文档介绍：计算机辅助化学电子云教学软件的开发研究
陈春蕾
一、课题的选定:
化学是以实验为基础的自然科学,中学化学教学的主要信息手段是化学实验。包括计
算机辅助教学软件在内的其它信息手段不能也不应该完全取代化学实验室的职能。但是,中
学化学教学中有相当一部分内容是仅靠化学实验室不能很好地完成教学任务的。
根据传统化学教学中遇到的困难和计算机作为教学信息手段的优势,选定“电子云”
为第一个化学教学软件的开发研究课题。
二、“电子云”教学软件的开发思想:
学生在生活经验中没有电子云的感性认识。电子云又不属于在一般化学实验基础上直
接建立的唯象理论,没有一个教学演示实验能够直接帮助学生理解电子云概念。课本或挂图
在文字注释上虽然解释了电子云概念,但学生从形象信息里看到的只能是电子许多时刻在不
同位置出现的叠加记录,稍有疏忽就会把电子云理解为是很多电子像小水点形成的云雾一样
(金属电子论里将全部价电子电离后大量自由电子在晶格中间的空间里“自由”运动也称为
电子云,很容易混淆不清)。一些电子云的录像教学片能够将课本上的图按照教学需要逐步
给出,但从形象信息上还不能体现中学化学课本所叙述的基本概念。
应该看到,学生不是由于缺少文字和语言信息造成学习这一课题的困难,而是缺少形
象的感性的刺激,使课本上给出的文字信息不容易理解。因为缺少科学的形象信息的时候,同方知好乐
语言在某种意义上是贫乏的。如果离开这个教学难点所在的关键来孤立讨论教学逻辑设计或
者“智能性”,采用慢速切换的静态图形与“丰富的”文字信息相配合,即使按照程序教学
的思想设计很多问答来引导学生“逐步地”“记住”有关电子云的结论,或者设计一些测试
与反馈系统,实际上是让计算机代替投影器和教师的某些教学语言功能,没有体现计算机辅
助教学的优势,更重要的是计算机只是提供了原有教学信息手段能够提供的信息,没有解决
原有教学手段所未能解决的教学难点。而且 APPLE 或 CEC-1 所给出的静态图形信息在色
彩及分辩率等方面都还不如高亮度投影器或者实物模型。就形象信息来说,需要分析解决原
有教学手段所未能解决的难点需要什么样的形象信息。有关电子云的计算机辅助教学软件花
很大力气在显示屏上用一系列曲线给出电子云界面的三维静态图。就静态图形讲,其效果不
如投影片,就立体感讲,其效果不如用泡沫塑料或者棉花做的立体模型。以辅助课堂教学,
解决教学难点作为出发点,我们认为三维静态图形的设计不是计算机辅助电子云教学软件的
好方案。根据上述考虑,我们开发的计算机辅助“电子云”教学软件主要是以生动的形象信
息帮助学生理解课本里“在描述核外电子运动时,只能指出它在原子核外空间某处出现机会
的多少”等叙述,从教学信息手段的改革入手,帮助学生顺利地建立起比较准确的“电子云”
概念,突破教学难点,提高课堂教学效率。这也就是我们在开发 PHY DISK SYSTEM 高中
物理辅助教学软件系列时所提出的,“以现代信息手段之矢,射教学改革难点之的”的思想。
三、“电子云”教学软件开发技术的要点:
根据中学化学课程里对电子云的描述建立一个有一定约束的随机模型。如果是在
APPLE(或 CEC-1)上用 BASIC 语言建立和处理这样的模型,即使处理只有一个