深度學習視角下孤電子對數計算方法的建構

趙旭東

(云南省巍山縣第二中學)

一、問題提出

二、中心原子孤電子對數計算的深度學習

(一)辯證看待孤電子對數計算公式的優點和缺陷

(二)理解公式的化學意義、原理,遷移擴展

1.不會確定HCN、CH2O分子中孤電子對數的原因分析

學生不會確定HCN、CH2O分子中孤電子對數的原因,表象:公式用不上;深層次的原因:不理解公式的化學意義、原理;更深層的原因:缺乏深度學習的意識、沒有發生深度學習。

2.孤電子對數計算公式的化學意義和原理

“a”:A的價層電子數;

“x”:與A成鍵的B有x個;

“b”:B用掉的A的價層電子數(B達穩定結構還需要的電子數,A用自己的價層電子無條件滿足);

“-”:減去。

此公式立足于與中心原子A成鍵的B原子達穩定結構還需多少個電子,這些電子都由A給出,遇到以下兩種情況就會出問題:萬一A沒有那么多價層電子,就會出現負值;如果B不僅與A成鍵,還與其他原子成鍵,仍然按與B成鍵的電子只來源于A處理,那么用此公式計算與客觀事實不符。

3.孤電子對數計算公式的遷移擴展

怎樣遷移擴展呢?先從教材入手。

圖1

綜上,形成離子時失去(得到)的電子,既可以看成中心原子失去(得到),也可以看成該離子中某一個原子失去(得到)。

以上分析,最有價值的是利用成鍵時中心原子價層電子的使用情況確定孤電子對數,這為孤電子對數計算方法的擴展提供了借鑒。由此推測,只要清楚非ABx型分子中心原子成鍵時用掉的電子數,就能計算出未參與成鍵的電子對,進而就能計算出孤電子對數。

(2)CyABx型分子中心原子孤電子對數計算原理及公式

對于ABx型分子,利用乘法原理進行逆向思維,將公式中“xb”換成加法,見圖2。

圖2

(3)多中心原子的分子(離子),各中心分別計算

(4)用取代觀點,化繁為簡

(5)巧記代表性和特殊性物質,用好類比推理

圖3

圖4

三、啟示

本文利用深度學習,從成鍵時各原子價層電子的使用情況,厘清中心原子孤電子對數的計算原理,促使學生建構新的計算方法。建構這些計算方法,不僅需要付出時間,還需要付出精力,是否值得讓學生去做?從高考考查的必備知識、關鍵能力、學科素養來看,值得去做也必須去做。只有在學習過程中“究其所以然”,即深度學習,才能適應高考的要求。學生在深度學習中,獲得的思維能力的提升是死記硬背、機械刷題永遠不可能達到的。深度學習能讓學生體驗到成功的喜悅,這份喜悅又能作用于深度學習,從而形成良性循環。站在立德樹人的高度上,教師必須促成學生深度學習。