重视单元教学分析实现知识体系有效建构——以苏教版必修2专题一“物质结构”部分的教学为例<br/>

重视单元教学分析实现知识体系有效建构——以苏教版必修2专题一“物质结构”部分的教学为例

2011-01-08潘家永

化学教与学 2011年8期

关键词：化学键作用力晶体结构

潘家永

（江苏省连云港高级中学江苏连云港 222000）

重视单元教学分析实现知识体系有效建构
——以苏教版必修2专题一“物质结构”部分的教学为例

潘家永

（江苏省连云港高级中学江苏连云港 222000）

一、问题的提出

单元教学法，是指教师依据课程标准，以教材为基础，按照知识的逻辑顺序和学生的认知特点，将教学内容重新剖析和分解，将专题中所包含的零散知识进行重组和规整，建立起一个个相对独立却又有一定内在联系的教学单元。这样可以有效地解决教材的内容混杂、逻辑性不足等问题；同时，教师可以灵活地安排教学计划，充分地利用诸多教学手段，提高课堂教学效率。

苏教版必修2第一专题《微观结构与物质的多样性》在不同的层次介绍了物质的组成和结构，包括化学键、分子间作用力、同素异形现象、同分异构现象和晶体结构等。这些内容引导学生从不同的层面和视角去研究物质，有助于培养学生的思维深刻性和严谨性。而我们在以往教学中经常会发现学生对物质结构的理解比较混乱，对相关概念的认知模糊不清，其原因就是学生没有建立起物质结构的层次性和统一性，不清楚哪些微粒之间存在何种作用力。因此通过对教学内容的分析，笔者认为物质结构部分的内容宜采用专题教学，帮助学生明晰物质结构的层次性并体会物质世界的多样性。

二、本专题的教学策略

1.关注学科知识的内在逻辑性和层次性

通过对本专题内容的研读，我们发现教材基本上是按照由低层次到高层次这一顺序进行知识演绎的。教材首先介绍了原子结构，在学生初中阶段对原子结构的认知基础上，引导学生关注原子核外电子的排布规律；接着教材将视野扩展，介绍了原子是如何相互结合成分子的，即化学键的内容；继而教材介绍了分子如何构成宏观物质，即晶体结构的内容；最后通过不同层次的微粒间的作用，体会物质世界的多样性及其原因。据此笔者在教学时，把教学内容规整为三个单元（见图1）：第一单元是原子结构，包括原子核外电子排布，原子结构示意图，核素与同位素的概念等，其中原子结构示意图和核素、同位素的概念是学生在初中和高一上学期学习过的内容，这里考虑到它们也是原子结构知识的一部分，所以引导学生对这部分内容进行再复习；第二单元是化学键部分的内容，包括离子键和共价键，是学生在了解原子（或离子）结构的基础上，关注原子（或离子）之间的作用力和结合方式；第三单元是物质结构的多样性，物质世界之所以丰富多彩，有以下几个方面的因素：晶体结构的多样性（包括离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体）、同素异形现象和同分异构现象的普遍存在。

图1

笔者教学中对教材顺序做了调整，一是把分子间作用力调整到了晶体结构这部分中来。在学习分子晶体的时候介绍分子间作用力，将“分子晶体”作为“分子间作用力”的载体，比如介绍干冰晶体时，让学生了解相邻的CO2分子之间是通过分子间作用力结合成分子晶体的，而一个CO2分子是由一个C原子和两个O原子通过共价键相结合而形成的，这样可以让学生更加明晰物质结构的层次性。第二，笔者将晶体结构调整到同素异形现象和同分异构现象之前，这样一方面使得教学的逻辑性更强，另外也凸显出了晶体结构知识的重要性。

2.注重问题引导和学生内隐思维的外显

物质结构的内容比较抽象、晦涩并且难以描述，学生往往会根据固有的经验或想法去思考问题，因而会在头脑中留下一些错误的观念或模型。在教学中，教师要善于分析学生的隐性思维，并通过语言描述、问题回答或动手操作（如搭建或画出模型）等方法引导其暴露自己的内隐思维。在问题串的引领下，使学生对问题的思考和解答进行自我检验并矫正原先的认知偏差，对原先的知识体系进行重构。

3.抓住典型物质，以点带面分析一类物质

由于物质的多样性，我们不能对各种物质的结构都有所了解和介绍。但由于物质构成的规律性，我们可以选取一些代表物着重介绍，然后以点带面地去分析一类物质。比如介绍离子晶体时，我们可以NaCl为对象去分析；介绍分子晶体时，可以干冰和碘单质为例分析其中的共价键和分子间作用力；介绍原子晶体时，我们可以着重观察金刚石的结构模型，分析其结构特点。并引导学生将金刚石结构中的碳原子换成硅原子，则为晶体硅；如果在两个相邻的硅原子之间插入一个氧原子，则得到二氧化硅晶体，它们同样是原子晶体。这样举一反三，拓展了学生的视野。

三、单元教学法的课堂实践

笔者根据单元教学的思想，对必修2“物质结构”这部分内容进行了如下的教学实践，取得了较好的教学效果。

1.第一单元——原子结构的教学

在引导学生复习原子结构和核素、同位素的基础上，通过画出1－18号元素的原子结构示意图，引导学生归纳原子核外电子排布的几条规律。

2.第二单元——化学键的教学

教师可以先设计问题：目前已经发现的元素只有一百多种，这仅有的一百多种元素是如何形成我们丰富多彩的物质世界的？原子是如何构成分子的？教师要注重引导学生从原子的核外电子排布尤其是最外层电子排布，引入原子之间相互结合的方式，即原子间的作用力——化学键。

（1）以NaCl的形成为例，介绍离子化合物的形成过程。

画出Na原子和Cl原子的结构示意图，探讨离子键的形成方式：活泼金属失电子、活泼非金属得电子，形成的阴阳离子通过静电作用相结合；总结常见的离子化合物：大多数盐、金属氧化物和强碱；教师接着设置问题，离子化合物中是否一定含金属元素，引起学生对铵盐的关注。

（2）电子式

用原子结构示意图的方式表示NaCl的形成过程较为复杂，从而有必要引入电子式这一化学语言。在教学中，教师可以将电子式的书写设计为循序渐进的3个层次：原子的电子式、离子（阳离子和阴离子）的电子式和离子化合物的电子式，从而帮助学生掌握电子式的书写。

（3）共价键

在学习NaCl中化学键的基础上，教师可设置问题：如果形成化合物的两种元素都是非金属元素，如何形成化学键？进而以HCl的形成为例，介绍共价键的形成，讨论什么样的元素的原子之间通过共价键结合，并学习共价分子电子式和结构式的书写。为了加深学生对物质结构的理解，教师可以给出一些化合物如 Na2S、H2S、NaOH、NH4Cl等，请学生判断其中的化学键类型并讨论：离子化合物一定含有离子键，可能含共价键；共价化合物只含共价键，不含离子键。

（4）化学键

在离子键和共价键的基础上，可以进入化学键的教学。应明确稀有气体是单原子分子，其中不含有化学键。教师可以以H2与Cl2的反应为例分析化学反应的实质：反应物中化学键断裂，形成生成物中新的化学键。学生在初中时候了解到化学反应的实质是有新物质生成，此处从化学键的角度来理解化学反应，是学生认知水平的深化。

3.第三单元——物质世界多样性的教学

物质世界多样性的原因有很多，比如晶体结构的多样性、同素异形现象、有机物的同分异构现象等等。

（1）晶体结构的多样性

教师可以首先和学生明确晶体结构的研究层次：晶体结构是考虑微粒如何构成宏观物质的。比如研究干冰，如果研究的是C原子和O原子如何结合成CO2分子的，这是属于化学键的内容；如果研究CO2分子之间如何结合成干冰，则是属于晶体结构的内容。

在学习离子晶体、分子晶体和原子晶体时，要抓住典型物质，学会观察这些晶体的微观结构，并设置问题促使学生的思考和隐性思维的外显。如：NaCl晶体结构中是否存在NaCl分子？NaCl固体是否导电？NaCl固体在熔融或者溶于水的时候为何能导电？此时化学键发生什么变化？干冰晶体中，CO2分子之间存在着何种作用力？CO2分子内部，C和O原子间存在何种作用力？干冰升华时，克服何种作用力？共价键是否发生变化？类似的，可以再进行拓展：HCl、H2SO4、乙醇、蔗糖都是分子晶体，它们溶于水哪些要克服分子间作用力，哪些要破坏共价键？Si与C在同一族，SiO2的结构是否与CO2相似，是否属于分子晶体？观察SiO2的微观结构，其中是否存在分子？其中存在何种作用力？SiO2熔化时，破坏什么作用力？为何干冰熔点低于SiO2？

在系统学习完各种晶体类型后，教师可以通过表格的形式对比各种晶体。

（2）有机物的同分异构现象

高中阶段系统学习有机物是在专题三“有机化合物的获得与应用”中，教师在教学中可充分利用结构模型以降低教学难度，通过展示正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的球棍模型，判断出它们之间的同分异构关系，至于同分异构体的书写，此处不应做要求。

（3）同素异形现象

学生在初中时已经对同素异形现象有所了解，比如金刚石和石墨、氧气和臭氧、红磷和白磷等等，课本上作为拓展介绍了C的另两种同素异形体：纳米碳管和足球烯。同素异形体的知识较为简单，在教学中关键要能使学生体会到同素异形现象的存在是物质世界多样性的原因之一。