基于發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)的“離子鍵”教學(xué)

經(jīng)江紅

[摘 要]“離子鍵”是一個(gè)比較抽象的概念，教學(xué)“離子鍵”的過程中教師需要打破傳統(tǒng)的講授方式，引導(dǎo)學(xué)生通過宏觀物質(zhì)的性質(zhì)探究，感受微觀結(jié)構(gòu)的差異，并結(jié)合已有知識(shí)，通過觀察、聯(lián)想、討論、小結(jié)等方式實(shí)現(xiàn)知識(shí)的生成與生長，從而達(dá)到發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

[關(guān)鍵詞]宏觀辨識(shí);微觀探析;核心素養(yǎng);離子鍵

[中圖分類號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）35-0068-03

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，發(fā)展核心素養(yǎng)是教學(xué)的主要目的，而課堂是落實(shí)的主陣地。教學(xué)過程中教師應(yīng)重視學(xué)生的主體地位，重視學(xué)生能力的培養(yǎng)，而現(xiàn)階段有關(guān)微觀概念性內(nèi)容的教學(xué)容易忽視核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。基于此，本文對(duì)宏微結(jié)合的教學(xué)方式展開探究，以培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的能力，同時(shí)發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)背景

“離子鍵”是蘇教版化學(xué)必修1《微粒之間的相互作用》章節(jié)中的重要內(nèi)容，是化學(xué)必修課程中比較難處理的教學(xué)內(nèi)容。這部分內(nèi)容既是引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)多樣性本質(zhì)的起始，又為后續(xù)必修課程和選修模塊中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。通過本專題的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系（結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)等），從而形成化學(xué)微粒觀、結(jié)構(gòu)觀和變化觀。

如何讓學(xué)生自主建立離子鍵的概念，為后續(xù)共價(jià)鍵和晶體類型的學(xué)習(xí)做好鋪墊一直是教師教學(xué)中較難把握的點(diǎn)。同時(shí)，本節(jié)課的內(nèi)容較為抽象，而學(xué)生的空間想象能力還不夠強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)的講授方式又較為枯燥，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，容易造成學(xué)生認(rèn)知困難。因此，教師在教學(xué)過程中需要注意運(yùn)用比喻、模型、動(dòng)畫等教學(xué)方法，將抽象的問題形象化，減少學(xué)生的理解困難，驅(qū)動(dòng)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，以達(dá)到發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

二、教學(xué)思路

三、教學(xué)過程

1.宏觀生活，引入新課

師：化學(xué)是創(chuàng)造和識(shí)別物質(zhì)的科學(xué)。你們知道人類到今天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造的物質(zhì)種類有多少嗎？

生1：3000萬種？4000萬種？5000萬種？

師（投影“美國化學(xué)文摘”網(wǎng)站）：還是不夠大膽！想知道正確答案嗎？讓我們一起來看看“美國化學(xué)文摘”網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，有多少種？

生2：9000多萬種。

師：數(shù)據(jù)還在更新哦！為什么會(huì)這么多？

生3：組成的元素不同。

師：那目前發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的元素有多少種？

生4：100多種。

師：微觀世界中構(gòu)成物質(zhì)的微粒一般有幾種？

生5：三種，原子、離子和分子。

師：構(gòu)成物質(zhì)的3種微粒分別通過什么力相結(jié)合？

師（活動(dòng)展示）：你們知道我手上拿的是什么嗎？（干冰，即固態(tài)二氧化碳）我為什么要戴手套？它的溫度非常低，你看到了什么現(xiàn)象？（升華）二氧化碳由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，二氧化碳分子間的距離改變了，說明分子之間的這種作用力相對(duì)而言強(qiáng)不強(qiáng)？（不強(qiáng)）再看看這是什么？（氯化鈉）有沒有升華現(xiàn)象？（沒有）其實(shí)如果要破壞離子之間的作用力需要很高的溫度，說明離子鍵之間的作用力強(qiáng)不強(qiáng)？（強(qiáng)）說明微粒間的作用力有強(qiáng)有弱。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)是引入環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)盡量使內(nèi)容生動(dòng)活潑，以引發(fā)學(xué)生的好奇心，喚醒他們的求知欲，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛。本節(jié)課一開始就讓學(xué)生大膽估計(jì)人類現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的物質(zhì)有多少種，然后直接鏈接“美國化學(xué)文摘”網(wǎng)，讓學(xué)生讀出具體數(shù)據(jù)。龐大的數(shù)字讓學(xué)生感到震撼，不斷更新的數(shù)據(jù)更讓學(xué)生感到新奇，學(xué)生的注意力被吸引。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生很直接地感受到物質(zhì)的多樣性。而造成物質(zhì)多樣性的原因有很多，從組成不同到構(gòu)成的微粒不同，從宏觀到微觀，讓學(xué)生從不同層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性。緊接著通過展示干冰和氯化鈉，讓學(xué)生透過宏觀現(xiàn)象感知微觀粒子之間作用力的存在，并意識(shí)到微粒間的作用力存在差異，從而引入化學(xué)鍵概念。

2.微觀動(dòng)畫，學(xué)習(xí)新知

師（過渡）：微粒間強(qiáng)烈的作用力，英文上稱作“chemical? bond”，怎么翻譯？“化學(xué)聯(lián)系”或“化學(xué)紐帶”？在這兒我們用了一個(gè)非常精妙的字——鍵。（出示辭海中對(duì)“鍵”的解釋）

師：對(duì)于相鄰離子之間的強(qiáng)烈作用力能不能給出更具體的名稱？根據(jù)構(gòu)成的微粒不同，化學(xué)鍵分為離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵，今天我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)離子鍵。

師：離子鍵是如何形成的？我們還是以氯化鈉為例。鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉，在反應(yīng)過程中氯化鈉的離子鍵是怎么形成的？請大家仔細(xì)觀看視頻。

[視頻展示]離子鍵的形成過程。

師：我們看到了什么？讓我們進(jìn)入微觀世界看看氯化鈉是如何形成的。

[分組討論] 看完視頻后，思考以下幾個(gè)問題：

1.鈉原子與氯原子之間的相互作用發(fā)生了怎樣的變化？

2.鈉離子與氯離子之間有哪些作用力？

3.無數(shù)的鈉離子與氯離子形成后，怎樣構(gòu)成氯化鈉晶體？

下面以6人為一組進(jìn)行討論，討論后將答案寫到小白板上，并請小組代表與大家分享各小組的智慧結(jié)晶。

[教師展示]氯化鈉模型：空間無限伸展，相鄰陰陽離子之間存在作用力。

[引導(dǎo)小結(jié)]離子鍵是一種怎樣的作用力？請用自己的語言表述這個(gè)概念。

設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)是本節(jié)課的核心環(huán)節(jié)，重點(diǎn)理解化學(xué)鍵、離子鍵的概念和成因。概念教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分。以往的概念教學(xué)一般采用講授式教學(xué)方法，直接告訴學(xué)生概念的定義。這樣重知識(shí)傳授而輕概念建立的教學(xué)不僅枯燥而且不利于學(xué)生抽象思維的發(fā)展，影響學(xué)生化學(xué)觀念的形成，造成學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)艱難?？梢?，課堂需要的是一種創(chuàng)造性生成的教與學(xué)。本節(jié)課在設(shè)計(jì)化學(xué)鍵概念教學(xué)時(shí)，先引入英文“chemical bond”，通過對(duì)“bond”這個(gè)單詞的翻譯從而引出“鍵”的概念，再通過辭海中對(duì)“鍵”的解釋讓學(xué)生徹底明白化學(xué)鍵的定義及作用。在此基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生給離子之間的作用力起名，“離子鍵”三個(gè)字很容易就從學(xué)生口中蹦出?；瘜W(xué)鍵概念的教學(xué)過程是知識(shí)的 “生成”過程，而離子鍵概念的引出則是在化學(xué)鍵概念基礎(chǔ)上的知識(shí)“生長”過程。

在設(shè)計(jì)離子鍵成因的教學(xué)過程中，選用了鈉與氯氣反應(yīng)的視頻，這段視頻不僅將學(xué)生從宏觀現(xiàn)象帶入微觀世界，而且相較于其他視頻的一維結(jié)構(gòu)及一個(gè)鈉離子和一個(gè)氯離子，它還展示出了氯化鈉晶體模型的三維結(jié)構(gòu)，這樣可以讓學(xué)生明白一個(gè)鈉離子與周邊多個(gè)氯離子之間都存在離子鍵，避免了學(xué)生對(duì)離子鍵的理解產(chǎn)生偏差。最后，通過小組討論、模型展示，讓學(xué)生更深刻地理解離子鍵的定義，認(rèn)識(shí)離子化合物。

3.符號(hào)表達(dá)，鞏固新知

師：我們了解了氯化鈉中離子鍵的形成過程，那么如何將此過程表達(dá)出來呢？

師：可以用原子結(jié)構(gòu)示意圖來表示，還可以更簡單點(diǎn)嗎？

生1：沒必要表示核內(nèi)質(zhì)子的情況。

生2：內(nèi)層電子數(shù)的變化也沒有必要表示。

師：我們看看科學(xué)家路易斯是怎么解決這個(gè)問題的。是什么意思？

師：后來，人們?yōu)榱嗣烙^，習(xí)慣用“Na·”來表示。我們把這種式子稱為電子式。你能否用電子式表示氧原子？

師：離子如何表示呢？離子化合物又如何表示？

[示范幾個(gè)陽離子（如鈉離子、鎂離子）的書寫]

總結(jié)：

（1）陽離子書寫特點(diǎn)：直接用離子符號(hào)表示。

（師生共同討論簡單陰離子的電子式：氯離子、硫離子、氧離子）

（2）陰離子書寫特點(diǎn)：用方括號(hào)表明歸屬，右上方標(biāo)明電荷性質(zhì)。

[分組討論]完成了原子、離子電子式的書寫，就可以順利表示離子化合物了。根據(jù)自由組合的原則，請大家選擇以下一組金屬原子和非金屬原子進(jìn)行組合，并用電子式表示形成過程。

金屬：Na、Mg。

非金屬：Cl、O、S、F。

（分組競賽，看哪一組寫得又多又快）

設(shè)計(jì)意圖：通過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生的頭腦中已有一幅從宏觀到微觀、從物質(zhì)反應(yīng)到離子鍵的形成的圖像，那么如何準(zhǔn)確、簡潔明了地把這幅圖表示出來呢？那就是使用符號(hào)。什么樣的符號(hào)最合適？從學(xué)生已知的原子結(jié)構(gòu)示意圖到科學(xué)家的啟示，通過一步步的引導(dǎo)，讓電子式的模樣在學(xué)生的頭腦中慢慢形成，達(dá)到“名未出，形已現(xiàn)”的效果，學(xué)生雖然不知道這個(gè)符號(hào)的名稱，但已將這個(gè)符號(hào)的形式想象出來。知識(shí)就是這樣一步步地在學(xué)生的頭腦中生成和生長的，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了知識(shí)而且提高了能力。最后通過師生分析、分組競賽、成果展示等形式訓(xùn)練電子式的書寫，在活躍的氣氛中學(xué)生進(jìn)一步加深了對(duì)離子鍵概念的理解。

4.聯(lián)系生活，拓展視野

師：同學(xué)們，在自然界中以CO2形式存在的碳含量達(dá)上千噸，是現(xiàn)有化石燃料資源含碳量的10倍。因此如何利用CO2已成為世界各國普遍關(guān)注的課題之一。近年來，CO2加氫合成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸等有機(jī)物成為重點(diǎn)研究課題。在自然界中，綠色植物在陽光的驅(qū)動(dòng)下可以通過光合作用使CO2和水發(fā)生反應(yīng)合成碳水化合物，然而人工模擬光合作用還沒有取得真正的成功。主要原因是CO2的化學(xué)惰性，要使CO2活化需要比較高的溫度和適合的催化劑。能在常溫常壓下活化或轉(zhuǎn)化CO2是科學(xué)界夢寐以求的目標(biāo)。

設(shè)計(jì)意圖：為了與本節(jié)課一開始的干冰升華相呼應(yīng)，在此選擇了有關(guān)二氧化碳應(yīng)用前景的內(nèi)容結(jié)尾，也為下節(jié)課共價(jià)鍵的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

四、教學(xué)反思

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)較難通過直接傳授的方式獲得提升，需要在各種形式的教學(xué)活動(dòng)中逐漸形成。本節(jié)課通過“宏—微—符—宏”的教學(xué)主線讓學(xué)生自己建構(gòu)離子鍵概念，學(xué)會(huì)用化學(xué)特有的符號(hào)和最簡潔的方式建立起宏觀與微觀之間復(fù)雜的內(nèi)在知識(shí)的聯(lián)系。本教學(xué)設(shè)計(jì)旨在使學(xué)生將認(rèn)識(shí)的角度從宏觀轉(zhuǎn)向微觀，從感性轉(zhuǎn)向理性，從現(xiàn)象轉(zhuǎn)向本質(zhì)，逐漸將“教師教”轉(zhuǎn)為“學(xué)生學(xué)”，真正發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)與能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 陳寅，宋蕊.基于發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)：以“晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2020（1）：31-36.

[2]? 林美鳳.基于“宏觀—微觀—符號(hào)”有機(jī)融合的離子鍵教學(xué)[J].化學(xué)教育，2016（1）：12-15.

（責(zé)任編輯 羅 艷）