《物质结构与性质》模块的教学方法探析

崔运成 白映雪

【摘要】新课程实施以来，开发课程资源，提高教学效率受到教育工作者的普遍关注，通过课堂观察和教育研究，本文对如何提高《物质结构与性质》模块教学效率以及调动学生学习和课堂参与的积极性做出深入探讨，顺应学生的认知特点。

【关键词】物质结构与性质 高中化学 教学方法

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）11-0163-02

《物质结构与性质》模块是高中化學教材选修模块之一，通过电子、原子、分子等微观粒子的状态及排布来揭示化学物质的微观构成。[1]物质的微观结构决定了宏观性质，根据宏观性质又可以进一步推断物质的微观构成，这种由结构与性质体现的化学学科思想是贯穿整个模块内容的线索，也是进行教学设计的核心思想。[2]本模块从物质构成的角度深化了必修模块的内容，可以使学生已有的认知水平、化学思维能力和实验探究能力得到进一步提高，还与大学化学的学习有很多知识与技能的衔接。然而，在对高中化学必修和选修课程模块的学习情况调查中表明，多数的学生认为物质结构与性质模块最难掌握，物质的性质规律不易于理解，空间立体模型难于建构，因此选择适当的教学方法，做到使微观内容宏观化，抽象内容具体化，对于学生的认知具有重要意义。

一、物质结构与性质模块教材内容特点分析

物质结构与性质模块中的内容都是以微观世界中的基本结构为立足点，因此有很多结构性的微观概念和理论，具有理论性强，结构严密的特点。[3]布鲁纳认为：只有掌握了学科的基本结构即基本原理，才能深刻地理解这门学科；只有把具体的事物放到知识结构里，才容易记忆和便于运用；物质的结构与性质是研究化学物质及化学变化的基础，是化学学科领域里的基本单元。原子结构中电子的排布、电子云的分布，分子结构中原子轨道的杂化以及晶体中粒子的空间排布等内容都是从微观的领域来分析物质结构与性质的差异，微观世界的不易于观察决定了模块内容的抽象性。教材中的很多概念和理论都是抽象的，不易于理解的，对学生的学习造成困扰，如电子云、原子轨道、分子构型、以及电子气理论等。因此该模块的学习不仅对学生的空间想象能力具有一定的要求，更要求教师充分的发挥课堂组织者的作用，选择适当的教学方法使抽象的概念理论转化为直观的易于观察和理解的现实模型，帮助学生构筑起立体的空间结构。

表1-2-1教材内容分析

二、教学手段在物质结构与性质模块中的应用

1.恰当结合图表

图表分析法可以将复杂的元素性质和所学的内容以有规律的图形及表格的形式表现出来，使教学内容系统化条理化，便于分析和掌握。在本模块的学习中图表不仅可以用来分析具体化学物质的性质，使教师的教学内容更加明了、直观，还可以用来分析物质的性质变化规律，使其一目了然，易于学生理解和接受。如在共价键的学习过程中需要学生掌握共价键的键长、键能以及稳定性之间的关系，单一的讲授可能会使学生的记忆不够深刻，从而导致一段时间后知识点的淡忘和混淆，如果采用表格对比分析不仅可以直观的表现出三者之间的关系，还可以使教师的授课内容更具有说服力，强化学生的理解与记忆。教师可以根据教学内容需要灵活设计表格的内容和形式，将几种常见化学键的键长和键能归纳到一张表中，使要体现的教学内容一目了然，如表1，化学键的键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。在学习元素电负性变化规律时，为了使同周期和同主族元素性质变化规律展现的更加直观，可以运用图表来代替数字及文字叙述，一般来说，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，如图2，从而形象的展现了元素电负性的变化规律。此外，还应遵循教师主导学生主体的教育理念，让学生主动学习，自主探究，增强学生在课堂中的参与度。

表1

稳定性：N≡N>C≡C>C=C>C—C>Cl—Cl>Br—Br

图2

2.巧妙运用模型

由于物质结构与性质模块的微观概念及原理有较强的理论性和抽象性，因此对于不同内容的掌握要求学生具有相应的空间想象力来建构物质的空间结构及粒子的运动状态，这就会给学生造成思维和认知方面的困扰。这时教师应该充分发挥引导者的作用，选择适当的教学方法，通过现实的立体结构模型将所要掌握的分子、离子等空间结构及状态展现出来，化抽象的空间概念为现实的立体结构，从而使讲授的内容更加直观，拉近学生与化学世界的距离，提高学生的化学学习兴趣，打破部分学生对于结构化学难于理解的恐惧。如在进行分子的立体构型这一课时的教学时，学生需要掌握常见分子的VSEPR模型和立体构型，这时教师可以充分的利用课程资源，用现实的立体结构展示出微观的分子构型，通过给学生带来现实的视觉冲击强化对于空间结构的理解和记忆。学习晶胞这部分内容时，既需要学生掌握晶胞的基本概念及能够描述晶体结构的基本单元，还需要掌握一个晶胞中的原子个数的计算方法。以铜晶体为例，从晶体中取出一个基本单元，如图4，可以看到一个晶胞模型中共有14个原子，但是理论上一个晶胞中只有4个铜原子，通过观察模型可以分析得到：晶胞的顶角原子是由8个晶胞所共用的，晶胞棱上的原子是由4个晶胞共用的，晶胞面上的原子是由2个晶胞共用的，而一个铜晶胞顶角有8个原子，面上有6个原子，通过计算：8×1/8+6×1/2=4可以得出一个铜晶胞中有4个铜原子。模型的运用可以使抽象的微观世界转化为具体的现实结构，降低模块的学习难度，顺应了学生的认知特点。

图4

3.应用实验探究

化学是一门以实验为基础的学科，化学的学习离不开实验，化学物质的性质和用途都是通过不断地实验探究分析得出的。要使学生深刻的理解物质的化学性质最直接有效的方式就是进行实验探究。通过实验可以使学生近距离观察化学变化，既能加深学生对物质性质变化规律的理解，又能加强学生对知识点的记忆。对于物质结构与性质模块的学习，实验在理解化学变化及物质化学性质中的作用不容忽视，如在配合物理论的学习中，既要求学生理解配位键和配合物的相关概念，还要掌握常见的配离子及其颜色。以二价铜离子的配合物为例，教师演示实验，学生观察现象，向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，形成蓝色沉淀，继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，加入极性较小的溶剂，析出深蓝色的晶体。分析实验过程得出结论，蓝色沉淀为Cu（OH）2，继续滴加氨水得到的深蓝色物质为[Cu（NH3）4]2+配离子。

4.运用现代教育技术

多媒体不仅可以用于必修模块中习题和实验的教学，对于物质结构与性质模块的作用同样不容忽视。通过多媒体技术可以将微观的不易于观察的状态和过程以直观的方式呈现出来，使许多抽象的难于理解的内容变得形象化、具体化，有助于学生将课程内容转化为自己的知识结构，对于物质结构与性质模块的学习尤为重要。本模块主要讲述微观领域中物质的性质结构和运动状态，如果仅靠学生的理解和想象去建构微观世界，其结果很可能会偏离事实，给学生带来认知上的偏差。多媒体可以将微观的结构和状态以动态直观的形式呈现出来。在电子云的学习过程中，需要学生掌握电子在原子核外运动状态以及s轨道、p轨道的电子云轮廓图，这一系列的动态过程如果单凭静态的平面图形来展示，可能无法达到预期的演示效果。此外还有很多理论，如：共价键的形成、杂化轨道理论、电子气理论以及分子极性的分析等抽象概念都需要借助多媒体的动态呈现来强化学生的理解和认知。

总之，物质结构与性质模块是普通高中新课程中的重要选修模块，对于学生认知的发展以及化学思维的形成具有深远影响，不断开发课程资源，在教学设计中更多考虑模型、实验、多媒体等要素，对课程的有效实施具有重要意义。在教学过程中运用适当的教学手段提高教学效率，不仅可以使学生深层次理解必修模块的内容，更可以全面培养学生的化学科学素养和独立分析解决问题的能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003

[2]方婷.《物质结构与性质》模块的几点教学体会[J].新课程（中学），3013，（4）：38

[3]张月霞，龚正元.浅谈《物质结构与性质》模块的教学策略[J].中小学教育研究，2013，（9）：37-40

作者简介：

崔运成，男，汉族，内蒙古兴安盟人，教授，理学学士， 研究方向：学科教学（化学）。