原子核上可顯示相應(yīng)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(tài)模型（如圖7），進(jìn)一步豐富學(xué)生的感性知識，最后在充分討論、交流的基礎(chǔ)上總結(jié)、概括出原子的基本結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成原子的各微粒的特點(diǎn)。

③構(gòu)成規(guī)律。出示常見原子的結(jié)構(gòu)圖表，引導(dǎo)學(xué)生通過合作、交流、探究等自主活動，盡可能多地檢索、發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部蘊(yùn)含的信息，逐步構(gòu)建起較為完整的知識結(jié)構(gòu)。

（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(yùn)動狀態(tài)（如圖8），將鼠標(biāo)放在原子模型上，可以顯現(xiàn)電子分層運(yùn)動的靜態(tài)圖，這種交互設(shè)計(jì)易于學(xué)生理解“電子根據(jù)能量的不同是在不同的電子層上運(yùn)動的，也叫分層排布”的涵義（如圖9）。

②原子結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，點(diǎn)擊“抽象化”按鈕，借助動畫可以演示氧原子由實(shí)物到符號的抽象化過程，幫助學(xué)生理解原子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖“卡片”（如圖11），點(diǎn)擊卡片可以逐頁翻閱，最后再通過拖動游戲結(jié)合必要的討論、交流等探究活動，幫助學(xué)生總結(jié)、歸納出常見原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和核外電子的排布規(guī)律（如圖12）。

（3）離子構(gòu)物

①穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。先利用一幅關(guān)系圖介紹穩(wěn)定結(jié)構(gòu)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(shù)的特點(diǎn)（如圖14）。這樣不但可以增強(qiáng)趣味性，還可以使學(xué)生逐步形成科學(xué)分類的思想，體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的學(xué)科理念。

②離子形成。首先，借助虛擬的原子結(jié)構(gòu)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(biāo)點(diǎn)擊卡片上部的藍(lán)色部分，放大卡片，再點(diǎn)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(xué)生掌握離子的分類及形成規(guī)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(diǎn)擊“開始”按鈕，隨機(jī)出現(xiàn)某粒子（原子或離子）符號和名稱，讓學(xué)生將該粒子的質(zhì)子數(shù)和各層所容納的電子數(shù)填（選）在相應(yīng)的空格內(nèi)，這樣很容易讓學(xué)生在愉悅的探究活動中掌握核外電子的排布規(guī)律。最后，組織學(xué)生通過討論、交流、辨析，歸納、總結(jié)出原子、陽離子和陰離子之間的異同。

③離子構(gòu)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(xué)生得出“離子也是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒”的結(jié)論，再通過一則拖動游戲進(jìn)一步加深對離子化合物形成過程的認(rèn)識（如上頁圖18）。具體玩法是點(diǎn)擊“開始”按鈕隨機(jī)出現(xiàn)某化合物名稱，然后向兩個框內(nèi)拖入相關(guān)原子，直至兩框內(nèi)的原子得失電子總數(shù)相等；繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”按鈕模擬電子轉(zhuǎn)移過程，再點(diǎn)擊則顯示該物質(zhì)的化學(xué)式。這樣，不但能幫助學(xué)生對物質(zhì)構(gòu)成的知識有個整體把握，也為將來學(xué)習(xí)有關(guān)化合價知識打下基礎(chǔ)。

4.學(xué)習(xí)評價

（1）自我診斷

根據(jù)課標(biāo)要求擬定了7道思考題，幫助學(xué)生進(jìn)行自我評估，查缺補(bǔ)漏。該環(huán)節(jié)既是學(xué)習(xí)效果的反饋，也是學(xué)習(xí)目標(biāo)的照應(yīng)。

（2）在線測試

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

5.學(xué)海沖浪

該模塊內(nèi)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(xué)生視野，完善知識結(jié)構(gòu)，采用滾動等多種交互方式呈現(xiàn)，生動有趣，操作順暢。

關(guān)鍵技術(shù)處理

本學(xué)習(xí)工具是以Flash 8為平臺開發(fā)的，腳本語言采用AS2.0。AS2.0功能強(qiáng)大，使用靈活，完全可以滿足制作一般學(xué)習(xí)工具的需要，學(xué)習(xí)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(shí)現(xiàn)的。

1.拖動

這是比較常見的交互方式，利用它可以設(shè)計(jì)制作一些教學(xué)類小游戲，增強(qiáng)互動性和趣味性。以圖14中的拖動為例，要達(dá)到的效果是，隨意拖動原子到任意方框內(nèi)，釋放鼠標(biāo)后，若放置正確則停留在當(dāng)前位置，否則返回到初始位置。此效果是這樣實(shí)現(xiàn)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(shí)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(shí)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(chuàng)建自定義函數(shù)aa

yz.onPress = function（） {

startDrag（this）；

}； //鼠標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(zhí)行自定義函數(shù)aa

}

2.緩動

緩動效果主要包括溢出、回彈、彈性、減速等，在本學(xué)習(xí)工具中多處使用，增強(qiáng)了真實(shí)感和生動性。例如，在圖2中，點(diǎn)擊小圖可放大，點(diǎn)擊大圖可還原，在圖片變化過程中會隨機(jī)出現(xiàn)不同緩動效果。那么，這種效果是怎樣實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)化為影片剪輯元件，并輸入實(shí)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(dǎo)入Tween類和easing類

tw = [Back.easeOut， Bounce.easeOut， Elastic.easeOut， Strong.easeOut]； //緩動效果數(shù)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(biāo)記圖片的位置和角度

this["tu"+i].onPress = function（） { //點(diǎn)擊圖片實(shí)現(xiàn)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(jìn)行測試，效果就出來了。

拖動、緩動等效果的恰當(dāng)運(yùn)用的確能給學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)工具將學(xué)科知識與信息化手段有機(jī)地融合起來，搭建起一個基于信息技術(shù)的研究性學(xué)習(xí)平臺，借助這個平臺，學(xué)生可以自主地進(jìn)行探究、實(shí)驗(yàn)、交流等學(xué)習(xí)活動，從而較好地完成本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

反觀整個工具，在一些細(xì)節(jié)處理上還有待進(jìn)一步完善：一是內(nèi)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(qiáng)，仿真度不高，有些頁面色彩搭配不太合理，美工還需加強(qiáng)；三是練習(xí)部分題量不多，訓(xùn)練不足，若設(shè)計(jì)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(zhàn)士”。

領(lǐng)我走進(jìn)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(dāng)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(chuàng)新取勝；我也深知，完成一件優(yōu)秀作品不僅要有深厚專業(yè)知識的積淀，更要有過硬的信息技術(shù)的支撐。

設(shè)計(jì)和制作《原子的構(gòu)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(yáng)棄，幾易其稿。然而，當(dāng)一幅幅精彩畫面浮在眼前、一個個智能交互順暢實(shí)現(xiàn)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(gòu)成》就榮獲一等獎，這是評委們對一位“老教師”的認(rèn)可，是NOC對一名“新戰(zhàn)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(chuàng)新、超越、激人奮進(jìn)的沃土，我將繼續(xù)追隨NOC的腳步，在教育信息化的道路上不斷前行。