論新課程《物質結構與性質》模塊的設置和教學探究

周彩琴

《物質結構與性質》模塊屬選修3，是一門屬于化學基本原理和概念的課程，是高中階段中比較全面介紹物質結構知識與物質性質關系的模塊。高中化學新課程將其作為選修模塊，就是在以提高學生科學素養為核心的前提下，幫助學生體會科學探究的過程和方法，通過學生自己不斷探索，理解物質結構的奧秘，增強學習化學理論知識的興趣，提高抽象思維能力，是在高中必修課程之后，對物質結構理論的拓展和加深。因此《物質結構與性質》作為高中階段的選修模塊，無論是在學生的科學素養發展方面，還是在課程建設方面，都具有獨到的作用和價值。

一、《物質結構與性質》與必修模塊

在必修模塊中，學生通過學習初淺的原子結構、化學鍵、晶體結構常識，獲得了提供結構與性質關系的感性知識，以及能初步解釋與之對應的相關現象：如鹵素（堿金屬）單質性質的相似與差異；碳、氧單質的同素異形現象；乙醇、二甲醚等同分異構現象；干冰、石英等不同類型晶體性質差異等等。

《物質結構與性質》模塊是在學生完成高中必修教材分子結構等有關內容學習后，從原子、分子水平上進一步拓展與加深學生對物質結構的認識，幫助學生體會科學探究的過程和方法，理解物質構成的奧秘，提高抽象思維能力，進一步認識物質的結構與性質之間的關系，并能從結構決定性質的視覺解釋一些化學現象，預測物質的有關性質，從而提高學生的科學素養，增強學習化學理論知識的興趣。選修3是必修的延伸和深化，而必修模塊則是它的前提和基礎。

二、《物質結構與性質》模塊設置的意義

1.體會科學探究的過程和方法，增強學習化學的興趣

興趣是學習動機中最現實、最活躍的成分，是促進學生探究物質及其變化規律的一種重要的內在動力。本模塊有豐富的科學史素材，如道爾頓的原子學說，阿伏加德羅分子學說，原子結構模型的建立，惰性氣體的發現，玻爾的原子結構理論等。這些科學發展史，一方面可以幫助學生了解一些科學知識發現的背景和過程，激發學生探究的欲望；另一方面，通過對這些發展史的教學設計，可以幫助學生體會科學探究的過程和方法，激發學生內在的學習動機。如進行波爾原子模型的教學，可以先讓學生觀看氫原子光譜實驗的錄像或多媒體動畫演示，由此發現盧瑟福原子模型不能解釋的問題，然后提出“原子軌道”的假設，在此基礎上進行科學推論，建立波爾的原子結構模型。

2.理解物質結構的奧秘，獲得創造新物質的基本理論知識

化學的主要任務之一是為人類生存與發展的各種需要發現和制造各種具有特定性質的新物質，而合成新物質人們首先要知道他們的結構。因此，現代化學的發展需要一些新的理論來指導，而這個新的理論就是結構化學，可見結構化學在現代化學中擔當了一個非常重要的角色。對于中學生來說，他們已經進入了一個新的時代，他們應該對這方面的知識要有所了解，不管以后是從事化學還是從事其他方面的工作，對結構化學知識有所了解對他們以后的發展是非常有意義的。而《物質結構與性質》的設置正好符合了現代社會對化學的需求及其學生現有的知識體系。通過該模塊的學習，學生可以從微觀上認識物質，理解物質結構的奧妙，初步獲得創造新物質的基本理論知識，為學生未來的發展打下良好的理論基礎。

3.根據模塊特點，提高學生抽象思維能力

在高中化學中，物質結構知識具有一定的抽象性。抽象是指該模塊涉及的微觀粒子及其結構，包括其運動特點和規律都是肉眼看不到的，學生只能進行抽象的空間想象 。比如，原子核外電子的分層運動，原子軌道，電子云，金屬晶體中原子的堆積模式，干冰等晶體的晶胞結構以及軌道的雜化等。另外眾多的概念和原理本身也較為深奧、抽象，對學生的抽象思維、邏輯思維能力要求很高。因此通過該模塊的學習，可以從很大程度上提高學生的抽象思維能力。

三、《物質結構與性質》模塊的教學策略

本模塊的知識內容比較抽象、理論性較強，若只是把理論知識單純的堆積起來，不僅會使學生望而生畏、逐漸失去學習興趣，也會導致學生的理解困難，無法實現課程目標。因此在教學過程中要關注學生的認識水平，注重抽象概念與具體實例相聯系，盡可能通過直觀模型和模擬活動增進學生對科學概念的實質性理解。

1.重視知識的銜接

學習認知理論告訴我們，一切新知識的習得都應該找到對應的舊知識來銜接，這樣的學習才是有效的。本模塊很多內容在必修2中都進行了基本學習，在教學時要注意新舊知識的內在聯系，要喚起學生對原有知識的回憶。例如在學習第一電離能、電負性內容時就可以從必修2中涉及的有關元素周期律中原子半徑、金屬性、非金屬性、化合價、得失電子能力的周期性變化等入手，在頭腦中進行回顧和再現后，順理成章形成新概念——電負性和第一電離能。因為第一電離能與金屬性，電負性與非金屬性在本質上一致，學生明白了這一點，就能很好地掌握第一電離能、電負性的變化規律。

2.重視配套練習的設計

通過習題可了解學生掌握知識的狀況，運用知識的能力，也促進其對知識的理解和鞏固。培養學生解決問題能力的習題編排在教材編寫中占有很重要的地位，但任一模塊教材上的習題都不能完全滿足教學要求，因此教師在新課教學中，對這些材料要精挑細選，優化組合。如氫鍵的教學，可以先設置教學情境，為什么冰的密度比液態的小？繼而從研究冰的結構中提出了氫鍵概念，再指出氫鍵的存在使水的溶沸點升高，最后從H2O、H2S、H2Se、H2Te的沸點曲線圖的異常中進一步加深對氫鍵的認識，這樣就凸顯了氫鍵對物質性質的影響，學生也就學得易，學得牢，學得活了。

3.重視直觀教具，多媒體的運用

本模塊的理論性強，教師要注意運用多種教學媒體幫助學生理解教學內容。例如，在“晶體的常識”教學中，晶胞概念要求學生具有較強的空間思維能力以及相關的立體幾何知識，這時就可通過展示各種晶體的晶胞模型，幫助學生更直觀更好地認識其空間結構特征，增強教學效果；還可在教師的指導下利用球棍或橡皮泥和牙簽，制作各種晶體模型；利用多媒體課件展示一些晶體、非晶體的圖片，用動畫形式去演示一些晶胞、晶胞與晶體的關系；利用計算機軟件繪制各種晶體的晶胞等等。通過這些豐富多彩的教學方式，會把枯燥、抽象、繁瑣的物質結構理論知識變得更為形象，易接受，從而提高了學生學習的積極性和主動性。

4.重視多角度設計教學方案

教學設計時要充分考慮學生的實際認知心理和知識背景，不能只從科學程序、認知程序、知識順序等學生外在的思路設計教學。否則很容易造成學生似懂非懂，對知識理解半生不熟，偏離教學目標。如，在“配合物的形成”一節中，課本的知識呈現順序為“活動與探究：CuSO4溶液中滴加過量濃NH3·H2O→觀察現象→結論→交流討論→得出配合物概念→應用訓練”，雖然是按照探究學習程序來設計的，但是并沒有從學生原有的認知背景出發來設計教學線索，對于學生來說實際還是一種突兀的硬性填塞，不能激發起學生的思考欲望。因此可以將這節教學設計思路改為“回憶：Al2（SO4）3 溶液分別與足量NaOH溶液、NH3·H2O溶液作用情況，解釋原因→猜想：CuSO4溶液分別與足量NaOH溶液、NH3·H2O溶液作用情況→通過實驗驗證→形成認知沖突→閱讀課文，討論，答疑→形成概念，應用訓練”。

新課程《物質結構與性質》模塊與必修模塊有必然的聯系，但同時又有很大的差異，只有深入了解這些聯系和差異，才能正確理解《物質結構與性質》模塊設置目的和課程取向。進而選擇更有效的教學策略，最大限度地實現《物質結構與性質》的課程價值。

（收稿日期：2014-11-14）