精選方法 突破難點

馮桂明

摘要：“物質結構與性質”模塊理論性強，原理繁多，內容抽象，學生學習時表現出明顯的畏難情緒。教學時可利用同化原理，模型的直觀性、多媒體的形象性、教學語言的生動性、動手模擬的體驗性等形象化教學手段，以及借助微課視頻“再造”教育，幫助學生突破難點。

關鍵詞：物質結構與性質；教學策略；同化原理；形象化教學；微課

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

“物質結構與性質”模塊是高中化學課程的重要組成部分，內容涉及從原子、分子水平上認識物質構成的規律，以微粒之間不同的作用力為線索，側重研究不同類型物質的有關性質，幫助高中學生進一步豐富物質結構的知識，認識化學學科的本質，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必修模塊的知識，理論性強，涉及原理眾多，內容抽象而復雜，給學生的學習帶來了一定的難度，也給教師的教學工作帶來了挑戰。筆者運用教育學、心理學的知識，結合多年教學實踐經驗，精選教學方法，優化教學策略，幫助學生順利突破難點。

1利用同化原理，減輕學生對新知識的心理負擔

認知結構同化論是美國教育心理學家奧蘇貝爾于1963年提出的，他認為學生能否習得新信息，主要取決于他們認知結構中已有的相關概念；意義學習是通過新信息與學生認知結構中已有概念的相互作用才得以發生的，這種相互作用的結果導致新舊知識的意義同化。因此，同化的實質是新舊知識相互作用，當新知識的習得能夠找到與之對應的舊知識并予以同化，這樣的學習相對輕松。本模塊很多內容都已經在必修或有機模塊中進行過基本的學習，在教學時要做好銜接，注意新舊知識的內在聯系，喚起學生對原有知識的記憶，充分發揮知識同化的作用，以減輕學生對新知識的心理負荷，幫助學生順利習得新知。

例如，在學習電離能和電負性的時候，我們可以先充分復習元素周期律的相關知識。元素周期律在必修2中涉及原子半徑、最高和最低化合價，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。學生對這部分內容是熟悉的，通過復習喚醒記憶后，在學習電離能、電負性內容時就可以順利進行同化。其實第一電離能與元素的金屬性在本質上有些相同，而電負性與非金屬性本質上基本一致。學生明白了這一點，就能很好地掌握第一電離能和電負性的變化規律。

又如，為了幫助學生更好地理解銅氨配合物的形成及克服相應方程式書寫的困難，可以引導學生對比“有機化學基礎”模塊中銀鏡反應的內容。

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。學生理解及書寫這一步反應方程式是沒有難度的，2NH₃·H₂O+Cu²⁺=2NH⁺₄+Cu（OH）₂↓（沉淀的產生）。

（2）繼續滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液。

此時，可引導學生回顧“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，至最初產生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。相應的方程式為：NH₃·H₂O+Ag⁺=NH⁺₄+AgOH↓（沉淀的產生），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，學生在這已有認知經驗的同化下，就不難理解：往Cu（OH）₂沉淀中繼續滴加氨水，沉淀溶解，也是形成了可溶的銅氨配合物。接著，再告訴學生銀氨是一配二，而銅氨是一配四。學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，降低學生對抽象知識的理解難度

本模塊主要探討物質微觀結構與宏觀性質之間的關系。微觀結構抽象難以理解，對學生的抽象思維要求特別高。在教學中可嘗試運用多種手段，實施形象化教學，以降低學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、教學語言的生動性、動手模擬的體驗性等都可以改變教學內容的面貌，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

在學習價層電子對互斥理論的時候，讓學生組裝氨分子、水分子等VSEPR模型，利用模型的直觀性，來認識理論的內涵。用圣女果代表氮或氧原子，小葡萄代表氫原子，牙簽代表共價鍵。再取實驗室導氣用的短橡膠管，兩端套在工字釘上，插入相應的原子上代表孤電子對。在學生組裝的氨分子、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地表示氨分子、水分子的VSEPR構型呢？

學生眾說紛紜。這時候，教師帶領學生再次認真研讀價層電子對互斥理論的要點：對于AB_n型的分子或離子，中心原子A價層電子對（包括用于形成共價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

學生就不難得出圖1（b）（d）才能比較真實地表示氨分子、水分子的VSEPR構型。另外，學生從直觀的模型中更能深刻地認識和理解理論的內涵。

教學中的“好口才不如好教具”，晶體結構的教學更離不開實體模型。學習相關內容的時候，把Na、Zn、I間、NaCl、CsCl、干冰、金剛石等晶胞，石墨的層狀結構和金剛石的空間網狀結構模型，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生看，看不清的可以傳閱或課后再進一步仔細觀察。相信學生通過這種直接感觀學習，不但提高學習效率，還培養了觀察分析、歸納總結的能力。

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

2.2多媒體的形象性

多媒體的形象性，使之在本模塊教學中也作出了重要貢獻。比如在σ鍵和π鍵形成的教學中，使用flash動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”的動態過程。

利用化學軟件Mercury研究晶體結構。在晶體研究過程中，往往需要展示晶體內部的微觀結構單元。雖然有結構模型，但由于數量有限，有時候展示效果也不盡如人意，化學軟件彌補了這一缺陷。Mercury是英國劍橋晶體數據中心Cambridge Crystallographic Data Centre制作的劍橋結構數據庫系統Cambridge Structural DatabaseSystem下的一個軟件，用于觀察和研究晶體的三維結構。該軟件應用于本模塊教學中主要有以下幾種功能：

2.2.1展示晶體的三維結構

Mercury軟件能夠讀取多種格式的晶體結構數據，在界面中輸出晶體的三維結構，如NaCl、CsCl、CaF₂、C₆₀、金剛石等。該軟件還可以對晶體結構進行位置及尺寸調整，得到最佳的觀察點，便于研究。

2.2.2從微觀上理解晶體的各向異性

打開軟件，導人金剛石.cif結構數據，調整以顯示晶胞[如圖2（a）]，旋轉晶胞，從不同角度進行觀察，發現其透視情況不一樣[如圖2（b）（c）]，說明金剛石晶體具有各向異性。

2.2.3突破金剛石結構特點

（2015國乙第37題節選）在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環為六元環，每個C原子連接____個六元環，六元環中最多有____個C原子在同一平面。

用Mercury軟件導人金剛石.cif結構數據，便出現了與原題一樣的金剛石晶體結構[如圖3（b）]。可將碳原子涂上不同顏色或標號進行標識，旋轉到最佳觀察位置，便可看出每個六元環都為椅式結構，最多有4個碳原子在同一平面。同理引導學生，不難找出每個碳原子連接12個六元環。

2.3教學語言的生動性

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

比如在化學鍵的教學中，筆者以氯原子為“主角”，講述氯原子最外層7個電子不穩定，為尋找多一個電子的經歷：

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

書寫電子式時說氯原子不放心，還是筑起了籬笆。

（2）遇到另一個氯原子，氯原子說：“我也差一個電子，要不我們每人拿出一個電子共用吧，這樣就雙贏（都達到8電子穩定結構）。”……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鍵。

（3）遇到一個氫原子，氫原子說：“你看見我最外層一個電子就想拿去？需知我這一層也剛好欠一個電子呢。”此時，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，結果共用電子對偏向氯原子，這樣就形成了極性共價鍵。

每次像這樣用生動的語言去類比描述的時候，學生都會心領神會，就連平時不愛聽課的學生都被吸引過來。注意語言藝術，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動手模擬的體驗性

比如，為了讓學生清楚地認識是由一個σ鍵和兩個π鍵組成的。筆者在課堂上組織全體學生動起來：請同學們拿出雙手（左右手分別代表一個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”的關系，從而得知中有兩個π鍵。

又如，在學習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）的時候，筆者組織學生用乒乓球代表金屬原子，每層乒乓球間用雙面膠粘連，進行拼裝模型。讓學生在動手體驗的過程中領悟兩種堆積方式的差別，收到事半功倍的教學效果。

3借助微課視頻“再造”教育，幫助學生課后突破難點

2011年可汗學院創始人薩爾曼·可汗在TED發表著名的《用視頻再造教育》的激情演講，2012年發表《同一個世界的學校：重新構想教育》（The One World School House：EductionReimagined）著作，倡導利用視頻向全世界免費授課，走向理想中的教育。我國教育部中學校長培訓中心吳志宏教授認為：視頻改變教育，這是教育改革新趨勢。endprint