活用模型提高化學(xué)教學(xué)的趣味性和有效性

陳文珍

【摘 要】由于初高中化學(xué)知識(shí)的差異以及高中化學(xué)課時(shí)少進(jìn)度快的緣故，許多學(xué)生失去對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。筆者發(fā)現(xiàn)，實(shí)體模型教學(xué)讓知識(shí)深入淺出，學(xué)生能夠在課堂有限的時(shí)間里理解化學(xué)概念，甚至觸類旁通，靈活運(yùn)用，活用實(shí)體模型，能有效地提高化學(xué)教學(xué)的趣味性和有效性。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)教學(xué) ? ?實(shí)體模型 ? ?有效性 ? ? 趣味性

化學(xué)是一門基礎(chǔ)性、創(chuàng)造性和實(shí)用性的學(xué)科，是一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，并且是許多研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)，如制藥、石油、橡膠、造紙、鋼鐵、食品、紡織等。我們國(guó)家化學(xué)教育的啟蒙是在初中，緊緊圍繞著化學(xué)的實(shí)用性，每一塊知識(shí)都與生活緊密相連，淺顯易懂，且生動(dòng)有趣，如氧氣和氮?dú)獾挠猛窘虒W(xué);二氧化碳不支持燃燒;溶液的酸堿性測(cè)定等。教學(xué)中都主要以形象思維為主，從身邊熟悉的事物、常見的自然現(xiàn)象入手和課堂演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立化學(xué)概念和理論，所以很多初中學(xué)生非常喜歡化學(xué)。而到了高中，若是去問學(xué)生喜歡哪門學(xué)科，會(huì)發(fā)現(xiàn)極少學(xué)生喜歡化學(xué)。為什么呢？他們會(huì)說：“化學(xué)是理科中的文科”“化學(xué)難學(xué)，不好記”……造成學(xué)生這樣的誤解，筆者認(rèn)為原因主要有三點(diǎn)：一是高中化學(xué)概念抽象，內(nèi)涵深，聯(lián)系廣，不易理解;二是高中教學(xué)進(jìn)度快，開著快車進(jìn)高三;三是來自學(xué)生自身學(xué)習(xí)態(tài)度的問題。原因一和原因二就形成了一個(gè)矛盾，而原因三就成了結(jié)果。那么有什么辦法緩解這種狀況呢？在一輪教學(xué)以后，筆者就發(fā)現(xiàn)學(xué)生偏愛生物、物理多過化學(xué)，無論是平時(shí)的精力投入還是最終的高考報(bào)志愿。于是，就如何提高高中化學(xué)教學(xué)的趣味性和有效性就成了教學(xué)設(shè)計(jì)中的主要目標(biāo)。而在這兩年對(duì)高一和高二的教學(xué)中，筆者體會(huì)到，一定要重視學(xué)生的認(rèn)知心理以及學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)或是抽象理論的時(shí)候，盡可能從“易”“趣”創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，慢慢引導(dǎo)，逐一攻破教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)會(huì)用化學(xué)的眼光和思維去審視我們賴以生存的世界，抓住化學(xué)那多樣復(fù)雜現(xiàn)象背后的本質(zhì)，可取得較好的教學(xué)效果。這就像遠(yuǎn)征者，要想到達(dá)目的地，除了徒步，還可借助于交通工具，這種交通工具稱之為“模型”。

模型，是通過主觀意識(shí)借助實(shí)體或者虛擬表現(xiàn)、構(gòu)成客觀闡述形態(tài)、結(jié)構(gòu)的一種表達(dá)目的的物件。模型構(gòu)成形式可分為實(shí)體模型及虛擬模型。實(shí)體模型擁有體積及重量的物理形成概念實(shí)體物件，虛擬模型是用電子數(shù)據(jù)通過數(shù)字表現(xiàn)形式構(gòu)成的形體以及其他實(shí)效性表現(xiàn)，如“概念”“假說”“理論”等。宏觀與微觀的緊密聯(lián)系是化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。離開這個(gè)點(diǎn)，就不是化學(xué)了。建立微粒觀，建立對(duì)微觀世界的想象力在學(xué)習(xí)化學(xué)中最必不可少的，微觀決定宏觀，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。而實(shí)體模型在學(xué)生認(rèn)識(shí)微觀世界的感知中起到了“百聞不如一見”的效果，而筆者課堂中呈現(xiàn)的實(shí)體模型不止局限于實(shí)驗(yàn)里原本準(zhǔn)備的，還包括學(xué)生動(dòng)手制造的。在過去的兩年工作中，實(shí)體模型教學(xué)貫穿著整個(gè)教學(xué)過程，而學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情更證實(shí)了這種做法是值得繼續(xù)沿用并不斷完善。

一、實(shí)體模型在教學(xué)中運(yùn)用的若干實(shí)例（普通高中標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·蘇教版）

（一）《化學(xué)1》

高爐煉鐵、印刷電路板、接觸法制硫酸、工業(yè)制備硝酸這幾塊知識(shí)涉及工業(yè)，學(xué)生平時(shí)生活中幾乎與工業(yè)絕緣，對(duì)工業(yè)非常陌生，甚至在面對(duì)工業(yè)流程題型時(shí)也是茫然不知所措，得分率很低。在這些知識(shí)的教學(xué)時(shí)，筆者展示了煉鐵高爐剖面模型、電路板、氨合成塔模型、硫酸接觸室模型、沸騰焙燒爐模型等化工生產(chǎn)中的工業(yè)流程模型以及生產(chǎn)設(shè)備模型，立馬吸引學(xué)生的注意力，模型中鮮明的配色更是對(duì)視覺的沖擊。如煉鐵高爐剖面模型的那抹橙紅色，立馬化身為“高溫”，學(xué)生對(duì)這一反應(yīng)條件牢記心中。硫酸接觸室剖面模型，讓學(xué)生明白熱交換原理的來龍去脈，而不像以往教師對(duì)著教材配圖講述，學(xué)生當(dāng)成故事來聽，聽完也就忘記了，課堂效率很低，簡(jiǎn)單的工業(yè)制硫酸知識(shí)經(jīng)常要花足足一堂課的時(shí)間。事實(shí)證明工業(yè)的這些模型讓晦澀的理論與“陌生的”實(shí)際相結(jié)合，直觀性強(qiáng)，有助于學(xué)生理解工藝流程、主要設(shè)備、生產(chǎn)原理等諸知識(shí)。

（二）《化學(xué)2》

在“元素周期表”的教學(xué)中，讓學(xué)生自制“模型”———紙牌，來追尋門捷列夫探索元素周期律和元素周期表的足跡。具體的方法是：剪好相同形狀的紙牌36張，在上面標(biāo)上每個(gè)元素符號(hào)、元素名稱、原子序數(shù)、原子結(jié)構(gòu)示意圖，然后按核電荷數(shù)遞增的順序從左到右排列;原子核外電子層數(shù)相同的元素排在同一橫行;原子核外最外層電子數(shù)相同的元素排在同一縱列?？此坪?jiǎn)單的制作，但卻讓學(xué)生親自體會(huì)如何編排元素周期表，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力和創(chuàng)造能力。

（三）《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》

1. 金屬晶體是金屬原子在三維空間按一定的規(guī)律堆積而成的，金屬的基本堆積方式教材介紹了4種，分別是簡(jiǎn)單立方（釙型）、體心立方（鉀型）、面心立方（銅型）和六方（鎂型）。授課時(shí)教師大都是用圖解或是利用多媒體動(dòng)畫來展示其堆積原理，而在此課之前，或是其他學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生很少接觸球體的堆積方式和具體物件，因此該課按傳統(tǒng)來上會(huì)顯得枯燥乏味且學(xué)生理解有一定的難度。這堂課筆者以乒乓球?yàn)榻虒W(xué)工具，利用課前預(yù)習(xí)讓學(xué)生利用白色、橙色乒乓球、502膠制作了二維平面的兩種排列方式，以及7個(gè)球的正六邊形、三個(gè)球的三角形等半成品。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知心理，遵循知識(shí)構(gòu)建的順序，先討論二堆平面的排列方式，再研究三維空間的堆積方式，步步推進(jìn)，并且每一個(gè)環(huán)節(jié)由學(xué)生動(dòng)手參與、小組討論完成，教師只設(shè)計(jì)問題和矛盾，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)，解決，得出結(jié)論，大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，在一定程度上也培養(yǎng)了他們的空間想象力以及探究精神。

2. 原子軌道和雜化軌道是兩個(gè)極其重要的概念，是分子空間構(gòu)型知識(shí)的基石，也貫穿著整個(gè)有機(jī)化學(xué)課程，但學(xué)生普遍反映無法理解雜化軌道空間伸展方向，難想象雜化軌道與不參與雜化的軌道的位置關(guān)系。于是筆者課前讓學(xué)生分組準(zhǔn)備了4個(gè)已打好氣的氣球，在課堂上來模擬雜化軌道的空間構(gòu)型，并在此基礎(chǔ)上展示電子云雜化軌道模型，讓學(xué)生形成較為直觀的形象，輕易理解并掌握了，為理解單、雙鍵的形成過程和分子空間構(gòu)型打下基礎(chǔ)。

（四）《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》

在有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中，有部分同學(xué)被有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書寫以及各式各樣的分子空間結(jié)構(gòu)弄得焦頭爛額，若最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)式都不能掌握，更別說學(xué)習(xí)其他的知識(shí)點(diǎn)了。若將分子模型貫穿每堂有機(jī)教學(xué)課堂，甚至讓學(xué)生自己拼接分子球棍模型，就能很好地解決這些問題。例如“甲烷的二氯取代物只有一種”這一知識(shí)點(diǎn)，任憑教師如何口述講解，始終有大批學(xué)生搞不清狀況，但若是展示出甲烷以及二氯甲烷的球棍模型，讓學(xué)生自行觀察、分析，那答案就呼之欲出。又如甲烷的取代反應(yīng)，乙烯的加成反應(yīng)，讓學(xué)生自己進(jìn)行球棍模型的拆、裝，感受反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)的變化等。分子實(shí)體模型教學(xué)不僅讓學(xué)生充分感受碳鏈結(jié)構(gòu)的多樣性，建立良好的空間感，深化對(duì)同分異構(gòu)體的理解，甚至可以很好地幫助學(xué)生理解有機(jī)反應(yīng)機(jī)理，以及輕松解決分子共線、共面的題型。

二、實(shí)體模型教學(xué)的注意點(diǎn)

在教學(xué)中活用直觀的實(shí)體模型方式，讓學(xué)生知曉模型、自制模型、運(yùn)用模型，可以克服知識(shí)建構(gòu)過程中的認(rèn)知障礙，在感性上理解、通透知識(shí)，并且還能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手操作能力。但實(shí)體模型是對(duì)研究對(duì)象的一種簡(jiǎn)化描述，大多數(shù)實(shí)體模型與研究對(duì)象有一定的相似性，并不是等同，故一定不能從實(shí)體模型得到的信息簡(jiǎn)單地外推到研究對(duì)象，要分析研究對(duì)象的“真面目”。如金屬晶體堆積中，每個(gè)金屬原子實(shí)際并非是一個(gè)個(gè)圓球;電子云模型的應(yīng)用，不能認(rèn)為電子只在模型所確定的空間區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng);在球棍模型應(yīng)用上，防止學(xué)生身上出現(xiàn)“碳原子是黑色大球，氫原子是白色小球，氧原子是紅色第二大球”這樣的笑話，也要注意球之間的棍不能代表分子中真實(shí)的鍵長(zhǎng)，并且棍在分子中也不是真實(shí)地存在著;乙烯、乙炔球棍模型中的碳碳雙鍵、碳碳叁鍵都是用相同的可彎曲的“棍”組成，可實(shí)際上它們其中一個(gè)是σ鍵，其余都是π鍵，它們的鍵長(zhǎng)、鍵能是不同的;同時(shí)避免出現(xiàn)定勢(shì)思維，現(xiàn)在有些新題中給出的圖形中單線即可代表單鍵，也可以是雙鍵，此時(shí)要根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性來解題。

三、結(jié)束語

由于實(shí)體模型與研究對(duì)象之間的差異性，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師既要充分挖掘模型教學(xué)的閃光點(diǎn)，善于利用模型幫助學(xué)生啟發(fā)、理解概念、理論，在知識(shí)的海洋中達(dá)到“殊途同歸”的效果，又要注意模型與研究對(duì)象之間的不同，防止受實(shí)體模型的束縛，造成學(xué)生認(rèn)知的誤區(qū)。

隨著新課程教育改革的進(jìn)一步深入，建立高效課堂、提高學(xué)習(xí)效率受到了教育研究專家和教師的廣泛重視。實(shí)體模型教學(xué)讓知識(shí)深入淺出，學(xué)生能夠在課堂有限的時(shí)間里理解化學(xué)概念，甚至觸類旁通，靈活運(yùn)用?；钣脤?shí)體模型，能有效地提高化學(xué)教學(xué)的趣味性和有效性。

【參考文獻(xiàn)】

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