《金屬晶體》片段教學

林慧清

教學目標：

1.知識與技能

（1）知道金屬原子的平面堆積兩種方式

（2）知道非密置層在三維空間上的堆積方式為簡單立方和體心立方，了解這兩種堆積方式的演變過程。

2.過程與方法

（1）通過啟發性論題、理解目標、理解活動和持續性評價這四個環節，形成知識網絡并促進對金屬堆積方式知識的真正理解。

（2）通過動手排列制作晶體模型游戲，提高空間感受能力，激發學習興趣。

3.情感、態度與價值觀

（1）通過對金屬晶體微觀排列的學習，從微觀入手理解金屬規則的幾何外型，從而形成“宏觀和微觀緊密聯系”的思維方式。

（2）通過動手模擬、交流、討論、合作學習等；感受在互相啟發中不斷進步的學習樂趣。

教學重點：初步認識金屬晶體的原子堆積模型

教學難點：利用模型模擬金屬晶體堆積方式的演變過程

教學用具：多媒體、繪聲繪影、FLASH軟件、材料（泡沫球、雙面膠等）

教學過程：

一、金屬晶體在二維平面上的堆積方式

【引入】利用繪聲繪影制作的影像，展示自然界規則的物質，通過認識它們的微觀結構理解它們具有規則形狀的原因，再展示形形色色的金屬，引導學生探討金屬的微觀世界。

從而提出“啟發性論題：金屬內部微粒是怎樣排列的？”

【學生】觀看并思考，將宏觀性質與微觀結構聯系起來

【PPT展示】“理解目標1：知道金屬原子的平面堆積有兩種方式”

【學生】認真觀看，明確本環節的學習重點

【理解活動1】金屬晶體中的原子可看成直徑相等的球體，讓學生三人一組，利用塑料筐中的泡沫球和雙面膠，將9個泡沫球有序地在水平桌面上排列成平行四邊形，要求球面之間緊密接觸。有幾種排列方式？

【持續性評價1】學生展示上述活動可能的幾種排列方式。

【理解活動2】上面兩種排列，相等個數的小球，哪種排列所占的面積大？說明哪種排列比較緊密？

【持續性評價2】學生回答：第一種排列所占的面積比較大，第二種排列所占的面積小，所以第二種排列的比較緊密（教師講解：像第一種所占面積比較大，排列較為疏松的，我們稱為非密置層，第二種所占面積小，排列緊密的，我們稱為密置層。）

【理解活動3】結合模型，取上述兩種排列的一個小球為中心，討論跟這個小球緊密接觸的小球個數。

【持續性評價3】學生回答：第一種排列有4個小球，第二種排列方式有6個小球。（教師講解：像這樣與一個小球緊密接觸的小球個數，我們稱為配位數，也就是與一個原子緊密接觸的原子數。從配位數的個數，密置層為6，它比非密置層的4大，從配位數的角度，密置層比非密置層更密集）

【理解活動4】結合模型，教師利用多媒體總結金屬晶體在二維平面上的排列方式，分為非密置層和密置層。并帶領同學數出兩種排列方式的配位數個數。

【理解活動5】晶胞是最小的重復單位，結合模型，模擬抽取密置層和非密置層的晶胞，簡單介紹每個晶胞中的空隙的形狀。（教師講解：密置層的晶胞為正方形，空隙為類似正方形；非密置層的為平行四邊形，空隙為類似三角形。）

二、非密置層在三維空間上的堆積方式

【PPT展示】“理解目標2：知道非密置層在三維空間上的堆積方式為簡單立方和體心立方，了解這兩種堆積方式的演變過程?！?/p>

【學生】認真觀看，明確本環節的學習重點

【理解活動1】從是否插入非密置層空隙的角度考慮，將兩層非密置層在三維空間里堆積，有幾種方式。

【持續性評價1】學生展示上述活動可能的幾種堆積方式。

【理解活動2】采用多媒體，模擬兩層非密置層的堆積，并將模型拓展到第三層，總結出非密置層的堆積方式。學生對比自己完成的模型。（教師講解：將相鄰非密置層小球在同一條直線上堆積，形成第一種堆積方式，若將第二層的小球插到第一層非密置層的空隙，形成第二種堆積方式。那么哪種堆積的空間利用率高，想當然是第二種堆積。）

【理解活動3】結合模型和多媒體，為了方便觀察，我們將金屬原子間的距離擴大，第一種堆積擴大后成圖1，抽取圖1中晶胞為結構圖2。同樣抽取第二種堆積的晶胞為結構圖3。請同學們利用自己手中的模型，體驗抽取晶胞的過程。

【持續性評價2】看圖2和圖3，想想它們是什么結構？（教師講解：評價學生的回答，總結圖2的模型為簡單立方堆積，代表金屬為Po，配位數為6。圖3的模型為體心立方，代表金屬為K，又稱鉀型，其配位數為8。）

【持續性評價3】學習了這節課，你有什么收獲？（教師總結學生的回答：平面堆積方式：非密置層和密置層；非密置層三維堆積方式：簡單立方堆積（Po）、體心立方堆積（K））

【持續性評價4】學習了三維空間上非密置層的堆積方式，請同學們課后思考這個問題：將密置層一層一層地在三維空間里堆積，使得堆積最密，有幾種方式？

【作業】

1.通過閱讀資料，想想密置層和非密置層堆積，哪種堆積方式的金屬會比較穩定。

2.課下趣味實驗：利用生活中的材料（如葡萄、兵乓球等）制作感興趣的金屬晶體模型。

3.預習鎂型和銅型堆積

教學設計特色：

一、將TFU教學模式應用于教學中

“TFU （Teaching For Understanding）”教學模式（即為理解的教學模式）包含了四個相互作用的成分：啟發性論題、理解目標、理解活動和持續性評價。這四個環節無不強調教師的設計目標在于幫助學生形成知識網絡并促進其對知識的真正理解。它是由附屬于哈佛大學教育學院的零項目 （Project Zero） 研究人員[1]和教育家們研究開發的一個教學模式，用于課程及教學的設計、修改和審核。TFU教學模式[2]遵循學生心理發展規律，從學生的生活經驗、經歷中創設能引導他們主動參與的教學情境，讓學生在已有的經驗上主動建構新知識，掌握基本的化學學習方法，推進學生發現問題和探究解決問題能力的發展，符合新課標學生有意義學習的課程理念。TFU 教學模式的精髓部分就是為了理解的教學。故將這種教學模式稱為“為理解的”教學模式。

二、運用FLASH動畫和實體模型

將FLASH動畫和實體模型應用于金屬晶體的堆積方式教學中，將晶體的微觀世界宏觀化，便于學生理解知識點。

三、豐富的活動增加課堂的趣味性

學生動手模擬金屬晶體原子的排列和堆積方式，提高學生的空間感受能力；向大家展

示制作成品，鍛煉學生的表達能力。課后布置趣味實驗作業，利用生活中的材料，鞏固所學的晶體模型知識，將生活和學習結合在一起。不管是課堂還是課后都在豐富的活動中，激發學生的學習興趣，促進學生對知識的理解。

參考文獻

[1] 陸艷.TFU教學模式的內涵及其在教學中的應用[J].科技信息.2008，（29）：243.

[2] 劉娟娟，王后雄，馬路平.TFU教學模式及其在化學教學中的應用[J].中學化學教學參考. 2011，（6）：16～18.