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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教学设计
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
四、VR教学助力高阶思维
在高中的学习中，物质结构与性质具有十分重要的、承上启下的地位，宏观辨识与微观探析的核心素养贯穿始终。合理使用新的技术，利用直观的VR技术，能够更加有效的为学生创设学习情境，加强学习效率。
指向高阶思维的可视化学习
基础认知——晶体的简单堆积
微观辨析——晶胞的原子个数
深度学习——晶胞密度计算的原理
思维进阶——“均摊法”构建思维模型
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。
2、氯化钠晶体结构
在氯化钠晶体中，每个氯离子的周围都有6个钠离子，每个钠离子的周围也有6个氯离子。钠离子和氯离子就是按照这种排列方式向空间各个方向伸展，形成氯化钠晶体。
在通常情况下，氯化钠是晶体。
氯化钠，是一种离子化合物，化学式NaCl，食盐和石盐的主要成分，离子型化合物。无色透明的立方晶体，熔点为801 ℃，沸点为1413 ℃，相对密度为2.165。有咸味，含杂质时易潮解；溶于水或甘油，难溶于乙醇，不溶于盐酸，水溶液中性。在水中的溶解度随着温度的升高略有增大。
当温度低于0.15 ℃时可获得二水合物NaCl·2H2O。 氯化钠的晶体形成立体对称。其晶体结构中，较大的氯离子排成立方最密堆积，较小的钠离子则填充氯离子之间的八面体的空隙。
每个离子周围都被六个其他的离子包围着。这种结构也存在于其他很多化合物中，称为氯化钠型结构或石盐结构。
3、氯化钠是什么晶体？
氯化钠是离子晶体，因为晶体中都是由阴离子Cl(-)和阳离子Na(+)构成的；这种晶体中，每个氯离子周围紧邻的是6个Na(+)，这六个Na(+)形成一个正八面体笼子，Cl(-)置于笼中；每个钠离子周围紧邻的是6个Cl(-)，这六个Cl(-)也形成一个正八面体笼子，Na(+)置于笼中；也就是说，由阴离子和阳离子分别形成无数八面体笼子，阴阳离子相互嵌套其中。
4、氯化钠的晶体结构是什么？
氯化钠（NaCl）的晶体结构：在通常情况下，氯化钠是晶体。在氯化钠晶体中，每个氯离子的周围都有6个钠离子，每个钠离子的周围也有6个氯离子。
钠离子和氯离子就是按照这种排列方式向空间各个方向伸展，形成氯化钠晶体。
NaCl，食盐和石盐的主要成分，离子型化合物。无色透明的立方晶体，熔点为801 ℃，沸点为1413 ℃，相对密度为2.165。有咸味，含杂质时易潮解；溶于水或甘油，难溶于乙醇，不溶于盐酸，水溶液中性。在水中的溶解度随着温度的升高略有增大。
当温度低于0.15 ℃时可获得二水合物NaCl·2H2O。制备：由海水(平均含2.4%氯化钠)引入盐田，经日晒干燥，浓缩结晶，制得粗品。亦可将海水，经蒸汽加温，砂滤器过滤，用离子交换膜电渗析法进行浓缩，得到盐水(含氯化钠160～180g/L)经蒸发析出盐卤石膏，离心分离，制得的氯化钠95%以上(水分2%)再经干燥可制得食盐(table salt)。
还可用岩盐、盐湖盐水为原料，经日晒干燥，制得原盐。用地下盐水和井盐为原料时，通过三效或四效蒸发浓缩，析出结晶，离心分离制得。用途：无机和有机工业用作制造氯气、氢气、盐酸、纯碱、烧碱、氯酸盐、次氯酸盐、漂白粉、金属钠的原料、冷冻系统的致冷剂，有机合成的原料和盐析药剂。
钢铁工业用作热处理剂。高度精制的氯化钠用作生理盐水。食品工业、日常生活中，用于调味等。
高温热源中与氯化钾、氯化钡等配成盐浴，可作为加热介质，使温度维持在820～960℃间。此外、还用于玻璃、染料、冶金等工业。工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
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