《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的教學(xué)方法探析

崔運(yùn)成 白映雪

【摘要】新課程實(shí)施以來(lái)，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(guò)課堂觀察和教育研究，本文對(duì)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(dòng)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(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(guò)電子、原子、分子等微觀粒子的狀態(tài)及排布來(lái)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(gè)模塊內(nèi)容的線索，也是進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)與技能的銜接。然而，在對(duì)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(duì)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(shí)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(lái)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(duì)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(duì)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(shí)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(lái)，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(lái)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(lái)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(jià)鍵的學(xué)習(xí)過(guò)程中需要學(xué)生掌握共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)、鍵能以及穩(wěn)定性之間的關(guān)系，單一的講授可能會(huì)使學(xué)生的記憶不夠深刻，從而導(dǎo)致一段時(shí)間后知識(shí)點(diǎn)的淡忘和混淆，如果采用表格對(duì)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(shuō)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(jì)表格的內(nèi)容和形式，將幾種常見化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)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(zhǎng)越短，往往鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。在學(xué)習(xí)元素電負(fù)性變化規(guī)律時(shí)，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(lái)代替數(shù)字及文字?jǐn)⑹?，一般?lái)說(shuō)，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(dòng)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(duì)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(lái)建構(gòu)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這就會(huì)給學(xué)生造成思維和認(rèn)知方面的困擾。這時(shí)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(guò)現(xiàn)實(shí)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(lái)，化抽象的空間概念為現(xiàn)實(shí)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(duì)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(shí)的教學(xué)時(shí)，學(xué)生需要掌握常見分子的VSEPR模型和立體構(gòu)型，這時(shí)教師可以充分的利用課程資源，用現(xiàn)實(shí)的立體結(jié)構(gòu)展示出微觀的分子構(gòu)型，通過(guò)給學(xué)生帶來(lái)現(xiàn)實(shí)的視覺沖擊強(qiáng)化對(duì)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(shí)，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(gè)晶胞中的原子個(gè)數(shù)的計(jì)算方法。以銅晶體為例，從晶體中取出一個(gè)基本單元，如圖4，可以看到一個(gè)晶胞模型中共有14個(gè)原子，但是理論上一個(gè)晶胞中只有4個(gè)銅原子，通過(guò)觀察模型可以分析得到：晶胞的頂角原子是由8個(gè)晶胞所共用的，晶胞棱上的原子是由4個(gè)晶胞共用的，晶胞面上的原子是由2個(gè)晶胞共用的，而一個(gè)銅晶胞頂角有8個(gè)原子，面上有6個(gè)原子，通過(guò)計(jì)算：8×1/8+6×1/2=4可以得出一個(gè)銅晶胞中有4個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)探究

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)，化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和用途都是通過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生近距離觀察化學(xué)變化，既能加深學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)變化規(guī)律的理解，又能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶。對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)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(jià)銅離子的配合物為例，教師演示實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)，對(duì)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(guò)多媒體技術(shù)可以將微觀的不易于觀察的狀態(tài)和過(guò)程以直觀的方式呈現(xiàn)出來(lái)，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(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)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(dòng)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(huì)偏離事實(shí)，給學(xué)生帶來(lái)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(dòng)態(tài)直觀的形式呈現(xiàn)出來(lái)。在電子云的學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要學(xué)生掌握電子在原子核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及s軌道、p軌道的電子云輪廓圖，這一系列的動(dòng)態(tài)過(guò)程如果單憑靜態(tài)的平面圖形來(lái)展示，可能無(wú)法達(dá)到預(yù)期的演示效果。此外還有很多理論，如：共價(jià)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(dòng)態(tài)呈現(xiàn)來(lái)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(duì)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(jì)中更多考慮模型、實(shí)驗(yàn)、多媒體等要素，對(duì)課程的有效實(shí)施具有重要意義。在教學(xué)過(guò)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。

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作者簡(jiǎn)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)）。