《物質結構與性質》模塊的教學方法探析

崔運成 白映雪

【摘要】新課程實施以來，開發課程資源，提高教學效率受到教育工作者的普遍關注，通過課堂觀察和教育研究，本文對如何提高《物質結構與性質》模塊教學效率以及調動學生學習和課堂參與的積極性做出深入探討，順應學生的認知特點。

【關鍵詞】物質結構與性質 高中化學 教學方法

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

《物質結構與性質》模塊是高中化學教材選修模塊之一，通過電子、原子、分子等微觀粒子的狀態及排布來揭示化學物質的微觀構成。[1]物質的微觀結構決定了宏觀性質，根據宏觀性質又可以進一步推斷物質的微觀構成，這種由結構與性質體現的化學學科思想是貫穿整個模塊內容的線索，也是進行教學設計的核心思想。[2]本模塊從物質構成的角度深化了必修模塊的內容，可以使學生已有的認知水平、化學思維能力和實驗探究能力得到進一步提高，還與大學化學的學習有很多知識與技能的銜接。然而，在對高中化學必修和選修課程模塊的學習情況調查中表明，多數的學生認為物質結構與性質模塊最難掌握，物質的性質規律不易于理解，空間立體模型難于建構，因此選擇適當的教學方法，做到使微觀內容宏觀化，抽象內容具體化，對于學生的認知具有重要意義。

一、物質結構與性質模塊教材內容特點分析

物質結構與性質模塊中的內容都是以微觀世界中的基本結構為立足點，因此有很多結構性的微觀概念和理論，具有理論性強，結構嚴密的特點。[3]布魯納認為：只有掌握了學科的基本結構即基本原理，才能深刻地理解這門學科；只有把具體的事物放到知識結構里，才容易記憶和便于運用；物質的結構與性質是研究化學物質及化學變化的基礎，是化學學科領域里的基本單元。原子結構中電子的排布、電子云的分布，分子結構中原子軌道的雜化以及晶體中粒子的空間排布等內容都是從微觀的領域來分析物質結構與性質的差異，微觀世界的不易于觀察決定了模塊內容的抽象性。教材中的很多概念和理論都是抽象的，不易于理解的，對學生的學習造成困擾，如電子云、原子軌道、分子構型、以及電子氣理論等。因此該模塊的學習不僅對學生的空間想象能力具有一定的要求，更要求教師充分的發揮課堂組織者的作用，選擇適當的教學方法使抽象的概念理論轉化為直觀的易于觀察和理解的現實模型，幫助學生構筑起立體的空間結構。

表1-2-1教材內容分析

二、教學手段在物質結構與性質模塊中的應用

1.恰當結合圖表

圖表分析法可以將復雜的元素性質和所學的內容以有規律的圖形及表格的形式表現出來，使教學內容系統化條理化，便于分析和掌握。在本模塊的學習中圖表不僅可以用來分析具體化學物質的性質，使教師的教學內容更加明了、直觀，還可以用來分析物質的性質變化規律，使其一目了然，易于學生理解和接受。如在共價鍵的學習過程中需要學生掌握共價鍵的鍵長、鍵能以及穩定性之間的關系，單一的講授可能會使學生的記憶不夠深刻，從而導致一段時間后知識點的淡忘和混淆，如果采用表格對比分析不僅可以直觀的表現出三者之間的關系，還可以使教師的授課內容更具有說服力，強化學生的理解與記憶。教師可以根據教學內容需要靈活設計表格的內容和形式，將幾種常見化學鍵的鍵長和鍵能歸納到一張表中，使要體現的教學內容一目了然，如表1，化學鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩定。在學習元素電負性變化規律時，為了使同周期和同主族元素性質變化規律展現的更加直觀，可以運用圖表來代替數字及文字敘述，一般來說，同周期元素從左到右電負性逐漸增大，同主族元素從上到下電負性逐漸減小，如圖2，從而形象的展現了元素電負性的變化規律。此外，還應遵循教師主導學生主體的教育理念，讓學生主動學習，自主探究，增強學生在課堂中的參與度。

表1

穩定性：N≡N>C≡C>C=C>C—C>Cl—Cl>Br—Br

圖2

2.巧妙運用模型

由于物質結構與性質模塊的微觀概念及原理有較強的理論性和抽象性，因此對于不同內容的掌握要求學生具有相應的空間想象力來建構物質的空間結構及粒子的運動狀態，這就會給學生造成思維和認知方面的困擾。這時教師應該充分發揮引導者的作用，選擇適當的教學方法，通過現實的立體結構模型將所要掌握的分子、離子等空間結構及狀態展現出來，化抽象的空間概念為現實的立體結構，從而使講授的內容更加直觀，拉近學生與化學世界的距離，提高學生的化學學習興趣，打破部分學生對于結構化學難于理解的恐懼。如在進行分子的立體構型這一課時的教學時，學生需要掌握常見分子的VSEPR模型和立體構型，這時教師可以充分的利用課程資源，用現實的立體結構展示出微觀的分子構型，通過給學生帶來現實的視覺沖擊強化對于空間結構的理解和記憶。學習晶胞這部分內容時，既需要學生掌握晶胞的基本概念及能夠描述晶體結構的基本單元，還需要掌握一個晶胞中的原子個數的計算方法。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。模型的運用可以使抽象的微觀世界轉化為具體的現實結構，降低模塊的學習難度，順應了學生的認知特點。

圖4

3.應用實驗探究

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學的學習離不開實驗，化學物質的性質和用途都是通過不斷地實驗探究分析得出的。要使學生深刻的理解物質的化學性質最直接有效的方式就是進行實驗探究。通過實驗可以使學生近距離觀察化學變化，既能加深學生對物質性質變化規律的理解，又能加強學生對知識點的記憶。對于物質結構與性質模塊的學習，實驗在理解化學變化及物質化學性質中的作用不容忽視，如在配合物理論的學習中，既要求學生理解配位鍵和配合物的相關概念，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，學生觀察現象，向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水，形成藍色沉淀，繼續添加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液，加入極性較小的溶劑，析出深藍色的晶體。分析實驗過程得出結論，藍色沉淀為Cu（OH）2，繼續滴加氨水得到的深藍色物質為[Cu（NH3）4]2+配離子。

4.運用現代教育技術

多媒體不僅可以用于必修模塊中習題和實驗的教學，對于物質結構與性質模塊的作用同樣不容忽視。通過多媒體技術可以將微觀的不易于觀察的狀態和過程以直觀的方式呈現出來，使許多抽象的難于理解的內容變得形象化、具體化，有助于學生將課程內容轉化為自己的知識結構，對于物質結構與性質模塊的學習尤為重要。本模塊主要講述微觀領域中物質的性質結構和運動狀態，如果僅靠學生的理解和想象去建構微觀世界，其結果很可能會偏離事實，給學生帶來認知上的偏差。多媒體可以將微觀的結構和狀態以動態直觀的形式呈現出來。在電子云的學習過程中，需要學生掌握電子在原子核外運動狀態以及s軌道、p軌道的電子云輪廓圖，這一系列的動態過程如果單憑靜態的平面圖形來展示，可能無法達到預期的演示效果。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呈現來強化學生的理解和認知。

總之，物質結構與性質模塊是普通高中新課程中的重要選修模塊，對于學生認知的發展以及化學思維的形成具有深遠影響，不斷開發課程資源，在教學設計中更多考慮模型、實驗、多媒體等要素，對課程的有效實施具有重要意義。在教學過程中運用適當的教學手段提高教學效率，不僅可以使學生深層次理解必修模塊的內容，更可以全面培養學生的化學科學素養和獨立分析解決問題的能力。

參考文獻：

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

[2]方婷.《物質結構與性質》模塊的幾點教學體會[J].新課程（中學），3013，（4）：38

[3]張月霞，龔正元.淺談《物質結構與性質》模塊的教學策略[J].中小學教育研究，2013，（9）：37-40

作者簡介：

崔運成，男，漢族，內蒙古興安盟人，教授，理學學士， 研究方向：學科教學（化學）。