央馆虚拟实验教学应用案例：《分子的特征》（九年级化学）

-央馆虚拟实验教学应用案例展示-

利用3D交互课件体验在课堂放飞孔明灯，以此为导入进行了生动的教学；通过VR仿真交互课件，让学生在拟真环境中探究未知气体，增强了学生的沉浸感和探究意识.......

在中央电化教育馆中小学虚拟实验首场区域培训会上， 武汉市楚才中学的阮芬芬老师在30分钟内引导学生完成了4个实验，由易到难，递进式地帮助学生巩固了分子特征的知识，展现了化学教学的 “新样态”和 “新范式”， 值得借鉴。下面我们就一起来回顾这堂课。

教学目标

1、知识与技能

（1）能运用分子的观点解释一些常见生活和实验现象。

（2）能自主设计实验方案对常见气体（氧气、二氧化碳、氮气）进行检验。

2、过程与方法

（1）通过实验与探究，体验“发现问题（矛盾）——分析实验现象——解释现象”的过程，建立“观点、证据和结论之间的逻辑关系”。

（2）通过实验与探究，培养学生从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题的能力，初步形成“宏观辨识与微观探析”的化学学科素养。

3、情感态度与价值观

（1）通过3D、VR实验资源的使用，增强学生对化学实验的好奇心和探究兴趣。

（2）体验科学探究是人们获取科学知识、认识客观世界的重要途径。

（3）认识科学探究既需要观察和实验，又需要进行推理和判断。

教学重点与难点

1、重点

（1）分子的特征。

（2）设计实验检验并验证常见气体。

2、难点

（1）设计探究分子特征的实验方案，掌握实验的流程和原理。

（2）用 分子的观点解释生活中和实验中的现象。

实验资源

1、央馆虚拟实验资源

（1）实拍视频 ：《检验氧气的实验》。

（2）3D交互课件 ：《做一个“热气球”》（即《放飞“孔明灯”》）。

（3）实验创编 ：使用实验创编系统对VR仿真交互课件《检验氧气的实验》、3D交互课件《检验氧气的实验》进行创编，按照教学需求添加实验器材，并分别更名为《氧气与二氧化碳的鉴别与检验》、《未知气体的探究》。

实拍视频：《检验氧气的实验》

3D交互课件：《做一个“热气球”》（即《放飞“孔明灯”》）

VR仿真交互课件（创编）：《氧气与二氧化碳的鉴别与检验》

3D交互课件（创编）：《未知气体的探究》

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2、实物资源

集气瓶、玻璃片、氧气。

教学活动设计与实施

视频引入

（播放科普视频片段，引出第一个复习点）

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复习点1：分子之间有间隔

（学生用3D交互课件模拟放飞孔明灯）

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复习点2：同种分子的化学性质相同

（学生用3D交互课件验证液氧的助燃性）

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复习点3：不同种分子的化学性质不同

（学生用VR仿真交互课件检验氧气和二氧化碳）

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拓展探究：常见气体的检验

（学生用3D交互课件检验氮气、氧气、二氧化碳）

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课堂小结

视频引入

在课堂上播放科普节目《加油向未来》片段，让学生观看视频，思考“将装有热水的铁桶，倒扣入冰块、液氮、常温水中，哪一个变瘪？”引导学生回顾物质三态变化的相关知识并现场作答，引出本节课的第一个复习知识点：分子之间有间隔。

复习点1：分子之间有间隔

请学生举例说明生活中可以用“分子之间有间隔”解释的例子，引出第一个探究实验——孔明灯。 提出问题：我们能在课堂上放飞孔明灯吗？结论当然是不可能。放飞孔明灯对环境要求严格，灯中的“明火”稍有不慎就会酿成火灾。

但现在，使用央馆虚拟实验的3D交互课件，从根本上杜绝了安全隐患，学生们在教室就能模拟燃放孔明灯。不可能变成了可能，燃起了学生们的好奇心和求知欲。

组织学生分组进行放飞孔明灯的模拟实验，从宏观现象中体验分子间隔的改变，最后经由小组探讨 得出结论：分子之间有间隔，当气体受热时分子之间的间隔变大，密度减小；当重力小于浮力时，孔明灯就会上升。

复习点2：

同种分子的化学性质相同

播放央馆虚拟实验实拍视频《检验氧气实验》片段，当带火星的木条伸入装有氧气的集气瓶中时，木条复燃，证明了氧气具有助燃性。接着 引导学生猜测：当带火星的木条伸入液氧中会产生怎样的现象？

鼓励学生说明猜测原因，并引导他们打开央馆虚拟实验进行实验验证。传统课堂上，因为液氧不易获得，学生基本没有实验机会，只能观看视频学习，但 央馆虚拟实验逼真的虚拟实验器材和资源，让学生有了实验操作的机会。

从3D器材库中取出装在烧杯中的液氧，看到它上方有大量的白雾，将带火星的木条伸入其中，发现复燃了，木条继续伸入烧杯底部，火焰越来越旺。

由此可以 得出实验结论：同种分子的化学性质相同，氧气和液氧都是由氧分子构成，液氧也有助燃性。

复习点3：

不同种分子的化学性质不同

在课堂上，拿出一瓶装有无色气体的集气瓶，让学生猜一猜集气瓶里会是什么气体？在学生踊跃发言后 提出问题：如果有两个无色的集气瓶，一瓶装着氧气，一瓶装着二氧化碳，如何鉴别呢？

引导学生分组讨论并设计实验方案，得出 将燃着的木条伸入集气瓶中或将澄清石灰水倒入集气瓶中进行检验的两种方案。

日常教学中，实验室很少会大批量制取氧气和二氧化碳，学生往往只能观看老师演示，但 央馆虚拟实验的VR仿真交互课件构建了360°的拟真实验环境，每一名学生都能身临其境做实验。

组织学生分组进行VR实验，并通过对两种实验方案的现象分析，得出结论：氧气会使燃着的木条燃烧更旺，不能使澄清石灰水变浑浊；二氧化碳会使燃着的木条熄灭，也能使澄清石灰石变浑浊。 因此，不同物质由不同分子组成的，化学性质也不同。

拓展探究：常见气体的检验

引导学生进一步探究，提升课程高度。 提出问题，如果在刚才实验中加入氮气，那么检验氧气与二氧化碳的实验方案还可以复用吗？由学生发言，总结出氮气、氧气、二氧化碳三种气体存在相互干扰，氧气和氮气都不会使澄清石灰水变浑浊，氮气和二氧化碳也都会使燃着的木条熄灭，因此需要重新设计实验方案。

继续组织学生分组讨论，并选出一名代表阐述本组的实验方案。老师在一旁帮助学生修正实验步骤，明确注意事项，让实验方案更加完善。

请其中一位学生代表一边实验，一边进行步骤说明：首先将澄清石灰水分别倒入三个集气瓶中，再进行振荡，使澄清石灰水变浑浊的气体为二氧化碳。接着再将燃着的木条分别伸入剩下的两个集气瓶中，木条熄灭则该气体为氮气，木条燃烧得更剧烈则该气体为氧气。

课堂小结

回顾本节课的实验方案及结论：分子间有间隔，同种物质的状态不同，分子的间隔不同；同种物质在不同状态下，分子的化学性质相同；不同物质由不同分子组成的，化学性质也不同。

教学反思

本堂课是深度融合了央馆虚拟实验资源的探究复习课。 华中师范大学化学学院副教授邓阳高度评价了课堂的设计：阮芬芬老师创造性地把初中化学的两大重要知识点——微观与宏观、常见气体的检验方法融入教学中， 在30分钟内层层深入，递进式地引导学生完成“放飞孔明灯”、“验证液氧的化学性质”、“检验氧气与二氧化碳”、“检验氮气、氧气与二氧化碳”4个实验， 运用分子观点解释实验现象，并在最后一个实验里实现了对现有知识的综合运用和拔高，与普通复习课明显拉开了层次。

教学过程中，阮芬芬老师始终立足化学学科核心素养，让学生在做中学， 在做中体验“发现问题（矛盾）—分析实验现象—解释现象”的过程，建立“观点、证据和结论之间的逻辑关系”，培养学生严谨求实的科学态度，充分发挥了化学学科的整体育人功能。

从课堂效率上看，央馆虚拟实验能够缩短实验时间，提高实验教学的课堂容量和质量， 在时间有限的情况下，让学生在课堂上进行了多个实验方案的验证； 从实验准备上看，央馆虚拟实验解决了真实实验中实验仪器不足、药品种类缺乏的问题，减少了老师准备实验器材的繁琐和难度，降低了实验成本，增加了学生动手实践和重复验证的机会。

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：央馆虚拟实验工作组

初审：冯吉兵

终审：周新

微信号｜一师一课（CN1s1k）

（工作日 8:30-17:00 ）