選修3和必修中物質結構知識之間的關系

胡賀冰 張勇

摘要：研究選修3和必修中物質結構知識的目標定位及其邏輯關系，把握好知識教學的階段性，處理好教學的深廣度，把前階段知識作為后階段知識教學的起點。

關鍵詞：基礎；延伸；拓展

文章編號：1008-0546（201２）０4-0057-02中圖分類號：G６３２．４１文獻標識碼：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０4．０27

《普通高中化學課程標準》在必修2模塊中設定了“主題1：物質結構基礎”，在選修3《物質結構與性質》模塊中設定了四個主題：“主題1 原子結構與元素的性質主題，主題2 化學鍵與物質的性質主題，主題3 分子間作用力與物質的性質主題，主題4 研究物質結構的價值。”選修3中的結構知識與必修中的結構知識是既有聯系，又有區別，那么兩者之間有哪些知識點存在對應關系？在必修和選修中的深廣度分別是怎樣的？弄清楚這些對把握必修中物質結構知識教學的深度和廣度，對選修《物質結構與性質》的教學應該在怎樣的起點上設計教學都有重要意義。筆者以《普通高中化學課程標準》和魯科版高中化學教材為依據，整理和探討如下。

一、選修3和必修關于結構知識的目標定位

《普通高中化學課程標準》關于必修化學1、化學2模塊的目標描述中有這些語句“學習重要的化學概念，形成基本的化學觀念”，“進一步提高學生的科學素養”，把這些體現在“物質結構”內容上，那就是學習有關物質結構的重要概念，形成基本的物質微粒觀、結構決定性質觀等等。而課標關于《物質結構與性質》模塊的目標描述是：“了解人類探索物質結構的重要意義和基本方法，研究物質構成的奧秘，認識物質結構與性質之間的關系，提高分析問題和解決問題的能力。”由此可以看出必修是為了提高學生的科學素養，把物質結構最基本、最核心的概念、觀念教給學生；而《物質結構與性質》是為了“適應學生個性發展的需要”，把更為系統的物質結構知識、物質結構決定物質性質的觀念教給學生，把探索物質結構的方法教給學生，提高學生運用物質結構知識分析問題和解決問題的能力。兩者相比，《物質結構與性質》中的物質結構知識更深刻、更全面、更系統。

二、選修3和必修模塊知識之間的關系

1.必修知識是選修知識學習的基礎

如學生學習《物質結構與性質》中的“電子云”，是以學生在初中和必修2教材中已經對原子的結構有了一定的認識：知道原子的結構，包括：原子的構成（原子由原子核和核外電子構成，原子核由質子和中子構成）、各微粒的電性及其關系（質子帶正電、電子帶負電、中子不帶電，核電荷數=質子數=核外電子數）、各微粒的質量及其關系（原子的質量主要集中在原子核上，電子的質量很小，質子數+中子數=質量數）、各微粒的體積及其關系（原子核很小，與原子相比，原子核相當于體育場中的一只螞蟻）、電子在原子核外狹小的空間(絕對)而又很大的空間(相對)作高速運動等。由于電子絕對質量極小，絕對體積也極小，但運動速度卻極高且帶負電等原因，所以不能用描述宏觀物體的方法（指出運動物體某時的位移和速度）來描述電子的運動狀態(認知出現困難)，由此引出用“模型”的方法描述電子的運動狀態：電子云（形象地描述電子在空間單位體積內出現的概率大小的圖形）(認知得到提高)。所以可以看到，初中和必修中原子結構知識，為學生理解電子的運動及其描述奠定了必要的基礎。

2.選修知識是必修知識的延伸和拓展

（1）選修知識是必修知識的延伸

如核外電子的分層排布，必修內容僅僅是排布規律的事實性表述（能量低的電子在離核較近的區域內運動，能量高的電子在離核較遠的區域內運動；簡要的分層排布規律；），至于原因未作探討；而選修部分則依據能量最低原理（先排布在較低的能層、能級、原子軌道上）、泡利不相容原理、洪特規則等說明了核外電子是按照怎樣的規則進行排布的，排布規律是在遵循這三個規則下排布的必然結果，電子排布的具體情況可以用“電子排布式”和“軌道表示式”）表示。也就是說，必修中的核外電子排布是外觀現象表述，選修的核外電子排布是從內在本質上進行解釋。再如元素周期律，在必修中僅僅是依據元素原子的最外層電子排布、原子半徑、元素的化合價呈周期性變化的事實，歸納出元素周期律，從得失電子能力的角度學習了元素性質的周期性變化，是定性分析；而選修3模塊解釋清楚了原子半徑周期性變化的本質原因：原子核對最外層電子吸引作用大小的周期性變化；從電離能、電負性周期性變化的角度說明了元素原子吸引電子能力的周期性變化，是定量分析；學生學習了選修內容后，對元素周期律的實質理解得會更深刻。從上述兩例可以看出：選修3中的某些知識點是在相關必修知識點基礎上向深層次的延伸。

（2）選修知識是必修知識的拓展

選修部分是對必修部分的拓展，體現在選修內容與必修內容的知識點的差別：如必修主要在原子結構層次探究物質構成的奧秘，原子之間的作用（化學鍵）講的很少；而選修部分則詳細地從“原子結構”“化學鍵與分子間作用力”“物質的聚集狀態（整體結構狀況）與物質性質”三個層次探究物質構成的奧秘，“原子結構”是原子內部微粒作用情況，“化學鍵”是原子之間的作用情況，“分子間作用力”是分子之間的作用情況，“物質的聚集狀態”是宏觀物體的整體結構狀況；所以說選修內容是在必修內容基礎上的進一步拓展，使學生對物質結構有更全面的認識。

3.知識點之間的對應關系

三、選修3和必修模塊知識之間的關系對教學的影響

選修3和必修模塊知識之間的關系是既有聯系，又有所不同。

如元素周期表的教學，高中課標必修部分的要求是“能描述元素周期表的結構，知道金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質的遞變規律”，在魯科版必修2中，先是學習元素周期律，使學生認識到周期表是周期律的具體體現；接著詳細介紹了周期表的結構、同周期和同族元素的基本性質，使學生對周期表的認識更為豐富；最后介紹了周期表的應用，使學生認識到同周期元素性質的遞變規律，認識到同主族元素性質的相似性和遞變規律，認識元素的性質、結構和在周期表中的位置三者之間的對應關系及其在生產和科研上的應用。該階段是從電子排布的角度，定性地學習周期表。

高中課標選修部分的要求是“認識原子結構與元素周期系的關系，了解元素周期系的應用價值。初步認識物質的結構與性質之間的關系，知道物質結構的研究有助于發現具有預期性質的新物質”，在魯科版選修3中，由于先學習了原子軌道理論，所以可以從能量的角度，依據能級組劃分周期，以價電子來劃分族；元素性質的周期性變化還可以體現在電離能、電負性等數據的定量變化上。該階段對周期表的學習已上升到能量層次和定量層次。

兩個階段對周期表的認識過程是：從定性到定量，從作用力到能量，從外部觀察到本質解讀。我們教學時需要先學習，弄清楚上述關系，既要把握好知識的階段性，處理好教學的深廣度，又要注意到這種聯系有利于我們的教學，前階段知識是后階段知識教學的起點和基礎。