<p class="ql-block"> 穿过一月的凛冽风寒，二月带着融融暖意，轻盈地向我们走来。它是冬与春的交汇，既有冬日的余韵，又满含春日的希望，是岁月篇章里温柔且充满生机的一章。高中化学选择性必修二《物质结构与性质》中，数字化资源主要包括3D分子结构与晶体模型、原子轨道与电子云模拟、分子间作用力模拟、晶体结构虚拟实验室、元素周期表互动工具、分子极性模拟与实验、化学键动态演示工具、分子光谱模拟平台、晶体X射线衍射模拟、数字化化学实验报告平台等。数字化课程资源的开发可以帮助学生更好地理解抽象的概念，如原子结构、分子间作用力、晶体结构等。数字化课程资源开发可以利用了3D建模、虚拟实验、动态演示等技术，帮助学生更直观地理解化学中的抽象概念。通过这些资源，教师可以提升课堂的互动性和趣味性，同时帮助学生更好地掌握物质结构与性质的相关知识。</p><p class="ql-block"> 基于利用数字化课程资源促进学生更直观理解物质结构与性质相关知识的理念，我们课题组成员彭杨老师在萍乡中学高三15班开设了一堂《晶体的结构与性质》的公开课，萍乡中学校长王祖德和高三教师以及课题组成员一起观摩了此次课堂。</p> <p class="ql-block"> 每次化学课，都像是一场奇妙的知识盛宴，而这场盛宴的主角，便是我们的彭杨老师。</p><p class="ql-block"> 预备铃刚响，便能听见彭杨老师那爽朗的笑声从走廊尽头传来。紧接着，老师迈着轻快有力的步伐走进教室，手中的教材和教具碰撞出清脆的声响，像是在奏响一曲知识的前奏。还没等站稳，彭杨老师就亮开了她那标志性的洪亮嗓门：“同学们，今天我们来复习晶体的结构与性质！” 那声音，仿佛自带扩音器，瞬间传遍教室的每一个角落，原本还稍显嘈杂的教室，瞬间安静下来，大家的注意力都被彭杨老师紧紧吸引。</p><p class="ql-block"> 彭杨老师讲起课来，那叫一个激情澎湃。她的声音抑扬顿挫，时而如洪钟般响亮，强调重点知识时，每个字都仿佛带着力量，重重地敲在学生的心坎上，让学生想忘都忘不掉；时而又像潺潺溪流，娓娓道来那些复杂的化学原理，让学生在轻松愉悦的氛围中理解了晦涩的知识。</p> <p class="ql-block"> 彭杨老师首先让学生自己检测四种晶体的相关信息，包括构成微粒、微粒间的相互作用力、硬度、熔沸点、溶解性、导电导热性等；然后分别展开细讲。</p> 分子晶体 <p class="ql-block"> 对于分子晶体，特别强调了作用力分为分子间和分子内作用力，其中，分子间作用力包含范德华力和氢键，分子内作用力是共价键(稀有气体除外），然后分析了两种典型的分子晶体干冰和冰。</p> <p class="ql-block"> 干冰和冰都属于分子晶体，但它们的结构特征有所不同。</p><p class="ql-block"> 彭杨老师利用分子模型和动态模拟，首先介绍到干冰是二氧化碳的固态形式，其晶体中，二氧化碳分子通过范德华力相互作用。分子呈直线形，在晶体中以面心立方最密堆积方式排列，每个二氧化碳分子周围有12个紧邻的分子，属于分子密堆积结构。从空间上看，这种堆积方式形成了高度对称的结构，晶胞是面心立方体，二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心位置，整个晶体结构具有较高的对称性和规整性。彭杨老师还讲解了干冰中二氧化碳的配位数，并让学生观察干冰晶胞模型对其取向进行分析。</p><p class="ql-block"> 然后讲解了冰是水分子通过氢键和范德华力形成的晶体。水分子间存在着较强的氢键作用，每个水分子会与周围4个水分子通过氢键相连，形成四面体结构。众多四面体通过氢键相互连接，形成了一种疏松的、具有较大空隙的三维网状结构。由于氢键具有方向性和饱和性，使得冰的结构不像干冰那样紧密堆积，这也是冰的密度比水小的原因之一。</p> <p class="ql-block"> 由于氢键具有方向性和饱和性，属于分子非密堆积。利用课件中ppt中冰的部分结构示意图，通过问题串让学生的思维活动起来:为什么干冰的熔沸点比冰低。而密度确比冰大？结合冰的结构解释为什么水凝结成冰后密度减小？为什么水在4℃时密度最大？最后进行分子晶体知识的小结。</p> 共价晶体 <p class="ql-block"> 接下来介绍了两种常见的共价晶体:金刚石和二氧化硅。</p><p class="ql-block"> 课件中展示金刚石的空间结构及其晶胞，学生能够快速理解金刚石晶体是正四面体结构：每个碳原子以sp^3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。键角为109°28’，这些正四面体通过共用顶点的碳原子连接，形成空间网状结构。 最小环结构：最小的碳环是六元环，但最小的闭合碳环是十元环，每个碳原子被12个最小环所共用，平均每个最小环含有1/2个碳原子。晶胞为面心立方，每个晶胞含有8个碳原子。将立方体均分成八个小立方体，其中四个小立方体的体心各有一个碳原子，立方体的顶点和面心也各有碳原子。</p><p class="ql-block"> 二氧化硅也是正四面体结构，晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键结合，形成正四面体结构。每个氧原子与2个硅原子相连，硅、氧原子个数比为1：2。 最小环结构：最小环由12个原子组成，其中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子被12个最小环所共用。空间网状结构：硅氧四面体通过共用氧原子相互连接，形成三维空间网状结构，不存在单个的二氧化硅分子，是一个整体的空间网状晶体。</p> 金刚石的晶胞视频 <p class="ql-block"> 为了方便学生理解金刚石晶胞的由来，彭杨老师播放了一段金刚石晶胞的视频，学生们听后都有种豁然开朗的感觉。</p> 离子晶体 <p class="ql-block"> 最后介绍了氯化钠和氯化铯两种典型的离子晶体。</p><p class="ql-block"> 通过观察课件中氯化钠晶胞的图片，得出氯化钠晶体属于面心立方晶胞。 其中氯离子（Cl⁻）位于晶胞的顶点和面心位置，钠离子（Na⁺）位于晶胞的体心和棱心位置。两种离子相互穿插，形成了一个整体的空间结构。每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围也有6个钠离子，即钠离子和氯离子的配位数均为6。钠离子和氯离子之间通过离子键相互作用，离子键没有方向性和饱和性，使离子在空间上尽可能地紧密堆积，以降低体系的能量。</p><p class="ql-block"> 对比氯化钠晶胞的图片，再观察氯化铯晶体的图片，得出氯化铯为简单立方晶胞。铯离子（Cs⁺）位于晶胞的体心位置，氯离子（Cl⁻）位于晶胞的顶点位置；或者反之，二者位置可以互换，这取决于具体的晶胞设定方式。每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围也有8个铯离子，配位数为8。与氯化钠类似，氯化铯中的铯离子和氯离子之间也是通过离子键结合，离子键的无方向性和无饱和性使得晶体中的离子按照一定的规律排列，以达到稳定的结构。</p> <p class="ql-block"> 本节课主要利用3D分子结构与晶体模型展示了分子结构和晶体结构的各种动图。学生通过观察分子（如H₂O、CO₂等）的三维结构，并进行旋转、缩放等操作，并通过<span style="font-size:18px;">分子间作用力的动态演示，如氢键、范德华力等，</span>同时提供晶体结构（如NaCl、金刚石、石墨等）的3D模型和实物模型，帮助学生理解晶体的空间排列。是本节课“晶体结构与性质”的教学取得了较好的效果。</p> <p class="ql-block"> 课后课题组老师在易功霞老师和倪维能教研组长的带领下，在办公室评课。彭杨老师这堂化学课，亮点突出，成效显著，充分展现了扎实的教学功底与独特的教学魅力。</p><p class="ql-block"> 从教学目标来看，彭杨老师精准把握课程标准，目标明确且具体。在讲解不同晶体的相关知识时，不仅要求学生掌握理论知识，还注重培养学生运用知识解决实际问题的能力，契合高中生的认知水平与学科素养发展需求。</p><p class="ql-block"> 教学方法上，彭杨老师灵活多样，充分激发学生兴趣。在课堂上，充分利用数字化资源，将抽象知识具象化，让学生直观感受化学变化，增强理解。运用多媒体展示微观粒子的运动，化微观为宏观，有效突破教学难点。</p><p class="ql-block"> 在知识讲解中，循序渐进，条理清晰，课堂提问环节，彭杨老师面向全体学生，问题设置巧妙，鼓励学生积极思考、大胆发言，充分调动课堂氛围。彭杨老师的教学素养过硬，教态亲切自然，语言表达清晰准确，语速适中，课堂设计合理，重难点突出。在与学生互动中，耐心倾听学生想法，及时给予鼓励与指导，营造了良好的教学氛围。</p><p class="ql-block"> 这堂课近乎完美，但仍有小细节可提升。易红霞教研员指出若在课堂上再细化八面体空隙和四面体空隙，可以更加契合高考中晶体知识内容的深度考查。在彭杨老师的化学课堂上，利用数字化资源如动画、图片、模型、视频等手段，不仅让学生学到了丰富的化学知识，更让学生感受到了化学知识的魅力和探索的乐趣。那洪亮的声音，如同知识的号角，引领着学生在化学的海洋中奋勇前行 ，开启一段段奇妙的学习之旅。</p> <p class="ql-block"> 课题名称:《高中化学选择性必修二数字化课程资源研究》 </p><p class="ql-block"> 课题主持人:易红霞</p>