基于證據推理與模型探究下的高中化學教學設計

俞小偉

摘要：隨著2020年9月福建啟用新版高中教材，不管是已經在使用新教材的高一，還是仍在使用老版教材的高二、高三，都在著力落實學科核心素養教學。本文對證據推理與模型探究如何融入分子間作用力與物質性質的課堂教學展開探究，培養學生的化學學科核心素養。

關鍵詞：高中化學;證據推理與模型探究;范德華力;氫鍵

奧蘇貝爾認為，認知結構同化是意義學習的心理機制。其核心是學生能否習得新信息，主要取決于他們認知結構中已有的有關概念;意義學習是通過新信息與學生認知結構中已有的有關概念的相互作用才得以發生的。證據推理就是要拿出實際有效的證據，在教師的引導下，發揮學生學習主體的作用，獨立思考與小組討論相結合，從已有知識出發，推導出證據所揭示的新的知識。分子間作用力與物質性質這一節的內容，特別適合這種層層遞進式的證據推理。

一、教學設計

（一）教學目標

1.從HCl和NaCl的熔沸點差異，明確兩者中微粒之間存在作用力的區別，物態變化時分別克服何種作用力，[2]認識化學鍵與分子間作用力的區別。

2.知道分子間作用力的廣泛存在及其對物質性質（如熔點、沸點）的影響。

3.通過討論、分析、總結熔沸點數據的變化規律，培養學生的證據推理能力。

4.通過坐標圖的展示，提高學生的識圖能力，引導學生推導出在HF、H2O、NH3中存在一種特殊的分子間作用力——氫鍵，知道氫鍵的形成條件、特點、類型。

5.借助金剛石結構模型類比推導冰中氫鍵的構成情況

（二）教學設計

1.從化學鍵到分子間作用力

展示HCl和NaCl的熔沸點差異以及化學鍵鍵能大小，引導學生通過比較，得出HCl和NaCl中決定熔沸點的是兩種不同的作用力，引出分子間作用力這一全新概念。

[設計意圖：密切聯系本章2、3節化學鍵的內容，引出分子間作用力。通過對比熔沸點差異，得出分子間作用力比化學鍵弱得多的結論。]

2.從分子間作用力到范德華力

展示最早研究分子間作用力的荷蘭科學家范德華的研究成果，對范德華力先做一個定性描述，讓學生進一步強化“分子間作用力比化學鍵弱得多”這一結論。

[設計意圖：訓練學生從“已知”中抓取關鍵信息的能力，為討論、分析范德華力的相對大小做好鋪墊。]

3.從熔沸點高低到范德華力大小

①展示收集到的物質熔沸點數據，分析特點，精簡數據。

②通過比較鹵素單子沸點的差異，得出“組成和結構相似的物質，隨著相對分子質量的增加，范德華力逐漸增大”的結論。

③通過比較SiH4與H2S沸點的差異，得出“分子的極性越大，范德華力越大”的結論。

[設計意圖：訓練學生抓取數據不同點的能力。如果有學生能通過其他數據分析出相同結論，予以鼓勵;如果分析出其他結論，則與學生展開討論，調動學生的積極性。]

4.從范德華力到氫鍵

展示簡單氫化物沸點變化圖，引導學生推導出在HF、H2O、NH3中存在一種特殊的分子間作用力——氫鍵，知道氫鍵的形成條件、特點、類型。

[設計意圖：通過HF、H2O、NH3沸點比下一周期同族元素氫化物沸點高這一特點，推導出其中存在著有別于范德華力的獨特的分子間作用力。根據除氫以外元素特點推導出氫鍵的形成條件、特點;通過對比認識氫鍵的兩種常見類型——分子內氫鍵和分子間氫鍵。[3]利用層層遞進的證據推導，讓學生們體會上一個問題的結論也可以作為下一個問題的證據這一思想。]

5.從金剛石到冰

從冰中水分子的中心原子雜化方式推導冰的晶體結構。有條件的學?？梢越M織學生拼接冰晶體模型[4]，但大多數學校實驗室中有的是金剛石晶體模型。仔細觀察，可以發現，如果只取中心原子來比較，兩者及其相似。那么，我們為什么不能用一些常見的模型來推導新的模型呢？這既是證據推導，也是模型認知。

[設計意圖：雖然現在都在提倡現代化、信息化，但不意味著老教具就失去了用處，如何讓老教具在新教學思想下發光發熱，個人覺得是一個可以深入研究的課題。]

二、教學思考

（一）證據的選擇

在進行證據推理的時候，首先是用于推導結論的證據本身的選擇問題。選取的證據應該是容易獲取的，不產生爭議的。比如在縮減熔沸點比較為沸點比較時，如果我們選取甲烷和甲硅烷進行比較，就會得出一個相反的結論。

（二）學生的引導

課堂講究“以學生為主體”，是為了充分發揮學生的主觀能動性，變“要我學”為“我要學”，同時學生因為主動參與課堂進程注意力更為集中，提高了課堂效率。但更前的一句話是“以教師為主導”，意味著教師應該牢牢掌握住課堂的節奏走向。在證據推理過程中，教師的主導作用就更為重要了，若由著學生信馬由韁發散思維，推理過程很容易變成兩個極端：①耗費了大量時間，得出的結論似是而非，需要花費大量時間收束思維，統一思想，最后變成由老師推導出結論，學生沒有真正得到鍛煉;②學生對大量數據束手無策，等著老師幫他們得出結論。

（三）模型的利用

在以往的教學中，無機物模型應用于無機物，有機物模型用于有機物，可以說是涇渭分明的?？呻S著《物質結構與性質》重要性的提升，我們經常會遇到模型不夠用甚至沒得用的境地，這時候，很多老師選擇上網找圖片?？蓚€人感覺，化用有機模型，利用分子組裝的方式展現無機物或者各種晶體的結構，既能形象直觀的展現物質的結構特點，又能節約教學成本，有條件的情況下還能增強學生的動手能力。

參考文獻：

[1]王磊主編. 普通高中課程標準實驗教科書·物質結構與性質（ 選修 3） [M]. 濟南： 山東科學技術出版社，2004： 28 ～ 35.

[2]李發順.“漸變推理”：構建分子間作用力的認知模型[J].教育研究與評論（中學教育教學），2018，（12）：81～83

[3]齊紅濤，趙河林，王磊. 分子間作用力相關概念及其教學分析[J]. 化學教育，2014，35 （ 23） ： 13 ～17.

[4]蘇華虹，張道年，葉承軍，吳健華.利用手持技術和分子模型發展化學學科核心素養——以“分子間作用力”教學為例[J].化學教學. 2019，（11） ： 49-56.