中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享 / 廖旭茂

星期二 , 9, 一月 2018 Leave a comment

中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享

廖旭茂1, 2, *

1台中市立大甲高中

2教育部高中化學學科中心
*
nacl880626@hotmail.com

n  APP安裝位址

3D分子撲克牌大甲高中化學科推出的第一支提供android 手機體驗的APP,下載截圖與位址如下圖所示。

clip_image002

下載網址:Google play, https://goo.gl/PdmaUq

n  簡介

3D分子撲克牌曾是2014年化學學科中心種子教師培訓營中,由大甲高中分享的創新紙牌教具。因應手機行動上網的普遍化,首創將虛擬實境 (virtual reality,VR) 科技,融入行動學習教具的設計,協助高中學生認識有機化學官能基,以及分子3D立體概念的學習。相關研發結果於科學研習月刊發表1,2

對高中生而言,化學中分子的微觀結構與其空間幾何是一個相當抽象的概念,與艱澀的認知門檻。分子撲克牌首先以環物虛擬實境(object virtual reality, Object VR)製作技術為核心基礎,開發互動式可觸控翻轉的3D立體分子動畫;以便利性的紙牌,作為52個互動式3D立體分子動畫的承載平台,研發出全世界首創的「分子撲克牌」-Molecule Poker;搭配智慧型手機等行動載具使用,只要掃描撲克牌上的QRcode,即可連結於螢幕上,觸控、翻轉3D立體分子動畫。

受限紙牌製作經費上的沉重負荷,單純分享的概念在推廣上遇到了相當的困難,3D 分子撲克牌APP因應而生;新的形式的推出,賦予了數位版不同於紙牌更多的功能,比如線上評量的設計、2D3D分子結構轉換等,以下就3D 分子撲克牌1.0版的設計與使用作一簡介。

 

n  3D分子撲克牌APP設計特色與使用說明

一、教學目標:

本單元使用分子撲克牌,及數位板「3D分子撲克牌APP」學習系統,學生能:

1.    知道烴類的分類、二維平面線狀結構以及立體球棍模型

2.    知道生活中常見的烴類如烷、烯、炔、芳香族的名稱、性質以及用途。

3.    知道有機化合物官能基的種類,並能比較結構異構物空間圖像的差異。

4.    了解不同官能基化合物中,原子種類、空間排列的不同與性質的關係。

5.    說出簡單醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺類的名稱、結構、性質及用途。

6.    理解有機分子平面線狀結構式與立體球棒模式的轉換過程,並能比較兩者的差異。

二、設計&特色:

3D分子撲克牌,是分子撲克牌紙牌的數位行動版,以「」的方式包裹呈現。此「」有以下數種特色:

        1.   條理化的分類:作品所介紹的分子,主要以高中有機化學課本以及生活中常見的分子為藍圖,按照官能基依序共分碳族、烷、烯、炔、芳香烴、醇、醚、酚、醛、酮、酸、酯、胺十三族,對應數字由ACEK來分類,每個數字包含黑桃、紅心、鑽石、梅花四個花色,分別介紹四個同類分子。教師可以透過這個系統性、富創意的分類法,協助學生有條理的建構學習的脈絡。下圖為同一數字不同花色的四種分子介紹。

clip_image004

1:為數字3-烯類的介紹

2.   走到哪,學到哪:除了手機板APP外,還提供HTML5網頁版格式,方便教師利用筆記型電腦或任何行動載具上課使用,不需進行程式安裝的自動執行檔。下圖為可觸控式3D分子動畫呈現在各種載具的螢幕上。

clip_image006

2:各種行動載具載入互動式3D立體分子動畫畫面

3.   2D結構與3D結構的概念轉換:大部分教師利用板書教學,使用的是立體投影而成的平面的線狀結構,但長久以往,也造成了迷思概念,難以解釋分子立體構型中化學鍵鍵角與電子對斥力間的關係。本作品同時提供分子3D2D結構,只要點按分子的立體球棍模式,隨即出現2D現狀結構,供使用者參考比較,避免分子結構迷失概念的產生。下圖為APP3D2D結構轉換的畫面。

clip_image008 clip_image010

3:圖左為頁面中的球棍模式,圖右為2D平面線狀結構

4.   學後即評的線上評量:點按「牛刀小試」標題熱點,出現數道跟該官能基分子的立體結構、性質相關學習評量,完成答題後會出現答對百分比,方便提供老師上課教學使用。

clip_image012 clip_image014

4:圖左頁面中標題提供牛刀小試熱點按鈕,圖右為學習評量

三、安裝&使用:

    目前3D分子撲克牌APP僅上傳Google Play,可供安卓( android 4.0 以上)系統手機與平板安裝使用;安卓系統載具可於Google Play 中鍵入「3D分子撲克牌」關鍵字搜尋,即可進行APP安裝使用,安裝連結網址如下:https://goo.gl/PdmaUq 。因尚未上傳App store,蘋果系統( ios )iphone手機與ipad平板暫時無法安裝使用。建議老師可以使用網頁版教學,該內容掛載在大甲高中學校網路上,上網後以瀏覽器(IEFirefox)打開操作。連結網址如下:http://web.djsh.tc.edu.tw/~nacl880626/molpoker/molpoker.html#p=1 下圖為進入畫面。

image

5 3D分子撲克牌APP的首頁(直式)

四、操作要領:
   安裝後,打開首頁,中間出現一本可前後翻動的書本,於螢幕右下角滑動手勢,即可翻至下一頁。點按首頁,上、下方出現黑色標題列,為控制翻頁、目錄、搜尋、定時翻頁的按鈕。相關說明如下圖所示。

image

圖6:點按圖中前進後退按鈕,進入圖右狀態。

  1.翻到第二頁是目錄頁,p5~p56分子撲克牌數位版的操作簡介,目錄頁的紫色按鈕為頁面跳轉按鈕,點按後可直接翻到指定頁面。

image

圖7 目錄頁操作說明

2.   5頁起至第56頁為數位版的分子撲克牌,黑桃花色頁面設定三個連結按鈕上方標題為化學名稱,點擊後可連結牛刀小試數道評量試題,答完會有詳解及統計,詳見圖8;文字介紹往下為分子的球棍模式,點擊球棍模式圖片後,會出現該分子的2D平面線狀結構式,這是一般高中老師板書上呈現的,也是學生最熟悉的結構式,詳見圖9;左下方有一個紫色的QRcode,點按後連結一個外部的互動式環物虛擬實境動畫新頁面,使用者只要點按螢幕兩次,即可進入全螢幕模式,用手指即可左右翻轉分子,如圖10所示。

2018-01-31_104146

8:分子撲克牌頁面牛刀小試的連結說明

2018-01-31_104204

圖93D球棍模式轉為2D平面結構

2018-01-31_104215

圖10:觸按QRcode連結可觸控3D虛擬實境分子動畫

 

n  未來發展

    分子撲克牌結合最夯的3D虛擬實境技術開發數位教材,協助學生可以一種生活化、趣味化的方式入門,讓學生可以旋轉分子、看到分子,甚至遊戲的方式去理解分子結構與性質間微妙的關係,進而提升學生的學習興趣,拉近學生與化學的距離。當然APP並不完美,未來將增加更多互動式的元素,比如拼圖、連連看遊戲等,進行APP優化、升級。當然也會開發支援iOS系統的APP,讓更多行動載具使用。

n  參考資料

1.      廖旭茂、許正欣(2015),教學現場行動學習新教具:分子撲克牌的開發,科學研習月刊,54(3)36-43

2.      廖旭茂、黃維靜(2016),化學學習新體驗:3D分子博覽會,科學研習月刊,55(7)36-44

 

1348 Total Views 2 Views Today
Print Friendly, PDF & Email

Please give us your valuable comment

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *