精選方法 突破難點(diǎn)

馮桂明

摘要：“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊理論性強(qiáng)，原理繁多，內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)表現(xiàn)出明顯的畏難情緒。教學(xué)時(shí)可利用同化原理，模型的直觀性、多媒體的形象性、教學(xué)語言的生動(dòng)性、動(dòng)手模擬的體驗(yàn)性等形象化教學(xué)手段，以及借助微課視頻“再造”教育，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；教學(xué)策略；同化原理；形象化教學(xué)；微課

文章編號：1005-6629（2018）1-0043-05 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊是高中化學(xué)課程的重要組成部分，內(nèi)容涉及從原子、分子水平上認(rèn)識物質(zhì)構(gòu)成的規(guī)律，以微粒之間不同的作用力為線索，側(cè)重研究不同類型物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)，幫助高中學(xué)生進(jìn)一步豐富物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識，認(rèn)識化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，并提高分析問題和解決問題的能力。該模塊不同于以往所學(xué)必修模塊的知識，理論性強(qiáng)，涉及原理眾多，內(nèi)容抽象而復(fù)雜，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了一定的難度，也給教師的教學(xué)工作帶來了挑戰(zhàn)。筆者運(yùn)用教育學(xué)、心理學(xué)的知識，結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，精選教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)策略，幫助學(xué)生順利突破難點(diǎn)。

1利用同化原理，減輕學(xué)生對新知識的心理負(fù)擔(dān)

認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論是美國教育心理學(xué)家奧蘇貝爾于1963年提出的，他認(rèn)為學(xué)生能否習(xí)得新信息，主要取決于他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的相關(guān)概念；意義學(xué)習(xí)是通過新信息與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有概念的相互作用才得以發(fā)生的，這種相互作用的結(jié)果導(dǎo)致新舊知識的意義同化。因此，同化的實(shí)質(zhì)是新舊知識相互作用，當(dāng)新知識的習(xí)得能夠找到與之對應(yīng)的舊知識并予以同化，這樣的學(xué)習(xí)相對輕松。本模塊很多內(nèi)容都已經(jīng)在必修或有機(jī)模塊中進(jìn)行過基本的學(xué)習(xí)，在教學(xué)時(shí)要做好銜接，注意新舊知識的內(nèi)在聯(lián)系，喚起學(xué)生對原有知識的記憶，充分發(fā)揮知識同化的作用，以減輕學(xué)生對新知識的心理負(fù)荷，幫助學(xué)生順利習(xí)得新知。

例如，在學(xué)習(xí)電離能和電負(fù)性的時(shí)候，我們可以先充分復(fù)習(xí)元素周期律的相關(guān)知識。元素周期律在必修2中涉及原子半徑、最高和最低化合價(jià)，金屬性、非金屬性變化的周期性，并且這些周期性變化的根本原因都取決于原子核外電子排布的周期性變化。學(xué)生對這部分內(nèi)容是熟悉的，通過復(fù)習(xí)喚醒記憶后，在學(xué)習(xí)電離能、電負(fù)性內(nèi)容時(shí)就可以順利進(jìn)行同化。其實(shí)第一電離能與元素的金屬性在本質(zhì)上有些相同，而電負(fù)性與非金屬性本質(zhì)上基本一致。學(xué)生明白了這一點(diǎn)，就能很好地掌握第一電離能和電負(fù)性的變化規(guī)律。

又如，為了幫助學(xué)生更好地理解銅氨配合物的形成及克服相應(yīng)方程式書寫的困難，可以引導(dǎo)學(xué)生對比“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”模塊中銀鏡反應(yīng)的內(nèi)容。

銅氨配合物溶液的制備：（1）向盛有硫酸銅水溶液的試管里加人氨水，先形成藍(lán)色沉淀。

形成難溶物的原因是氨水呈堿性，可與Cu²⁺形成難溶的cu（OH）₂沉淀。學(xué)生理解及書寫這一步反應(yīng)方程式是沒有難度的，2NH₃·H₂O+Cu²⁺=2NH⁺₄+Cu（OH）₂↓（沉淀的產(chǎn)生）。

（2）繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液。

此時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生回顧“銀氨溶液的制備”：在潔凈的試管中加入1mL 2%的AgNO₃溶液，然后邊振蕩試管邊逐滴滴入2%的稀氨水，至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。相應(yīng)的方程式為：NH₃·H₂O+Ag⁺=NH⁺₄+AgOH↓（沉淀的產(chǎn)生），2NH₃·H₂O+AgOH=[Ag（NH₃）₂]⁺+OH⁺+2H₂O（沉淀的溶解）。

AgOH的溶解是由于與過量的氨水形成可溶的銀氨配合物[Ag（NH₃）₂]OH，學(xué)生在這已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的同化下，就不難理解：往Cu（OH）₂沉淀中繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，也是形成了可溶的銅氨配合物。接著，再告訴學(xué)生銀氨是一配二，而銅氨是一配四。學(xué)生書寫方程式也就輕而易舉了，4NH₃·H₂O+Cu（OH）₂=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O（沉淀的溶解）。

2通過形象化教學(xué)，降低學(xué)生對抽象知識的理解難度

本模塊主要探討物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系。微觀結(jié)構(gòu)抽象難以理解，對學(xué)生的抽象思維要求特別高。在教學(xué)中可嘗試運(yùn)用多種手段，實(shí)施形象化教學(xué)，以降低學(xué)生對抽象知識的理解難度。如模型的直觀性、多媒體的形象性、教學(xué)語言的生動(dòng)性、動(dòng)手模擬的體驗(yàn)性等都可以改變教學(xué)內(nèi)容的面貌，化抽象為具體，從而增加知識的可接受性。

2.1模型的直觀性

在學(xué)習(xí)價(jià)層電子對互斥理論的時(shí)候，讓學(xué)生組裝氨分子、水分子等VSEPR模型，利用模型的直觀性，來認(rèn)識理論的內(nèi)涵。用圣女果代表氮或氧原子，小葡萄代表氫原子，牙簽代表共價(jià)鍵。再取實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)氣用的短橡膠管，兩端套在工字釘上，插入相應(yīng)的原子上代表孤電子對。在學(xué)生組裝的氨分子、水分子VSEPR模型中大體都有兩種情況，分別如圖1的（a）（b）和（c）（d）所示。

教師追問：究竟哪種模型才能比較真實(shí)地表示氨分子、水分子的VSEPR構(gòu)型呢？

學(xué)生眾說紛紜。這時(shí)候，教師帶領(lǐng)學(xué)生再次認(rèn)真研讀價(jià)層電子對互斥理論的要點(diǎn)：對于AB_n型的分子或離子，中心原子A價(jià)層電子對（包括用于形成共價(jià)鍵的共用電子對和沒有成鍵的孤電子對）之間存在排斥力，將使分子中的原子處于盡可能遠(yuǎn)的相對位置上，以使彼此之間斥力最小，分子體系能量最低。endprint

學(xué)生就不難得出圖1（b）（d）才能比較真實(shí)地表示氨分子、水分子的VSEPR構(gòu)型。另外，學(xué)生從直觀的模型中更能深刻地認(rèn)識和理解理論的內(nèi)涵。

教學(xué)中的“好口才不如好教具”，晶體結(jié)構(gòu)的教學(xué)更離不開實(shí)體模型。學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候，把Na、Zn、I間、NaCl、CsCl、干冰、金剛石等晶胞，石墨的層狀結(jié)構(gòu)和金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，金屬晶體的簡單立方堆積、體心立方堆積、六方最密堆積和面心立方最密堆積模型展示給學(xué)生看，看不清的可以傳閱或課后再進(jìn)一步仔細(xì)觀察。相信學(xué)生通過這種直接感觀學(xué)習(xí)，不但提高學(xué)習(xí)效率，還培養(yǎng)了觀察分析、歸納總結(jié)的能力。

實(shí)體模型在教學(xué)中有著不可替代的地位。比如，根據(jù)所給的碘單質(zhì)晶胞示意圖，計(jì)算其中所含原子數(shù)的時(shí)候，學(xué)生看著課本中的晶胞圖都迷糊了，用學(xué)生的話說，就是那種眼睛出現(xiàn)重影的感覺，根本看不出分子究竟在面心還是體心上。此時(shí)，教師展示實(shí)體模型。首先指引學(xué)生觀察晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)都有一個(gè)分子；接著教師用手分別抓一下位于每個(gè)面面心的分子，讓學(xué)生清楚六個(gè)面的面心都各有一個(gè)分子；最后，把手伸進(jìn)晶胞體心，撈一下，空空的，說明體心沒有分子。就這樣，用實(shí)體模型讓學(xué)生全方位地進(jìn)行觀察，一切的盲點(diǎn)和難點(diǎn)就迎刃而解了。

2.2多媒體的形象性

多媒體的形象性，使之在本模塊教學(xué)中也作出了重要貢獻(xiàn)。比如在σ鍵和π鍵形成的教學(xué)中，使用flash動(dòng)畫可以更清晰地展示“未成對電子的原子軌道相互靠攏，原子軌道‘頭碰頭或‘肩并肩地相互重疊，從而成鍵”的動(dòng)態(tài)過程。

利用化學(xué)軟件Mercury研究晶體結(jié)構(gòu)。在晶體研究過程中，往往需要展示晶體內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)單元。雖然有結(jié)構(gòu)模型，但由于數(shù)量有限，有時(shí)候展示效果也不盡如人意，化學(xué)軟件彌補(bǔ)了這一缺陷。Mercury是英國劍橋晶體數(shù)據(jù)中心Cambridge Crystallographic Data Centre制作的劍橋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Cambridge Structural DatabaseSystem下的一個(gè)軟件，用于觀察和研究晶體的三維結(jié)構(gòu)。該軟件應(yīng)用于本模塊教學(xué)中主要有以下幾種功能：

2.2.1展示晶體的三維結(jié)構(gòu)

Mercury軟件能夠讀取多種格式的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，在界面中輸出晶體的三維結(jié)構(gòu)，如NaCl、CsCl、CaF₂、C₆₀、金剛石等。該軟件還可以對晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置及尺寸調(diào)整，得到最佳的觀察點(diǎn)，便于研究。

2.2.2從微觀上理解晶體的各向異性

打開軟件，導(dǎo)人金剛石.cif結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，調(diào)整以顯示晶胞[如圖2（a）]，旋轉(zhuǎn)晶胞，從不同角度進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其透視情況不一樣[如圖2（b）（c）]，說明金剛石晶體具有各向異性。

2.2.3突破金剛石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（2015國乙第37題節(jié)選）在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接____個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有____個(gè)C原子在同一平面。

用Mercury軟件導(dǎo)人金剛石.cif結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，便出現(xiàn)了與原題一樣的金剛石晶體結(jié)構(gòu)[如圖3（b）]。可將碳原子涂上不同顏色或標(biāo)號進(jìn)行標(biāo)識，旋轉(zhuǎn)到最佳觀察位置，便可看出每個(gè)六元環(huán)都為椅式結(jié)構(gòu)，最多有4個(gè)碳原子在同一平面。同理引導(dǎo)學(xué)生，不難找出每個(gè)碳原子連接12個(gè)六元環(huán)。

2.3教學(xué)語言的生動(dòng)性

教師授課時(shí)常會遇到這樣的情景：對抽象概念的闡釋，盡管費(fèi)盡唇舌反復(fù)講解，學(xué)生依舊表情茫然，使教學(xué)陷入尷尬局面。要想改變上述情況，可借助生動(dòng)的語言描述。

比如在化學(xué)鍵的教學(xué)中，筆者以氯原子為“主角”，講述氯原子最外層7個(gè)電子不穩(wěn)定，為尋找多一個(gè)電子的經(jīng)歷：

（1）遇到鈉原子，鈉原子說：“我最外層剛好有一個(gè)電子，給你拿去！不用謝！”這樣鈉原子失去一個(gè)電子形成鈉離子，而氯原子就得到一個(gè)電子形成氯離子，它們都達(dá)到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們之問的相互作用稱為離子鍵。

書寫電子式時(shí)說氯原子不放心，還是筑起了籬笆。

（2）遇到另一個(gè)氯原子，氯原子說：“我也差一個(gè)電子，要不我們每人拿出一個(gè)電子共用吧，這樣就雙贏（都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）。”……由于它們“同種”，勢均力敵，共用電子對不偏移，于是形成了非極性共價(jià)鍵。

（3）遇到一個(gè)氫原子，氫原子說：“你看見我最外層一個(gè)電子就想拿去？需知我這一層也剛好欠一個(gè)電子呢。”此時(shí)，氯原子說：“要不我們共用吧。”……由于它們“不同種”，氯原子勢大力沉，而氫原子瘦小力弱，結(jié)果共用電子對偏向氯原子，這樣就形成了極性共價(jià)鍵。

每次像這樣用生動(dòng)的語言去類比描述的時(shí)候，學(xué)生都會心領(lǐng)神會，就連平時(shí)不愛聽課的學(xué)生都被吸引過來。注意語言藝術(shù)，巧用類比，能讓原本枯燥的理論課堂一下子就活躍起來了，往往有意想不到的好效果。

2.4動(dòng)手模擬的體驗(yàn)性

比如，為了讓學(xué)生清楚地認(rèn)識是由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵組成的。筆者在課堂上組織全體學(xué)生動(dòng)起來：請同學(xué)們拿出雙手（左右手分別代表一個(gè)N原子），讓每只手的拇指、食指和中指指向相互垂直的方向（代表氮原子的p軌道），然后兩只手的中指慢慢地以“頭碰頭”的方式靠近，重疊，形成σ鍵。隨后讓學(xué)生觀察，其余兩組手指（拇指和拇指、食指與食指）的重疊方式。學(xué)生馬上就能近距離地看出：剩下這兩組手指都是“肩并肩”的關(guān)系，從而得知中有兩個(gè)π鍵。

又如，在學(xué)習(xí)金屬晶體密置層的兩種堆積方式（六方最密堆積和面心立方最密堆積）的時(shí)候，筆者組織學(xué)生用乒乓球代表金屬原子，每層乒乓球間用雙面膠粘連，進(jìn)行拼裝模型。讓學(xué)生在動(dòng)手體驗(yàn)的過程中領(lǐng)悟兩種堆積方式的差別，收到事半功倍的教學(xué)效果。

3借助微課視頻“再造”教育，幫助學(xué)生課后突破難點(diǎn)

2011年可汗學(xué)院創(chuàng)始人薩爾曼·可汗在TED發(fā)表著名的《用視頻再造教育》的激情演講，2012年發(fā)表《同一個(gè)世界的學(xué)校：重新構(gòu)想教育》（The One World School House：EductionReimagined）著作，倡導(dǎo)利用視頻向全世界免費(fèi)授課，走向理想中的教育。我國教育部中學(xué)校長培訓(xùn)中心吳志宏教授認(rèn)為：視頻改變教育，這是教育改革新趨勢。endprint