边玩边学:用自制橡皮泥模拟原子结构 | eic

文摘   教育   2024-08-15 17:25   英国  



Education in Chemistry (eic) 杂志是英国皇家化学会的化学教育杂志,致力于为化学教师分享有用的教育教学新闻、文章以及资源。

本文作者 Eleanor 老师介绍了自己在讲授原子结构和离子、同位素内容时一种寓教于乐的方法,用自制的橡皮泥来模拟亚原子粒子,既能更直观地帮助学生理解,也能让不自信地学生参与到学习中。

作者 Eleanor Clapp 毕业于剑桥大学病理学专业,现在主要讲授11-18岁的物理,她热衷于利用对手工的热情来帮助学生理解科学。曾任地产律师,手工创业,一直对本地教育工作抱有热情。

   


虽然没人见过原子的内部结构,但学生可以在课堂上通过构建模型和绘制示意图来理解🔗原子结构🔗。用彩色橡皮泥模拟原子结构是一种既便宜又生动有趣的方法,是的学习过程更有趣,也能更好的吸引学生。

  • Source: ©Tina's Dynamic Homeschool


手工橡皮泥配方


 一杯面粉


 两勺塔塔粉  (酒石酸氢钾)


 半杯盐


 一大勺植物油


 一杯水


 食用色素(凝胶色素最好)

将上述所有材料放入微波炉碗中充分搅拌。混合均匀后在微波炉中大火加热30秒,取出后再次搅拌。重复加热和搅拌,直到混合物成团。最后一次加热确保橡皮泥变得稍硬。等冷却后存放在密封容器中。

橡皮泥一般都是安全的,但需要考虑是否有学生对麸质过敏,如有则需要用其他材料替代。制作两到三份橡皮泥可供30名学生分组制作原子模型。

最初让 12 岁的学生分组使用橡皮泥制作原子模型。给他们两三种颜色的橡皮泥和周期表中的元素信息(制作前三个周期的元素模型的效果会比较好,氩之后的元素会有点太大了)。让学生观察原子序数和质量数的区别,并计算中子和电子的数量我建议学生用同一种颜色的橡皮泥表示质子和电子,大小有所区分,这样就能一目了然地知道哪些是中子。

  • 橡皮泥非常适合复习原子结构,并帮助学生理解离子、同位素等概念。Source: © Eleanor Clapp

过这种方法,我们可以注意到学生在建模过程中的思维,发现并纠正他们的错误概念和困惑然后可以当场给学生反馈,或者让全班复习一些概念。例如,在给一组学生解释了为什么原子质量为什么不包含电子后,他们调整了电子的大小。

深化理解

我们可以学生互相检查其他小组制作的模型是否正确,并尝试根据亚原子粒子的数量,识别原子序数在元素周期表中找到对应的元素。
到了 14-16 岁阶段再次学习原子结构时,我们可以让学生用白板笔在橡皮泥模型上绘制电子层,并画出电子排布的方式。让他们画出离子的结构并写出其他学生画的元素是什么,然后还能让他们表示同位素,说出同位素之间什么相同什么不同。
橡皮泥模型非常合适展示变化的过程。由于学生可能不太容易弄清放射性来自哪里,我还能用它来模拟 α 衰变和 β 衰变,让学生直观地理解放射性衰变的过程。例如,让学生用橡皮泥模型将粒子从核方程的一侧移到另一侧,写出未知的 α 衰变产物。
  • 使用迷你白板有助于理解β衰变 Source: © Eleanor Clapp 

小提示

橡皮泥虽然有趣,但也存在一些缺点,最主要的是学生可能会忍不住把玩,分散注意力,此外还容易卡在缝隙中或者弄丢。我们可以通过给学生明确的指示和预期来减少这些问题的影响
建议让学生在迷你白板上建模,因为这可以限制模型的大小。可以在演示的时候把白板放到投影仪模型上给学生展示,变粘的面团还能并轻松擦拭白板。
橡皮泥能让不太自信的学生参与进来,让他们一起参加活动,直到您可以一对一地与他们交流。享受模型的乐趣吧!

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