【矩道化学VR实验室】晶胞与晶体结构

2022/12/9 9:23:27 矩道科技 产品动态


VR融合教学  晶胞与晶体结构

新模块【物质结构与性质】

物质结构与性质的VR融合教学

对于晶胞部分的教学,首先要帮助学生理解晶胞的特征,从空间上感知晶胞的结构,能够辅助学生更好的掌握晶胞的参数,并深入理解宏观辨识与微观探析的核心素养,能在三维空间角度认识微观晶胞与宏观晶体之间的联系然而在常规化教学中从始至终都存在着一个痛点,即无法将微观晶胞具体、完整、多角度的向学生展示,但是在虚拟仿真实验室的基础上,创新型融合教学能够很好的补足这一点。


        

扁平的常规化教学与可视化的VR教学对比


经矩道科技精心研发,推出物质结构与性质模块,基于一线教学实践,以学科素养为指导,以开放性、探究性、学科性为主要目标,通过VR与多媒体处理技术的高度集成,提供了原子、分子与晶体结构与性质等丰富的VR教学内容超90个。



物质的结构与性质软件内容概览

一、VR助力可视化情境创设


传统教学模式下的课程引入多以宏观晶体为例,然而晶体结构的各种原理抽象晦涩,教学中仅仅依靠视频、图片等难以详尽地解释说明,加上学生的知识水平与理解能力的不足,同时缺少空间想象能力与抽象能力,较难在微观层面理解微观世界的各类变化,更无法同时兼顾宏观与微观两个方面,而虚拟仿真实验室能够很好的为其弥补微观上的不足

         

         

物质的结构与性质晶体结构概览

二、教学重难点微观辨析可视化、过程化






1、无隙并置,取向相同

整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成,所谓“无隙”,是指相邻晶胞之间没有间隙;所谓“并置”,是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。常规化教学的过程中,教师大多通过板画二维晶胞无隙并置,口述推论三维晶胞的无隙并置,这无疑是对学生空间想象力的极大考验;创新型融合教学能够很好的展示这一无隙并置的过程。


氯化钠晶胞的堆积

无隙:相邻晶胞之间没有间隙


碘晶胞的堆积

并置:所有晶胞平行排列,取向相同





2、粒子数目,共用原子

在一个平行六面体晶胞中,顶角的原子为8个晶胞共用,棱上的原子为4个晶胞所共用,面上的原子为2个晶胞共用,体内原子为1个晶胞共用,在常规化教学的过程中,教师阐述该结论时,都以口述为主,图画为辅的方式,并且较为考验教师的透视绘图能力与学生的空间思维;而通过虚拟仿真实验则能够更加直观的认知点、面、棱、体这四种情境下对原子的共用情况。


氯化钠晶胞中氯离子数目计算

点与面的共用


氯化钠晶胞中钠离子数目计算

棱与体的共用

三、可视化探究、深度学习






“均摊法”计算晶胞组成

“均摊法”作为晶胞计算中最常用的方法之一,不仅考验了学生对点、面、棱、体四个方面的原子共用情况,也检验了其证据推理与模型认知的素养基于虚拟仿真实验室,可以依次以铜、干冰、镁三种由简到难的晶胞类型,为学生讲解“均摊法”的常规应用。


用“均摊法”求铜晶胞中原子数


用“均摊法”求干冰晶胞中分子数


用“均摊法”求镁晶胞中原子数


【矩道化学虚拟实验室】


VR教育助力基于情境、问题导向,以实验为基础的科学探究活动,促进化学学科关键素养——理解与辨析、分析与推测、探究与创新、归纳与论证的养成,推进深度学习,引领学生高阶思维发展。

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