基于發展“宏觀辨識與微觀探析”核心素養的“離子鍵”教學

經江紅

[摘 要]“離子鍵”是一個比較抽象的概念，教學“離子鍵”的過程中教師需要打破傳統的講授方式，引導學生通過宏觀物質的性質探究，感受微觀結構的差異，并結合已有知識，通過觀察、聯想、討論、小結等方式實現知識的生成與生長，從而達到發展“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養的目的。

[關鍵詞]宏觀辨識;微觀探析;核心素養;離子鍵

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）35-0068-03

核心素養是指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，發展核心素養是教學的主要目的，而課堂是落實的主陣地。教學過程中教師應重視學生的主體地位，重視學生能力的培養，而現階段有關微觀概念性內容的教學容易忽視核心素養的培養。基于此，本文對宏微結合的教學方式展開探究，以培養學生建構知識的能力，同時發展學生“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養。

一、教學背景

“離子鍵”是蘇教版化學必修1《微粒之間的相互作用》章節中的重要內容，是化學必修課程中比較難處理的教學內容。這部分內容既是引領學生認識物質多樣性本質的起始，又為后續必修課程和選修模塊中的物質結構與性質的學習打下基礎。通過本專題的學習，學生認識到物質性質與結構的關系（結構決定性質、性質反映結構等），從而形成化學微粒觀、結構觀和變化觀。

如何讓學生自主建立離子鍵的概念，為后續共價鍵和晶體類型的學習做好鋪墊一直是教師教學中較難把握的點。同時，本節課的內容較為抽象，而學生的空間想象能力還不夠強，傳統教學的講授方式又較為枯燥，難以激發學生的學習興趣，容易造成學生認知困難。因此，教師在教學過程中需要注意運用比喻、模型、動畫等教學方法，將抽象的問題形象化，減少學生的理解困難，驅動學生有效學習，以達到發展學生“宏觀辨識與微觀探析”化學學科核心素養的目的。

二、教學思路

三、教學過程

1.宏觀生活，引入新課

師：化學是創造和識別物質的科學。你們知道人類到今天已經發現或創造的物質種類有多少嗎？

生1：3000萬種？4000萬種？5000萬種？

師（投影“美國化學文摘”網站）：還是不夠大膽！想知道正確答案嗎？讓我們一起來看看“美國化學文摘”網站統計的數據，有多少種？

生2：9000多萬種。

師：數據還在更新哦！為什么會這么多？

生3：組成的元素不同。

師：那目前發現和創造的元素有多少種？

生4：100多種。

師：微觀世界中構成物質的微粒一般有幾種？

生5：三種，原子、離子和分子。

師：構成物質的3種微粒分別通過什么力相結合？

師（活動展示）：你們知道我手上拿的是什么嗎？（干冰，即固態二氧化碳）我為什么要戴手套？它的溫度非常低，你看到了什么現象？（升華）二氧化碳由固態變為氣態，二氧化碳分子間的距離改變了，說明分子之間的這種作用力相對而言強不強？（不強）再看看這是什么？（氯化鈉）有沒有升華現象？（沒有）其實如果要破壞離子之間的作用力需要很高的溫度，說明離子鍵之間的作用力強不強？（強）說明微粒間的作用力有強有弱。

設計意圖：本環節是引入環節，設計時盡量使內容生動活潑，以引發學生的好奇心，喚醒他們的求知欲，提高他們的學習興趣，活躍課堂氣氛。本節課一開始就讓學生大膽估計人類現在已發現和創造的物質有多少種，然后直接鏈接“美國化學文摘”網，讓學生讀出具體數據。龐大的數字讓學生感到震撼，不斷更新的數據更讓學生感到新奇，學生的注意力被吸引。這樣的教學設計讓學生很直接地感受到物質的多樣性。而造成物質多樣性的原因有很多，從組成不同到構成的微粒不同，從宏觀到微觀，讓學生從不同層次認識物質的多樣性。緊接著通過展示干冰和氯化鈉，讓學生透過宏觀現象感知微觀粒子之間作用力的存在，并意識到微粒間的作用力存在差異，從而引入化學鍵概念。

2.微觀動畫，學習新知

師（過渡）：微粒間強烈的作用力，英文上稱作“chemical? bond”，怎么翻譯？“化學聯系”或“化學紐帶”？在這兒我們用了一個非常精妙的字——鍵。（出示辭海中對“鍵”的解釋）

師：對于相鄰離子之間的強烈作用力能不能給出更具體的名稱？根據構成的微粒不同，化學鍵分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵，今天我們重點學習離子鍵。

師：離子鍵是如何形成的？我們還是以氯化鈉為例。鈉和氯氣反應生成氯化鈉，在反應過程中氯化鈉的離子鍵是怎么形成的？請大家仔細觀看視頻。

[視頻展示]離子鍵的形成過程。

師：我們看到了什么？讓我們進入微觀世界看看氯化鈉是如何形成的。

[分組討論] 看完視頻后，思考以下幾個問題：

1.鈉原子與氯原子之間的相互作用發生了怎樣的變化？

2.鈉離子與氯離子之間有哪些作用力？

3.無數的鈉離子與氯離子形成后，怎樣構成氯化鈉晶體？

下面以6人為一組進行討論，討論后將答案寫到小白板上，并請小組代表與大家分享各小組的智慧結晶。

[教師展示]氯化鈉模型：空間無限伸展，相鄰陰陽離子之間存在作用力。

[引導小結]離子鍵是一種怎樣的作用力？請用自己的語言表述這個概念。

設計意圖：這一環節是本節課的核心環節，重點理解化學鍵、離子鍵的概念和成因。概念教學是高中化學教學中的一個重要組成部分。以往的概念教學一般采用講授式教學方法，直接告訴學生概念的定義。這樣重知識傳授而輕概念建立的教學不僅枯燥而且不利于學生抽象思維的發展，影響學生化學觀念的形成，造成學生后續學習艱難。可見，課堂需要的是一種創造性生成的教與學。本節課在設計化學鍵概念教學時，先引入英文“chemical bond”，通過對“bond”這個單詞的翻譯從而引出“鍵”的概念，再通過辭海中對“鍵”的解釋讓學生徹底明白化學鍵的定義及作用。在此基礎上，再讓學生給離子之間的作用力起名，“離子鍵”三個字很容易就從學生口中蹦出。化學鍵概念的教學過程是知識的 “生成”過程，而離子鍵概念的引出則是在化學鍵概念基礎上的知識“生長”過程。

在設計離子鍵成因的教學過程中，選用了鈉與氯氣反應的視頻，這段視頻不僅將學生從宏觀現象帶入微觀世界，而且相較于其他視頻的一維結構及一個鈉離子和一個氯離子，它還展示出了氯化鈉晶體模型的三維結構，這樣可以讓學生明白一個鈉離子與周邊多個氯離子之間都存在離子鍵，避免了學生對離子鍵的理解產生偏差。最后，通過小組討論、模型展示，讓學生更深刻地理解離子鍵的定義，認識離子化合物。

3.符號表達，鞏固新知

師：我們了解了氯化鈉中離子鍵的形成過程，那么如何將此過程表達出來呢？

師：可以用原子結構示意圖來表示，還可以更簡單點嗎？

生1：沒必要表示核內質子的情況。

生2：內層電子數的變化也沒有必要表示。

師：我們看看科學家路易斯是怎么解決這個問題的。是什么意思？

師：后來，人們為了美觀，習慣用“Na·”來表示。我們把這種式子稱為電子式。你能否用電子式表示氧原子？

師：離子如何表示呢？離子化合物又如何表示？

[示范幾個陽離子（如鈉離子、鎂離子）的書寫]

總結：

（1）陽離子書寫特點：直接用離子符號表示。

（師生共同討論簡單陰離子的電子式：氯離子、硫離子、氧離子）

（2）陰離子書寫特點：用方括號表明歸屬，右上方標明電荷性質。

[分組討論]完成了原子、離子電子式的書寫，就可以順利表示離子化合物了。根據自由組合的原則，請大家選擇以下一組金屬原子和非金屬原子進行組合，并用電子式表示形成過程。

金屬：Na、Mg。

非金屬：Cl、O、S、F。

（分組競賽，看哪一組寫得又多又快）

設計意圖：通過之前的學習，學生的頭腦中已有一幅從宏觀到微觀、從物質反應到離子鍵的形成的圖像，那么如何準確、簡潔明了地把這幅圖表示出來呢？那就是使用符號。什么樣的符號最合適？從學生已知的原子結構示意圖到科學家的啟示，通過一步步的引導，讓電子式的模樣在學生的頭腦中慢慢形成，達到“名未出，形已現”的效果，學生雖然不知道這個符號的名稱，但已將這個符號的形式想象出來。知識就是這樣一步步地在學生的頭腦中生成和生長的，學生不僅學習了知識而且提高了能力。最后通過師生分析、分組競賽、成果展示等形式訓練電子式的書寫，在活躍的氣氛中學生進一步加深了對離子鍵概念的理解。

4.聯系生活，拓展視野

師：同學們，在自然界中以CO2形式存在的碳含量達上千噸，是現有化石燃料資源含碳量的10倍。因此如何利用CO2已成為世界各國普遍關注的課題之一。近年來，CO2加氫合成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸等有機物成為重點研究課題。在自然界中，綠色植物在陽光的驅動下可以通過光合作用使CO2和水發生反應合成碳水化合物，然而人工模擬光合作用還沒有取得真正的成功。主要原因是CO2的化學惰性，要使CO2活化需要比較高的溫度和適合的催化劑。能在常溫常壓下活化或轉化CO2是科學界夢寐以求的目標。

設計意圖：為了與本節課一開始的干冰升華相呼應，在此選擇了有關二氧化碳應用前景的內容結尾，也為下節課共價鍵的學習埋下伏筆。

四、教學反思

化學學科核心素養較難通過直接傳授的方式獲得提升，需要在各種形式的教學活動中逐漸形成。本節課通過“宏—微—符—宏”的教學主線讓學生自己建構離子鍵概念，學會用化學特有的符號和最簡潔的方式建立起宏觀與微觀之間復雜的內在知識的聯系。本教學設計旨在使學生將認識的角度從宏觀轉向微觀，從感性轉向理性，從現象轉向本質，逐漸將“教師教”轉為“學生學”，真正發展學生的素養與能力。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 陳寅，宋蕊.基于發展學生學科核心素養的化學單元教學設計：以“晶體的結構與性質”為例[J].化學教學，2020（1）：31-36.

[2]? 林美鳳.基于“宏觀—微觀—符號”有機融合的離子鍵教學[J].化學教育，2016（1）：12-15.

（責任編輯 羅 艷）