活用模型提高化學教學的趣味性和有效性

陳文珍

【摘 要】由于初高中化學知識的差異以及高中化學課時少進度快的緣故，許多學生失去對化學學習的興趣。筆者發現，實體模型教學讓知識深入淺出，學生能夠在課堂有限的時間里理解化學概念，甚至觸類旁通，靈活運用，活用實體模型，能有效地提高化學教學的趣味性和有效性。

【關鍵詞】化學教學 ? ?實體模型 ? ?有效性 ? ? 趣味性

化學是一門基礎性、創造性和實用性的學科，是一門研究物質組成、結構、性質和變化規律的科學，并且是許多研究領域的重要基礎，如制藥、石油、橡膠、造紙、鋼鐵、食品、紡織等。我們國家化學教育的啟蒙是在初中，緊緊圍繞著化學的實用性，每一塊知識都與生活緊密相連，淺顯易懂，且生動有趣，如氧氣和氮氣的用途教學;二氧化碳不支持燃燒;溶液的酸堿性測定等。教學中都主要以形象思維為主，從身邊熟悉的事物、常見的自然現象入手和課堂演示實驗現象建立化學概念和理論，所以很多初中學生非常喜歡化學。而到了高中，若是去問學生喜歡哪門學科，會發現極少學生喜歡化學。為什么呢？他們會說：“化學是理科中的文科”“化學難學，不好記”……造成學生這樣的誤解，筆者認為原因主要有三點：一是高中化學概念抽象，內涵深，聯系廣，不易理解;二是高中教學進度快，開著快車進高三;三是來自學生自身學習態度的問題。原因一和原因二就形成了一個矛盾，而原因三就成了結果。那么有什么辦法緩解這種狀況呢？在一輪教學以后，筆者就發現學生偏愛生物、物理多過化學，無論是平時的精力投入還是最終的高考報志愿。于是，就如何提高高中化學教學的趣味性和有效性就成了教學設計中的主要目標。而在這兩年對高一和高二的教學中，筆者體會到，一定要重視學生的認知心理以及學生的學習熱情。在學習化學基礎知識或是抽象理論的時候，盡可能從“易”“趣”創設教學情境，慢慢引導，逐一攻破教學難點，學會用化學的眼光和思維去審視我們賴以生存的世界，抓住化學那多樣復雜現象背后的本質，可取得較好的教學效果。這就像遠征者，要想到達目的地，除了徒步，還可借助于交通工具，這種交通工具稱之為“模型”。

模型，是通過主觀意識借助實體或者虛擬表現、構成客觀闡述形態、結構的一種表達目的的物件。模型構成形式可分為實體模型及虛擬模型。實體模型擁有體積及重量的物理形成概念實體物件，虛擬模型是用電子數據通過數字表現形式構成的形體以及其他實效性表現，如“概念”“假說”“理論”等。宏觀與微觀的緊密聯系是化學學科特有的思維方式。離開這個點，就不是化學了。建立微粒觀，建立對微觀世界的想象力在學習化學中最必不可少的，微觀決定宏觀，結構決定性質，性質決定用途。而實體模型在學生認識微觀世界的感知中起到了“百聞不如一見”的效果，而筆者課堂中呈現的實體模型不止局限于實驗里原本準備的，還包括學生動手制造的。在過去的兩年工作中，實體模型教學貫穿著整個教學過程，而學生的學習熱情更證實了這種做法是值得繼續沿用并不斷完善。

一、實體模型在教學中運用的若干實例（普通高中標準實驗教科書·蘇教版）

（一）《化學1》

高爐煉鐵、印刷電路板、接觸法制硫酸、工業制備硝酸這幾塊知識涉及工業，學生平時生活中幾乎與工業絕緣，對工業非常陌生，甚至在面對工業流程題型時也是茫然不知所措，得分率很低。在這些知識的教學時，筆者展示了煉鐵高爐剖面模型、電路板、氨合成塔模型、硫酸接觸室模型、沸騰焙燒爐模型等化工生產中的工業流程模型以及生產設備模型，立馬吸引學生的注意力，模型中鮮明的配色更是對視覺的沖擊。如煉鐵高爐剖面模型的那抹橙紅色，立馬化身為“高溫”，學生對這一反應條件牢記心中。硫酸接觸室剖面模型，讓學生明白熱交換原理的來龍去脈，而不像以往教師對著教材配圖講述，學生當成故事來聽，聽完也就忘記了，課堂效率很低，簡單的工業制硫酸知識經常要花足足一堂課的時間。事實證明工業的這些模型讓晦澀的理論與“陌生的”實際相結合，直觀性強，有助于學生理解工藝流程、主要設備、生產原理等諸知識。

（二）《化學2》

在“元素周期表”的教學中，讓學生自制“模型”———紙牌，來追尋門捷列夫探索元素周期律和元素周期表的足跡。具體的方法是：剪好相同形狀的紙牌36張，在上面標上每個元素符號、元素名稱、原子序數、原子結構示意圖，然后按核電荷數遞增的順序從左到右排列;原子核外電子層數相同的元素排在同一橫行;原子核外最外層電子數相同的元素排在同一縱列。看似簡單的制作，但卻讓學生親自體會如何編排元素周期表，同時也培養了學生獨立思考問題的能力和創造能力。

（三）《物質結構與性質》

1. 金屬晶體是金屬原子在三維空間按一定的規律堆積而成的，金屬的基本堆積方式教材介紹了4種，分別是簡單立方（釙型）、體心立方（鉀型）、面心立方（銅型）和六方（鎂型）。授課時教師大都是用圖解或是利用多媒體動畫來展示其堆積原理，而在此課之前，或是其他學科學習中，學生很少接觸球體的堆積方式和具體物件，因此該課按傳統來上會顯得枯燥乏味且學生理解有一定的難度。這堂課筆者以乒乓球為教學工具，利用課前預習讓學生利用白色、橙色乒乓球、502膠制作了二維平面的兩種排列方式，以及7個球的正六邊形、三個球的三角形等半成品。在教學環節中，根據學生的認知心理，遵循知識構建的順序，先討論二堆平面的排列方式，再研究三維空間的堆積方式，步步推進，并且每一個環節由學生動手參與、小組討論完成，教師只設計問題和矛盾，引導學生自主發現，解決，得出結論，大大調動了學生的學習激情，在一定程度上也培養了他們的空間想象力以及探究精神。

2. 原子軌道和雜化軌道是兩個極其重要的概念，是分子空間構型知識的基石，也貫穿著整個有機化學課程，但學生普遍反映無法理解雜化軌道空間伸展方向，難想象雜化軌道與不參與雜化的軌道的位置關系。于是筆者課前讓學生分組準備了4個已打好氣的氣球，在課堂上來模擬雜化軌道的空間構型，并在此基礎上展示電子云雜化軌道模型，讓學生形成較為直觀的形象，輕易理解并掌握了，為理解單、雙鍵的形成過程和分子空間構型打下基礎。

（四）《有機化學基礎》

在有機化學學習中，有部分同學被有機物的結構式、結構簡式的書寫以及各式各樣的分子空間結構弄得焦頭爛額，若最基礎的結構式都不能掌握，更別說學習其他的知識點了。若將分子模型貫穿每堂有機教學課堂，甚至讓學生自己拼接分子球棍模型，就能很好地解決這些問題。例如“甲烷的二氯取代物只有一種”這一知識點，任憑教師如何口述講解，始終有大批學生搞不清狀況，但若是展示出甲烷以及二氯甲烷的球棍模型，讓學生自行觀察、分析，那答案就呼之欲出。又如甲烷的取代反應，乙烯的加成反應，讓學生自己進行球棍模型的拆、裝，感受反應過程中結構的變化等。分子實體模型教學不僅讓學生充分感受碳鏈結構的多樣性，建立良好的空間感，深化對同分異構體的理解，甚至可以很好地幫助學生理解有機反應機理，以及輕松解決分子共線、共面的題型。

二、實體模型教學的注意點

在教學中活用直觀的實體模型方式，讓學生知曉模型、自制模型、運用模型，可以克服知識建構過程中的認知障礙，在感性上理解、通透知識，并且還能培養學生的學習興趣和動手操作能力。但實體模型是對研究對象的一種簡化描述，大多數實體模型與研究對象有一定的相似性，并不是等同，故一定不能從實體模型得到的信息簡單地外推到研究對象，要分析研究對象的“真面目”。如金屬晶體堆積中，每個金屬原子實際并非是一個個圓球;電子云模型的應用，不能認為電子只在模型所確定的空間區域內運動;在球棍模型應用上，防止學生身上出現“碳原子是黑色大球，氫原子是白色小球，氧原子是紅色第二大球”這樣的笑話，也要注意球之間的棍不能代表分子中真實的鍵長，并且棍在分子中也不是真實地存在著;乙烯、乙炔球棍模型中的碳碳雙鍵、碳碳叁鍵都是用相同的可彎曲的“棍”組成，可實際上它們其中一個是σ鍵，其余都是π鍵，它們的鍵長、鍵能是不同的;同時避免出現定勢思維，現在有些新題中給出的圖形中單線即可代表單鍵，也可以是雙鍵，此時要根據共價鍵的飽和性來解題。

三、結束語

由于實體模型與研究對象之間的差異性，在實際教學過程中，教師既要充分挖掘模型教學的閃光點，善于利用模型幫助學生啟發、理解概念、理論，在知識的海洋中達到“殊途同歸”的效果，又要注意模型與研究對象之間的不同，防止受實體模型的束縛，造成學生認知的誤區。

隨著新課程教育改革的進一步深入，建立高效課堂、提高學習效率受到了教育研究專家和教師的廣泛重視。實體模型教學讓知識深入淺出，學生能夠在課堂有限的時間里理解化學概念，甚至觸類旁通，靈活運用。活用實體模型，能有效地提高化學教學的趣味性和有效性。

【參考文獻】

[1]姚榮勝.如何加強高中化學教學和學習[J].小作家選刊（教學交流），2013（01）.

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