《金属晶体》片段教学

林慧清

教学目标：

1.知识与技能

（1）知道金属原子的平面堆积两种方式

（2）知道非密置层在三维空间上的堆积方式为简单立方和体心立方，了解这两种堆积方式的演变过程。

2.过程与方法

（1）通过启发性论题、理解目标、理解活动和持续性评价这四个环节，形成知识网络并促进对金属堆积方式知识的真正理解。

（2）通过动手排列制作晶体模型游戏，提高空间感受能力，激发学习兴趣。

3.情感、态度与价值观

（1）通过对金属晶体微观排列的学习，从微观入手理解金属规则的几何外型，从而形成“宏观和微观紧密联系”的思维方式。

（2）通过动手模拟、交流、讨论、合作学习等；感受在互相启发中不断进步的学习乐趣。

教学重点：初步认识金属晶体的原子堆积模型

教学难点：利用模型模拟金属晶体堆积方式的演变过程

教学用具：多媒体、绘声绘影、FLASH软件、材料（泡沫球、双面胶等）

教学过程：

一、金属晶体在二维平面上的堆积方式

【引入】利用绘声绘影制作的影像，展示自然界规则的物质，通过认识它们的微观结构理解它们具有规则形状的原因，再展示形形色色的金属，引导学生探讨金属的微观世界。

从而提出“启发性论题：金属内部微粒是怎样排列的？”

【学生】观看并思考，將宏观性质与微观结构联系起来

【PPT展示】“理解目标1：知道金属原子的平面堆积有两种方式”

【学生】认真观看，明确本环节的学习重点

【理解活动1】金属晶体中的原子可看成直径相等的球体，让学生三人一组，利用塑料筐中的泡沫球和双面胶，将9个泡沫球有序地在水平桌面上排列成平行四边形，要求球面之间紧密接触。有几种排列方式？

【持续性评价1】学生展示上述活动可能的几种排列方式。

【理解活动2】上面两种排列，相等个数的小球，哪种排列所占的面积大？说明哪种排列比较紧密？

【持续性评价2】学生回答：第一种排列所占的面积比较大，第二种排列所占的面积小，所以第二种排列的比较紧密（教师讲解：像第一种所占面积比较大，排列较为疏松的，我们称为非密置层，第二种所占面积小，排列紧密的，我们称为密置层。）

【理解活动3】结合模型，取上述两种排列的一个小球为中心，讨论跟这个小球紧密接触的小球个数。

【持续性评价3】学生回答：第一种排列有4个小球，第二种排列方式有6个小球。（教师讲解：像这样与一个小球紧密接触的小球个数，我们称为配位数，也就是与一个原子紧密接触的原子数。从配位数的个数，密置层为6，它比非密置层的4大，从配位数的角度，密置层比非密置层更密集）

【理解活动4】结合模型，教师利用多媒体总结金属晶体在二维平面上的排列方式，分为非密置层和密置层。并带领同学数出两种排列方式的配位数个数。

【理解活动5】晶胞是最小的重复单位，结合模型，模拟抽取密置层和非密置层的晶胞，简单介绍每个晶胞中的空隙的形状。（教师讲解：密置层的晶胞为正方形，空隙为类似正方形；非密置层的为平行四边形，空隙为类似三角形。）

二、非密置层在三维空间上的堆积方式

【PPT展示】“理解目标2：知道非密置层在三维空间上的堆积方式为简单立方和体心立方，了解这两种堆积方式的演变过程。”

【学生】认真观看，明确本环节的学习重点

【理解活动1】从是否插入非密置层空隙的角度考虑，将两层非密置层在三维空间里堆积，有几种方式。

【持续性评价1】学生展示上述活动可能的几种堆积方式。

【理解活动2】采用多媒体，模拟两层非密置层的堆积，并将模型拓展到第三层，总结出非密置层的堆积方式。学生对比自己完成的模型。（教师讲解：将相邻非密置层小球在同一条直线上堆积，形成第一种堆积方式，若将第二层的小球插到第一层非密置层的空隙，形成第二种堆积方式。那么哪种堆积的空间利用率高，想当然是第二种堆积。）

【理解活动3】结合模型和多媒体，为了方便观察，我们将金属原子间的距离扩大，第一种堆积扩大后成图1，抽取图1中晶胞为结构图2。同样抽取第二种堆积的晶胞为结构图3。请同学们利用自己手中的模型，体验抽取晶胞的过程。

【持续性评价2】看图2和图3，想想它们是什么结构？（教师讲解：评价学生的回答，总结图2的模型为简单立方堆积，代表金属为Po，配位数为6。图3的模型为体心立方，代表金属为K，又称钾型，其配位数为8。）

【持续性评价3】学习了这节课，你有什么收获？（教师总结学生的回答：平面堆积方式：非密置层和密置层；非密置层三维堆积方式：简单立方堆积（Po）、体心立方堆积（K））

【持续性评价4】学习了三维空间上非密置层的堆积方式，请同学们课后思考这个问题：将密置层一层一层地在三维空间里堆积，使得堆积最密，有几种方式？

【作业】

1.通过阅读资料，想想密置层和非密置层堆积，哪种堆积方式的金属会比较稳定。

2.课下趣味实验：利用生活中的材料（如葡萄、兵乓球等）制作感兴趣的金属晶体模型。

3.预习镁型和铜型堆积

教学设计特色：

一、将TFU教学模式应用于教学中

“TFU （Teaching For Understanding）”教学模式（即为理解的教学模式）包含了四个相互作用的成分：启发性论题、理解目标、理解活动和持续性评价。这四个环节无不强调教师的设计目标在于帮助学生形成知识网络并促进其对知识的真正理解。它是由附属于哈佛大学教育学院的零项目 （Project Zero） 研究人员[1]和教育家们研究开发的一个教学模式，用于课程及教学的设计、修改和审核。TFU教学模式[2]遵循学生心理发展规律，从学生的生活经验、经历中创设能引导他们主动参与的教学情境，让学生在已有的经验上主动建构新知识，掌握基本的化学学习方法，推进学生发现问题和探究解决问题能力的发展，符合新课标学生有意义学习的课程理念。TFU 教学模式的精髓部分就是为了理解的教学。故将这种教学模式称为“为理解的”教学模式。

二、运用FLASH动画和实体模型

将FLASH动画和实体模型应用于金属晶体的堆积方式教学中，将晶体的微观世界宏观化，便于学生理解知识点。

三、丰富的活动增加课堂的趣味性

学生动手模拟金属晶体原子的排列和堆积方式，提高学生的空间感受能力；向大家展

示制作成品，锻炼学生的表达能力。课后布置趣味实验作业，利用生活中的材料，巩固所学的晶体模型知识，将生活和学习结合在一起。不管是课堂还是课后都在丰富的活动中，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解。

参考文献

[1] 陆艳.TFU教学模式的内涵及其在教学中的应用[J].科技信息.2008，（29）：243.

[2] 刘娟娟，王后雄，马路平.TFU教学模式及其在化学教学中的应用[J].中学化学教学参考. 2011，（6）：16～18.