基于“微粒觀”建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)

卓高峰　魏樟慶

摘要：化學(xué)是一門在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，“微粒觀”是重要的化學(xué)基本觀念之一。文章以“不同類型的晶體”為例，從教學(xué)論問題分析、基于觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面建構(gòu)以“微粒觀”為本的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)觀念；微粒觀；微粒間作用力；晶體

文章編號：1008-0546（2014）04-0009-03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

一、問題提出

化學(xué)觀念不是具體的化學(xué)知識，也不是化學(xué)知識的簡單組合，它是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)后在頭腦中留存的，在考察相關(guān)的化學(xué)問題時(shí)所具有的基本的概括性認(rèn)識。它決定著學(xué)生對化學(xué)知識的深入理解和靈活應(yīng)用，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的價(jià)值。因此，化學(xué)教學(xué)不能只停留在對具體事實(shí)性知識和概念、原理的定義內(nèi)容的教學(xué)，更要關(guān)注具體性知識背后的化學(xué)基本觀念。

化學(xué)學(xué)科區(qū)別于其他自然學(xué)科最基本的特征是什么？化學(xué)是一門在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，所以“微粒觀”是重要的化學(xué)基本觀念之一，從微觀視角認(rèn)識和考察物質(zhì)世界也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)后應(yīng)掌握的重要思維方法。高中化學(xué)可從兩個(gè)方面認(rèn)識和建構(gòu)物質(zhì)的微粒觀，一是物質(zhì)是由原子、分子或離子等層次的微粒構(gòu)成的，強(qiáng)調(diào)微粒的大小、間距、數(shù)量和重組，以及微粒的結(jié)合方式、順序、空間排列和作用力；二是化學(xué)反應(yīng)是原子、分子、離子等層次的微粒之間的相互作用，如離子反應(yīng)中的離子重組，氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移等等[1]。

蘇教版教材提供了大量的“微粒觀”教學(xué)內(nèi)容，如：豐富多彩的化學(xué)世界、原子的構(gòu)成、微粒之間的相互作用、從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化等等。其中，《化學(xué)2》專題1“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性”第三單元“從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性”，該單元以同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象、不同類型的晶體，幫助學(xué)生認(rèn)識和建立物質(zhì)多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系的基本觀念。教材“不同類型的晶體”從構(gòu)成晶體的微粒、微粒間作用力的類型不同，使學(xué)生認(rèn)識微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)多樣性的關(guān)系。

二、“不同類型的晶體”教學(xué)論問題分析

1. 兩種基本認(rèn)識

（1）物質(zhì)是由微粒組成的，微粒間存在相互作用力

物質(zhì)的形態(tài)和種類多種多樣，從化學(xué)元素組成來說，都是有百余種元素所組成；從結(jié)構(gòu)上，都有統(tǒng)一的基本粒子結(jié)構(gòu)。所謂結(jié)構(gòu)就是物質(zhì)的組成要素之間的關(guān)系，如原子是怎樣形成分子和晶體的？分子與分子之間是如何影響的？這種關(guān)系，反映著物質(zhì)分子中原子之間直接或間接的相互作用。用化學(xué)術(shù)語來說，這種關(guān)系就是“鍵”。物質(zhì)分子中直接聯(lián)結(jié)的原子之間因形成離子鍵或共價(jià)鍵而發(fā)生相互作用；不直接聯(lián)結(jié)的原子之間通過分子間相互作用力、氫鍵等發(fā)生相互作用[2]。這兩種力的強(qiáng)弱是不同的。

（2）微粒是運(yùn)動(dòng)的和變化的

物質(zhì)是微粒組成的，微粒是運(yùn)動(dòng)的，有間隔的。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)中，微粒的運(yùn)動(dòng)方式、微粒之間的距離是不同的。不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致了物質(zhì)性質(zhì)的不同。如二氧化碳?xì)怏w，微粒間的距離很大，CO2分子可以自由移動(dòng)，在降低溫度、增大壓強(qiáng)時(shí)，由于分子間的作用力，二氧化碳可凝結(jié)成固態(tài)晶體，CO2分子只能在固定的位置上振動(dòng)。同理，若給CO2晶體加熱，提供了能量，CO2分子破壞了分子間作用力，可以自由移動(dòng)，但CO2分子內(nèi)的化學(xué)鍵是沒有變化的。

2. 學(xué)生認(rèn)識發(fā)展障礙點(diǎn)分析

由氯化鈉、金剛石和干冰等典型晶體，非常有限地?cái)U(kuò)展到常見物質(zhì)，使學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展存在一定的障礙點(diǎn)：常見物質(zhì)晶體類型的判斷；由微粒間作用力說明晶體的性質(zhì)等。

（1）不同晶體是由不同微粒構(gòu)成（同種微粒也可以形成不同晶體），晶體與物質(zhì)的類別關(guān)系

學(xué)生學(xué)習(xí)了同素異形現(xiàn)象和同分異構(gòu)現(xiàn)象后對物質(zhì)世界的多樣性有了初步了解，并且知道物質(zhì)是由原子、分子、離子構(gòu)成，微粒之間存在不同的作用力：離子鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力。但在學(xué)習(xí)過程中會(huì)遇到原子還是分子的區(qū)分，例如石英晶體中是原子連結(jié)而不是分子連結(jié)，有沒有分子？微粒之間通過什么作用力而形成晶體？學(xué)生難以判斷具體物質(zhì)屬于哪種晶體以及晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間作用力之間的關(guān)系。

（2）晶體熔化或氣化，破壞何種作用力

在共價(jià)鍵的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已建立起“物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊鍵的斷裂與新鍵的形成”的觀念，認(rèn)為物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)化學(xué)鍵就會(huì)發(fā)生變化。如干冰氣化時(shí)需要破壞什么作用力？ 干冰晶體的化學(xué)性質(zhì)是活潑還是穩(wěn)定取決于哪一種作用力？干冰晶體的熔沸點(diǎn)高低、硬度大小等物理性質(zhì)取決于哪一種作用力？這種認(rèn)識判斷的模糊在于沒有真正認(rèn)清微粒間的作用與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。

三、基于觀念建構(gòu)的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.以觀念建構(gòu)為本的教學(xué)內(nèi)容分析

“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)多樣性的關(guān)系”是本節(jié)內(nèi)容的核心觀念，從微粒的結(jié)合與排列分析同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象、晶體類型及其性質(zhì)，從晶體微粒及相互作用力分析晶體的多樣性。其知識間的層級關(guān)系如圖1和圖2：

2. 以觀念為本的教學(xué)設(shè)計(jì)

不同類型晶體的“微粒觀”建構(gòu)，要充分利用晶體模型，分析晶體的構(gòu)成微粒與微粒間作用力；物理性質(zhì)與微粒間作用力的關(guān)系；晶體類型與物質(zhì)類別的關(guān)系。教學(xué)過程中采用模型展示、問題驅(qū)動(dòng)、學(xué)生自主建構(gòu)與教師引導(dǎo)相結(jié)合，學(xué)生能從晶體模型的分析認(rèn)識晶體的構(gòu)成微粒與微粒間作用力，理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。從而促進(jìn)學(xué)生基于微粒觀建構(gòu)下的“不同晶體類型”的理解。關(guān)鍵活動(dòng)設(shè)計(jì)如下：

（1）離子晶體

[實(shí)驗(yàn)]測量熔融氯化鈉和氯化鈉晶體的導(dǎo)電性，分析NaCl晶體的構(gòu)成微粒。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)引出氯化鈉晶體中存在Na+和Cl-，并為氯化鈉晶體熔化破壞何種作用力作好鋪墊。

[展示]播放食鹽晶體的圖片及模型并旋轉(zhuǎn)其模型，從各個(gè)方向觀察立方體。

[問題1]（1）哪種微粒是Na+、Cl-？Na+和Cl-之間的作用力是什么？（2）氯化鈉晶體中，Na+、Cl-的排列有什么規(guī)則？每個(gè)Na+周圍吸引多少個(gè)Cl-？（3）氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)中存在單個(gè)氯化鈉分子嗎？化學(xué)式NaCl表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（微粒大小、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識離子晶體，考慮排列方式（離子球形，盡可能吸引相反離子），空間構(gòu)型（與晶體形狀不一定相同）。相反電荷之間存在作用力，再依據(jù)陰陽離子相對大小，引出吸引數(shù)量，最后得出氯化鈉的化學(xué)式（結(jié)合選修教材：從晶胞的角度獲得化學(xué)式），建構(gòu)“陰陽離子通過離子鍵形成離子晶體，離子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題2]（1）NaCl晶體為什么不能導(dǎo)電？怎樣才能導(dǎo)電？（2）為什么氯化鈉晶體在水溶液或熔化狀態(tài)能夠?qū)щ姡浚?）氯化鈉晶體熔化需要破壞什么作用力？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力解釋離子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“離子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與離子鍵有關(guān)”。

[問題3]哪些物質(zhì)是離子晶體？從物質(zhì)類別（金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、離子化合物、共價(jià)化合物）來分，分別屬于哪類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確離子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是離子晶體（不考慮配合物）。

（2）分子晶體

[展示]展示分子晶體（CO2）的圖片及三維空間模型。

[問題4]（1）構(gòu)成干冰的基本微粒是什么？化學(xué)式CO2表示什么？（2）CO2分子通過什么作用力結(jié)合成晶體？（3）以CO2、C60、Ne分子為例，從分子類型（單分子、多原子分子）、微粒間的作用力（分子內(nèi)、分子間）分析分子形成晶體的過程。

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（分子種類、微粒間的作用力）認(rèn)識分子晶體，建構(gòu)兩種觀念：（1）微粒是運(yùn)動(dòng)的，有間隔的。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)中，微粒的運(yùn)動(dòng)方式、微粒之間的距離是不同的。（2）原子通過共價(jià)鍵形成分子，稀有氣體不需要化學(xué)鍵就能形成分子，分子晶體中存在單個(gè)分子，分子通過分子間作用力形成分子晶體。

[問題5]（1）取出一小塊干冰，放在空氣中直至全部氣化，讓同學(xué)們想象，晶體中和氣體中的微粒成分，以及微粒之間的作用力。（2）干冰晶體的化學(xué)性質(zhì)是活潑還是穩(wěn)定取決于哪一種作用力？干冰晶體的熔沸點(diǎn)高低、硬度大小等物理性質(zhì)取決于哪一種作用力？（3）固態(tài)或液態(tài)的CO2能不能導(dǎo)電？

設(shè)計(jì)意圖：從分子間的作用力解釋分子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“分子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與分子間作用力有關(guān)”的觀念。

[問題6]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確分子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是分子晶體。

（3）原子晶體

[展示]播放碳原子形成金剛石的過程。

[問題7]（1）構(gòu)成金剛石晶體的微粒是什么？每個(gè)碳原子通過什么方式結(jié)合在一起？

（2）用Si代替C原子，分析硅晶體的形成；在硅晶體中，Si原子間插入O原子，分析二氧化硅晶體的形成。（3）什么是原子晶體？SiO2晶體中存在SiO2分子嗎？化學(xué)式SiO2表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（原子成鍵個(gè)數(shù)、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識原子晶體，從金剛石晶體到二氧化硅的晶體的衍變中建構(gòu) “原子通過共價(jià)健形成彼此連接的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，原子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題8]（1）CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)（如下）有很大差異，為什么？

干冰：熔點(diǎn)-78.4℃；沸點(diǎn)-56.2℃

SiO2：熔點(diǎn)1723℃；沸點(diǎn)2230℃

（2）SiO2晶體熔化時(shí)，需克服什么作用力？熔化狀態(tài)的原子晶體能導(dǎo)電嗎？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力角度解釋原子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“原子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與共價(jià)鍵有關(guān)”的觀念。

[問題9]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確原子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是原子晶體。

（4）歸納與總結(jié)

[問題10]晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間的作用力有什么關(guān)系？晶體類型與物質(zhì)類別之間有什么關(guān)系？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒觀的角度梳理晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間作用力之間的關(guān)系（如圖5）；從各種晶體實(shí)例中梳理晶體類型與物質(zhì)類別之間的關(guān)系（如圖6）。

四、討論與建議

基于微粒觀建構(gòu)的教學(xué)最關(guān)鍵的步驟是：“微粒觀” 教學(xué)論問題分析，注意學(xué)生已有的“微粒觀”知識以及在進(jìn)一步建構(gòu)“微粒觀”過程中認(rèn)識的基本問題與認(rèn)知障礙；“微粒觀”建構(gòu)為本的教學(xué)內(nèi)容分析，要將“微粒觀”的基本內(nèi)涵內(nèi)化在知識分析中；外顯的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，使教師明確每一步教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖是如何幫助學(xué)生將認(rèn)識角度從宏觀向微觀、從現(xiàn)象向本質(zhì)轉(zhuǎn)變，豐富和發(fā)展學(xué)生從微觀角度認(rèn)識和理解晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，逐漸將具體概念知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的化學(xué)觀念。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏樟慶. 新課程高中化學(xué)“微粒性”觀念的建構(gòu)[J].化學(xué)教育，2008，（10）：14

[2] 魏樟慶等.實(shí)施以觀念建構(gòu)為本的化學(xué)教學(xué)[J].化學(xué)教育， 2007，（7）：20

[3] 陳瑞雪.以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深入理解[J].化學(xué)教育， 2013，（1）：21

[問題1]（1）哪種微粒是Na+、Cl-？Na+和Cl-之間的作用力是什么？（2）氯化鈉晶體中，Na+、Cl-的排列有什么規(guī)則？每個(gè)Na+周圍吸引多少個(gè)Cl-？（3）氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)中存在單個(gè)氯化鈉分子嗎？化學(xué)式NaCl表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（微粒大小、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識離子晶體，考慮排列方式（離子球形，盡可能吸引相反離子），空間構(gòu)型（與晶體形狀不一定相同）。相反電荷之間存在作用力，再依據(jù)陰陽離子相對大小，引出吸引數(shù)量，最后得出氯化鈉的化學(xué)式（結(jié)合選修教材：從晶胞的角度獲得化學(xué)式），建構(gòu)“陰陽離子通過離子鍵形成離子晶體，離子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題2]（1）NaCl晶體為什么不能導(dǎo)電？怎樣才能導(dǎo)電？（2）為什么氯化鈉晶體在水溶液或熔化狀態(tài)能夠?qū)щ姡浚?）氯化鈉晶體熔化需要破壞什么作用力？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力解釋離子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“離子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與離子鍵有關(guān)”。

[問題3]哪些物質(zhì)是離子晶體？從物質(zhì)類別（金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、離子化合物、共價(jià)化合物）來分，分別屬于哪類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確離子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是離子晶體（不考慮配合物）。

（2）分子晶體

[展示]展示分子晶體（CO2）的圖片及三維空間模型。

[問題4]（1）構(gòu)成干冰的基本微粒是什么？化學(xué)式CO2表示什么？（2）CO2分子通過什么作用力結(jié)合成晶體？（3）以CO2、C60、Ne分子為例，從分子類型（單分子、多原子分子）、微粒間的作用力（分子內(nèi)、分子間）分析分子形成晶體的過程。

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（分子種類、微粒間的作用力）認(rèn)識分子晶體，建構(gòu)兩種觀念：（1）微粒是運(yùn)動(dòng)的，有間隔的。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)中，微粒的運(yùn)動(dòng)方式、微粒之間的距離是不同的。（2）原子通過共價(jià)鍵形成分子，稀有氣體不需要化學(xué)鍵就能形成分子，分子晶體中存在單個(gè)分子，分子通過分子間作用力形成分子晶體。

[問題5]（1）取出一小塊干冰，放在空氣中直至全部氣化，讓同學(xué)們想象，晶體中和氣體中的微粒成分，以及微粒之間的作用力。（2）干冰晶體的化學(xué)性質(zhì)是活潑還是穩(wěn)定取決于哪一種作用力？干冰晶體的熔沸點(diǎn)高低、硬度大小等物理性質(zhì)取決于哪一種作用力？（3）固態(tài)或液態(tài)的CO2能不能導(dǎo)電？

設(shè)計(jì)意圖：從分子間的作用力解釋分子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“分子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與分子間作用力有關(guān)”的觀念。

[問題6]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確分子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是分子晶體。

（3）原子晶體

[展示]播放碳原子形成金剛石的過程。

[問題7]（1）構(gòu)成金剛石晶體的微粒是什么？每個(gè)碳原子通過什么方式結(jié)合在一起？

（2）用Si代替C原子，分析硅晶體的形成；在硅晶體中，Si原子間插入O原子，分析二氧化硅晶體的形成。（3）什么是原子晶體？SiO2晶體中存在SiO2分子嗎？化學(xué)式SiO2表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（原子成鍵個(gè)數(shù)、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識原子晶體，從金剛石晶體到二氧化硅的晶體的衍變中建構(gòu) “原子通過共價(jià)健形成彼此連接的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，原子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題8]（1）CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)（如下）有很大差異，為什么？

干冰：熔點(diǎn)-78.4℃；沸點(diǎn)-56.2℃

SiO2：熔點(diǎn)1723℃；沸點(diǎn)2230℃

（2）SiO2晶體熔化時(shí)，需克服什么作用力？熔化狀態(tài)的原子晶體能導(dǎo)電嗎？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力角度解釋原子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“原子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與共價(jià)鍵有關(guān)”的觀念。

[問題9]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確原子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是原子晶體。

（4）歸納與總結(jié)

[問題10]晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間的作用力有什么關(guān)系？晶體類型與物質(zhì)類別之間有什么關(guān)系？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒觀的角度梳理晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間作用力之間的關(guān)系（如圖5）；從各種晶體實(shí)例中梳理晶體類型與物質(zhì)類別之間的關(guān)系（如圖6）。

四、討論與建議

基于微粒觀建構(gòu)的教學(xué)最關(guān)鍵的步驟是：“微粒觀” 教學(xué)論問題分析，注意學(xué)生已有的“微粒觀”知識以及在進(jìn)一步建構(gòu)“微粒觀”過程中認(rèn)識的基本問題與認(rèn)知障礙；“微粒觀”建構(gòu)為本的教學(xué)內(nèi)容分析，要將“微粒觀”的基本內(nèi)涵內(nèi)化在知識分析中；外顯的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，使教師明確每一步教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖是如何幫助學(xué)生將認(rèn)識角度從宏觀向微觀、從現(xiàn)象向本質(zhì)轉(zhuǎn)變，豐富和發(fā)展學(xué)生從微觀角度認(rèn)識和理解晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，逐漸將具體概念知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的化學(xué)觀念。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏樟慶. 新課程高中化學(xué)“微粒性”觀念的建構(gòu)[J].化學(xué)教育，2008，（10）：14

[2] 魏樟慶等.實(shí)施以觀念建構(gòu)為本的化學(xué)教學(xué)[J].化學(xué)教育， 2007，（7）：20

[3] 陳瑞雪.以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深入理解[J].化學(xué)教育， 2013，（1）：21

[問題1]（1）哪種微粒是Na+、Cl-？Na+和Cl-之間的作用力是什么？（2）氯化鈉晶體中，Na+、Cl-的排列有什么規(guī)則？每個(gè)Na+周圍吸引多少個(gè)Cl-？（3）氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)中存在單個(gè)氯化鈉分子嗎？化學(xué)式NaCl表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（微粒大小、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識離子晶體，考慮排列方式（離子球形，盡可能吸引相反離子），空間構(gòu)型（與晶體形狀不一定相同）。相反電荷之間存在作用力，再依據(jù)陰陽離子相對大小，引出吸引數(shù)量，最后得出氯化鈉的化學(xué)式（結(jié)合選修教材：從晶胞的角度獲得化學(xué)式），建構(gòu)“陰陽離子通過離子鍵形成離子晶體，離子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題2]（1）NaCl晶體為什么不能導(dǎo)電？怎樣才能導(dǎo)電？（2）為什么氯化鈉晶體在水溶液或熔化狀態(tài)能夠?qū)щ姡浚?）氯化鈉晶體熔化需要破壞什么作用力？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力解釋離子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“離子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與離子鍵有關(guān)”。

[問題3]哪些物質(zhì)是離子晶體？從物質(zhì)類別（金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)、離子化合物、共價(jià)化合物）來分，分別屬于哪類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確離子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是離子晶體（不考慮配合物）。

（2）分子晶體

[展示]展示分子晶體（CO2）的圖片及三維空間模型。

[問題4]（1）構(gòu)成干冰的基本微粒是什么？化學(xué)式CO2表示什么？（2）CO2分子通過什么作用力結(jié)合成晶體？（3）以CO2、C60、Ne分子為例，從分子類型（單分子、多原子分子）、微粒間的作用力（分子內(nèi)、分子間）分析分子形成晶體的過程。

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（分子種類、微粒間的作用力）認(rèn)識分子晶體，建構(gòu)兩種觀念：（1）微粒是運(yùn)動(dòng)的，有間隔的。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)中，微粒的運(yùn)動(dòng)方式、微粒之間的距離是不同的。（2）原子通過共價(jià)鍵形成分子，稀有氣體不需要化學(xué)鍵就能形成分子，分子晶體中存在單個(gè)分子，分子通過分子間作用力形成分子晶體。

[問題5]（1）取出一小塊干冰，放在空氣中直至全部氣化，讓同學(xué)們想象，晶體中和氣體中的微粒成分，以及微粒之間的作用力。（2）干冰晶體的化學(xué)性質(zhì)是活潑還是穩(wěn)定取決于哪一種作用力？干冰晶體的熔沸點(diǎn)高低、硬度大小等物理性質(zhì)取決于哪一種作用力？（3）固態(tài)或液態(tài)的CO2能不能導(dǎo)電？

設(shè)計(jì)意圖：從分子間的作用力解釋分子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“分子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與分子間作用力有關(guān)”的觀念。

[問題6]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確分子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是分子晶體。

（3）原子晶體

[展示]播放碳原子形成金剛石的過程。

[問題7]（1）構(gòu)成金剛石晶體的微粒是什么？每個(gè)碳原子通過什么方式結(jié)合在一起？

（2）用Si代替C原子，分析硅晶體的形成；在硅晶體中，Si原子間插入O原子，分析二氧化硅晶體的形成。（3）什么是原子晶體？SiO2晶體中存在SiO2分子嗎？化學(xué)式SiO2表示什么意思？

設(shè)計(jì)意圖：從構(gòu)成微粒（原子成鍵個(gè)數(shù)、排列規(guī)則、微粒間的作用力）認(rèn)識原子晶體，從金剛石晶體到二氧化硅的晶體的衍變中建構(gòu) “原子通過共價(jià)健形成彼此連接的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，原子晶體中不存在單個(gè)分子”的觀念。

[問題8]（1）CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)（如下）有很大差異，為什么？

干冰：熔點(diǎn)-78.4℃；沸點(diǎn)-56.2℃

SiO2：熔點(diǎn)1723℃；沸點(diǎn)2230℃

（2）SiO2晶體熔化時(shí)，需克服什么作用力？熔化狀態(tài)的原子晶體能導(dǎo)電嗎？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒間的作用力角度解釋原子晶體的物理性質(zhì)。建構(gòu)“原子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)與共價(jià)鍵有關(guān)”的觀念。

[問題9]哪些物質(zhì)是分子晶體？從物質(zhì)類別來分，分別屬于哪幾類物質(zhì)？

設(shè)計(jì)意圖：明確原子晶體與物質(zhì)類別之間的關(guān)系，用以判斷常見物質(zhì)是否是原子晶體。

（4）歸納與總結(jié)

[問題10]晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間的作用力有什么關(guān)系？晶體類型與物質(zhì)類別之間有什么關(guān)系？

設(shè)計(jì)意圖：從微粒觀的角度梳理晶體類型與構(gòu)成微粒、微粒間作用力之間的關(guān)系（如圖5）；從各種晶體實(shí)例中梳理晶體類型與物質(zhì)類別之間的關(guān)系（如圖6）。

四、討論與建議

基于微粒觀建構(gòu)的教學(xué)最關(guān)鍵的步驟是：“微粒觀” 教學(xué)論問題分析，注意學(xué)生已有的“微粒觀”知識以及在進(jìn)一步建構(gòu)“微粒觀”過程中認(rèn)識的基本問題與認(rèn)知障礙；“微粒觀”建構(gòu)為本的教學(xué)內(nèi)容分析，要將“微粒觀”的基本內(nèi)涵內(nèi)化在知識分析中；外顯的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，使教師明確每一步教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖是如何幫助學(xué)生將認(rèn)識角度從宏觀向微觀、從現(xiàn)象向本質(zhì)轉(zhuǎn)變，豐富和發(fā)展學(xué)生從微觀角度認(rèn)識和理解晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，逐漸將具體概念知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的化學(xué)觀念。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏樟慶. 新課程高中化學(xué)“微粒性”觀念的建構(gòu)[J].化學(xué)教育，2008，（10）：14

[2] 魏樟慶等.實(shí)施以觀念建構(gòu)為本的化學(xué)教學(xué)[J].化學(xué)教育， 2007，（7）：20

[3] 陳瑞雪.以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深入理解[J].化學(xué)教育， 2013，（1）：21