崔運(yùn)成 白映雪

【摘要】新課程實施以來，開發(fā)課程資源，提高教學(xué)效率受到教育工作者的普遍關(guān)注，通過課堂觀察和教育研究，本文對如何提高《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊教學(xué)效率以及調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和課堂參與的積極性做出深入探討，順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 高中化學(xué) 教學(xué)方法

【中圖分類號】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）11-0163-02

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊是高中化學(xué)教材選修模塊之一，通過電子、原子、分子等微觀粒子的狀態(tài)及排布來揭示化學(xué)物質(zhì)的微觀構(gòu)成。[1]物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定了宏觀性質(zhì)，根據(jù)宏觀性質(zhì)又可以進(jìn)一步推斷物質(zhì)的微觀構(gòu)成，這種由結(jié)構(gòu)與性質(zhì)體現(xiàn)的化學(xué)學(xué)科思想是貫穿整個模塊內(nèi)容的線索，也是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的核心思想。[2]本模塊從物質(zhì)構(gòu)成的角度深化了必修模塊的內(nèi)容，可以使學(xué)生已有的認(rèn)知水平、化學(xué)思維能力和實驗探究能力得到進(jìn)一步提高，還與大學(xué)化學(xué)的學(xué)習(xí)有很多知識與技能的銜接。然而，在對高中化學(xué)必修和選修課程模塊的學(xué)習(xí)情況調(diào)查中表明，多數(shù)的學(xué)生認(rèn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊最難掌握，物質(zhì)的性質(zhì)規(guī)律不易于理解，空間立體模型難于建構(gòu)，因此選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，做到使微觀內(nèi)容宏觀化，抽象內(nèi)容具體化，對于學(xué)生的認(rèn)知具有重要意義。

一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊教材內(nèi)容特點(diǎn)分析

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊中的內(nèi)容都是以微觀世界中的基本結(jié)構(gòu)為立足點(diǎn)，因此有很多結(jié)構(gòu)性的微觀概念和理論，具有理論性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的特點(diǎn)。[3]布魯納認(rèn)為：只有掌握了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)即基本原理，才能深刻地理解這門學(xué)科；只有把具體的事物放到知識結(jié)構(gòu)里，才容易記憶和便于運(yùn)用；物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是研究化學(xué)物質(zhì)及化學(xué)變化的基礎(chǔ)，是化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域里的基本單元。原子結(jié)構(gòu)中電子的排布、電子云的分布，分子結(jié)構(gòu)中原子軌道的雜化以及晶體中粒子的空間排布等內(nèi)容都是從微觀的領(lǐng)域來分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的差異，微觀世界的不易于觀察決定了模塊內(nèi)容的抽象性。教材中的很多概念和理論都是抽象的，不易于理解的，對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成困擾，如電子云、原子軌道、分子構(gòu)型、以及電子氣理論等。因此該模塊的學(xué)習(xí)不僅對學(xué)生的空間想象能力具有一定的要求，更要求教師充分的發(fā)揮課堂組織者的作用，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法使抽象的概念理論轉(zhuǎn)化為直觀的易于觀察和理解的現(xiàn)實模型，幫助學(xué)生構(gòu)筑起立體的空間結(jié)構(gòu)。

表1-2-1教材內(nèi)容分析

二、教學(xué)手段在物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊中的應(yīng)用

1.恰當(dāng)結(jié)合圖表

圖表分析法可以將復(fù)雜的元素性質(zhì)和所學(xué)的內(nèi)容以有規(guī)律的圖形及表格的形式表現(xiàn)出來，使教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化條理化，便于分析和掌握。在本模塊的學(xué)習(xí)中圖表不僅可以用來分析具體化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)，使教師的教學(xué)內(nèi)容更加明了、直觀，還可以用來分析物質(zhì)的性質(zhì)變化規(guī)律，使其一目了然，易于學(xué)生理解和接受。如在共價鍵的學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)生掌握共價鍵的鍵長、鍵能以及穩(wěn)定性之間的關(guān)系，單一的講授可能會使學(xué)生的記憶不夠深刻，從而導(dǎo)致一段時間后知識點(diǎn)的淡忘和混淆，如果采用表格對比分析不僅可以直觀的表現(xiàn)出三者之間的關(guān)系，還可以使教師的授課內(nèi)容更具有說服力，強(qiáng)化學(xué)生的理解與記憶。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要靈活設(shè)計表格的內(nèi)容和形式，將幾種常見化學(xué)鍵的鍵長和鍵能歸納到一張表中，使要體現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容一目了然，如表1，化學(xué)鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。在學(xué)習(xí)元素電負(fù)性變化規(guī)律時，為了使同周期和同主族元素性質(zhì)變化規(guī)律展現(xiàn)的更加直觀，可以運(yùn)用圖表來代替數(shù)字及文字?jǐn)⑹觯话銇碚f，同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，同主族元素從上到下電負(fù)性逐漸減小，如圖2，從而形象的展現(xiàn)了元素電負(fù)性的變化規(guī)律。此外，還應(yīng)遵循教師主導(dǎo)學(xué)生主體的教育理念，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，自主探究，增強(qiáng)學(xué)生在課堂中的參與度。

表1

穩(wěn)定性：N≡N>C≡C>C=C>C—C>Cl—Cl>Br—Br

圖2

2.巧妙運(yùn)用模型

由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的微觀概念及原理有較強(qiáng)的理論性和抽象性，因此對于不同內(nèi)容的掌握要求學(xué)生具有相應(yīng)的空間想象力來建構(gòu)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及粒子的運(yùn)動狀態(tài)，這就會給學(xué)生造成思維和認(rèn)知方面的困擾。這時教師應(yīng)該充分發(fā)揮引導(dǎo)者的作用，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，通過現(xiàn)實的立體結(jié)構(gòu)模型將所要掌握的分子、離子等空間結(jié)構(gòu)及狀態(tài)展現(xiàn)出來，化抽象的空間概念為現(xiàn)實的立體結(jié)構(gòu)，從而使講授的內(nèi)容更加直觀，拉近學(xué)生與化學(xué)世界的距離，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，打破部分學(xué)生對于結(jié)構(gòu)化學(xué)難于理解的恐懼。如在進(jìn)行分子的立體構(gòu)型這一課時的教學(xué)時，學(xué)生需要掌握常見分子的VSEPR模型和立體構(gòu)型，這時教師可以充分的利用課程資源，用現(xiàn)實的立體結(jié)構(gòu)展示出微觀的分子構(gòu)型，通過給學(xué)生帶來現(xiàn)實的視覺沖擊強(qiáng)化對于空間結(jié)構(gòu)的理解和記憶。學(xué)習(xí)晶胞這部分內(nèi)容時，既需要學(xué)生掌握晶胞的基本概念及能夠描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，還需要掌握一個晶胞中的原子個數(shù)的計算方法。以銅晶體為例，從晶體中取出一個基本單元，如圖4，可以看到一個晶胞模型中共有14個原子，但是理論上一個晶胞中只有4個銅原子，通過觀察模型可以分析得到：晶胞的頂角原子是由8個晶胞所共用的，晶胞棱上的原子是由4個晶胞共用的，晶胞面上的原子是由2個晶胞共用的，而一個銅晶胞頂角有8個原子，面上有6個原子，通過計算：8×1/8+6×1/2=4可以得出一個銅晶胞中有4個銅原子。模型的運(yùn)用可以使抽象的微觀世界轉(zhuǎn)化為具體的現(xiàn)實結(jié)構(gòu)，降低模塊的學(xué)習(xí)難度，順應(yīng)了學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。

圖4

3.應(yīng)用實驗探究

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實驗，化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和用途都是通過不斷地實驗探究分析得出的。要使學(xué)生深刻的理解物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)最直接有效的方式就是進(jìn)行實驗探究。通過實驗可以使學(xué)生近距離觀察化學(xué)變化，既能加深學(xué)生對物質(zhì)性質(zhì)變化規(guī)律的理解，又能加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶。對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的學(xué)習(xí)，實驗在理解化學(xué)變化及物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)中的作用不容忽視，如在配合物理論的學(xué)習(xí)中，既要求學(xué)生理解配位鍵和配合物的相關(guān)概念，還要掌握常見的配離子及其顏色。以二價銅離子的配合物為例，教師演示實驗，學(xué)生觀察現(xiàn)象，向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水，形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)添加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，加入極性較小的溶劑，析出深藍(lán)色的晶體。分析實驗過程得出結(jié)論，藍(lán)色沉淀為Cu（OH）2，繼續(xù)滴加氨水得到的深藍(lán)色物質(zhì)為[Cu（NH3）4]2+配離子。

4.運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)

多媒體不僅可以用于必修模塊中習(xí)題和實驗的教學(xué)，對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的作用同樣不容忽視。通過多媒體技術(shù)可以將微觀的不易于觀察的狀態(tài)和過程以直觀的方式呈現(xiàn)出來，使許多抽象的難于理解的內(nèi)容變得形象化、具體化，有助于學(xué)生將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為自己的知識結(jié)構(gòu)，對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的學(xué)習(xí)尤為重要。本模塊主要講述微觀領(lǐng)域中物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動狀態(tài)，如果僅靠學(xué)生的理解和想象去建構(gòu)微觀世界，其結(jié)果很可能會偏離事實，給學(xué)生帶來認(rèn)知上的偏差。多媒體可以將微觀的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)以動態(tài)直觀的形式呈現(xiàn)出來。在電子云的學(xué)習(xí)過程中，需要學(xué)生掌握電子在原子核外運(yùn)動狀態(tài)以及s軌道、p軌道的電子云輪廓圖，這一系列的動態(tài)過程如果單憑靜態(tài)的平面圖形來展示，可能無法達(dá)到預(yù)期的演示效果。此外還有很多理論，如：共價鍵的形成、雜化軌道理論、電子氣理論以及分子極性的分析等抽象概念都需要借助多媒體的動態(tài)呈現(xiàn)來強(qiáng)化學(xué)生的理解和認(rèn)知。

總之，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊是普通高中新課程中的重要選修模塊，對于學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展以及化學(xué)思維的形成具有深遠(yuǎn)影響，不斷開發(fā)課程資源，在教學(xué)設(shè)計中更多考慮模型、實驗、多媒體等要素，對課程的有效實施具有重要意義。在教學(xué)過程中運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段提高教學(xué)效率，不僅可以使學(xué)生深層次理解必修模塊的內(nèi)容，更可以全面培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)和獨(dú)立分析解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003

[2]方婷.《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的幾點(diǎn)教學(xué)體會[J].新課程（中學(xué)），3013，（4）：38

[3]張月霞，龔正元.淺談《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的教學(xué)策略[J].中小學(xué)教育研究，2013，（9）：37-40

作者簡介：

崔運(yùn)成，男，漢族，內(nèi)蒙古興安盟人，教授，理學(xué)學(xué)士， 研究方向：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）。