无机化学教学的导入艺术

2011-09-25 10:50苏芳
大学化学 2011年5期
关键词:杂化构型轨道

苏芳

(济宁学院化学与化工系 山东济宁 273155)

导入教学是教师在课堂教学开始或某个教学活动开始时,引导学生迅速进入学习状态的行为方式,是课堂教学过程的重要环节。虽然导入教学在整个课堂教学中只占很少时间,但是却影响着每堂课的成功与否。导入教学有两个基本要求:一是要激活学生的学习思路,使学生想学、爱学、善学,从而尽快进入最佳的学习状态;二是要满足学生的学习需求,使学生在最佳学习状态中获取学习成果,产生学习的愉悦感[1]。本文根据这两个基本要求,并结合从事无机化学教学的经验,总结了无机化学教学中几种切实可行的导入教学方法,下面通过几个具体教学案例进行介绍。

导入教学艺术没有统一的固定模式,需要教师根据自己教学的个性特点和教学内容的性质灵活创造。

1 矛盾激化式导入

教学案例1:杂化轨道理论

在学习杂化轨道理论之前,学生已经学习了价键理论,能够应用价键理论分析CH4分子的结构。C原子的价电子构型为2s22p2,学生知道要形成4条C—H键,必须进行激发,价电子排布变为2s12p3。这样,C原子的1个2s轨道及3个2p轨道与4个H原子的1s轨道重叠,形成4条C—H σ键。由于2s轨道与2p轨道不仅形状不同,空间取向也不同,所以学生容易得出结论:所形成的4条C—H σ键应是不同的。而众所周知,CH4分子是对称的正四面体结构,4条C—H σ键完全相同。

这种情况会使学生迫切想知道原因。教师可引导学生分析,如何能让本来形态不同的轨道变为形态一致呢?由此引入Pauling的杂化轨道理论。

该教学过程可表示为:

2 障碍式导入

教学案例2:价层电子对互斥理论

在此之前,学生已经学习了杂化轨道理论,可以用来解释分子(或离子)的几何构型。但是对于大多数分子(或离子)来讲,却难以直接确定中心原子的杂化方式(杂化方式一般要由分子或离子的几何构型推测出)。那么,如何才能简单明了地确定分子(或离子)的几何构型呢?

在激起了学生求知的欲望后,可引导学生“换思路”进行分析,强调对称性对分子结构的影响:对称性越高越稳定,故分子趋于形成最对称的结构。这就要求配位原子在中心原子周围采取最对称的分布,从而要求中心原子的价层电子对采取最对称的分布。显然,只要确定了中心原子的价层电子对数,就可以确定分子(或离子)的几何构型。这种判断几何构型的方法称为价层电子对互斥理论。

简短的导入不仅能激起学生的求知欲,同时有助于说明新理论的观点和方法。

3 设疑式导入

教学案例3:离子极化理论

在讲述新课前,可通过如下两个问题设疑:

(1) NaCl,AgCl同为金属氯化物,为什么在水中的溶解性却差异很大?

(2) 为什么用晶格能而不用静电作用力描述离子键的强度?

首先引导学生分析问题(2)。离子键的本质是阴阳离子之间的静电作用,那为什么不能用静电作用力的大小描述离子键的强弱呢?初步分析,可以得到这样一个结论:阴阳离子之间不会是100%的离子键,还存在共价键的成分。那么,共价键又是怎么来的呢?由此可引出离子极化理论。

通过设疑的方式可激发学生的好奇心,也可为学生的学习提供目标,将学生带入最佳的学习状态。

4 推理式导入

教学案例4:硼及其化合物

首先提供给学生3方面信息:

信息一:B原子半径小,电离能大,I1=792.4kJ/mol (共价性)

信息二:B原子的价电子构型为2s22p1,价电子数小于价层轨道数 (缺电子性)

信息三: B—H B—B B—O C—O Si—O

键能(kJ/mol) 389 293 561 358 452 (亲氧性)

由已知的3条信息可推导出硼元素的3大性质:共价性、缺电子性及亲氧性。这样将繁多的内容归纳为硼的3大性质来讲述,更能体现结构对于性质的决定作用,使学生的学习思路更清晰,从而不再感到元素化学“枯燥乏味”。

5 兴趣激发式导入

“多而杂”是元素化合物部分的显著特点。在学习过程中,学生常常感到“看懂不难,掌握不易”。因此,元素化合物教学重在培养学生的学习兴趣,所以导入教学的重要性就更加明显了。

在学习每一族新元素之前,可对该族每一成员进行介绍。介绍的内容可以是与日常生活息息相关的或是学生感兴趣的,这样有助于激发学生的学习兴趣,顺利进行每堂课内容的导入。

教学案例5:铁系元素

以铁元素为例,可作如下介绍:

① 人们对铁最早的认识来自陨石。陨石中铁单质含量可达90%以上;古代多用这种陨石来铸造宝剑,可“削铁如泥,吹毛即断”。事实上是因为陨石中除含有铁外,还含有其他金属,用现在的概念来说就是合金,所以才具有很高的硬度。

② 植物的叶子多是绿色的,而动物的血液多是红色的。原因在于植物叶子多含叶绿素,而动物的血液中多含血红素。这两种重要的生命色素都是以卟啉环为配体体形成的配合物,不同之处在于前者是镁的配合物,而后者是铁的配合物,即血红蛋白,它是体内运载氧的工具。

③ 我们平时用到的蓝黑墨水就是利用了绿钒(FeSO4·7H2O)与鞣酸反应的产物制得。

④ 桃汁中含有高价铁,若衣服上染上了桃渍,可用草酸除去。

6 结语

导入教学是为了激发学生的学习热情和需求,促使学生独立思考,自主建构学习的意义和价值;教师只有会导善导,才能帮助学生尽快进入最佳学习状态,优化学习过程。所以教师要不断学习,增强自身的教学功力,充分发挥导入教学艺术的魅力。

参 考 文 献

[1] 吴松年.有效教学艺术.北京:教育科学出版社,2008

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