活用模型提高化学教学的趣味性和有效性

陈文珍

【摘 要】由于初高中化学知识的差异以及高中化学课时少进度快的缘故，许多学生失去对化学学习的兴趣。笔者发现，实体模型教学让知识深入浅出，学生能够在课堂有限的时间里理解化学概念，甚至触类旁通，灵活运用，活用实体模型，能有效地提高化学教学的趣味性和有效性。

【关键词】化学教学    实体模型    有效性     趣味性

化学是一门基础性、创造性和实用性的学科，是一门研究物质组成、结构、性质和变化规律的科学，并且是许多研究领域的重要基础，如制药、石油、橡胶、造纸、钢铁、食品、纺织等。我们国家化学教育的启蒙是在初中，紧紧围绕着化学的实用性，每一块知识都与生活紧密相连，浅显易懂，且生动有趣，如氧气和氮气的用途教学;二氧化碳不支持燃烧;溶液的酸碱性测定等。教学中都主要以形象思维为主，从身边熟悉的事物、常见的自然现象入手和课堂演示实验现象建立化学概念和理论，所以很多初中学生非常喜欢化学。而到了高中，若是去问学生喜欢哪门学科，会发现极少学生喜欢化学。为什么呢？他们会说：“化学是理科中的文科”“化学难学，不好记”……造成学生这样的误解，笔者认为原因主要有三点：一是高中化学概念抽象，内涵深，联系广，不易理解;二是高中教学进度快，开着快车进高三;三是来自学生自身学习态度的问题。原因一和原因二就形成了一个矛盾，而原因三就成了结果。那么有什么办法缓解这种状况呢？在一轮教学以后，笔者就发现学生偏爱生物、物理多过化学，无论是平时的精力投入还是最终的高考报志愿。于是，就如何提高高中化学教学的趣味性和有效性就成了教学设计中的主要目标。而在这两年对高一和高二的教学中，笔者体会到，一定要重视学生的认知心理以及学生的学习热情。在学习化学基础知识或是抽象理论的时候，尽可能从“易”“趣”创设教学情境，慢慢引导，逐一攻破教学难点，学会用化学的眼光和思维去审视我们赖以生存的世界，抓住化学那多样复杂现象背后的本质，可取得较好的教学效果。这就像远征者，要想到达目的地，除了徒步，还可借助于交通工具，这种交通工具称之为“模型”。

模型，是通过主观意识借助实体或者虚拟表现、构成客观阐述形态、结构的一种表达目的的物件。模型构成形式可分为实体模型及虚拟模型。实体模型拥有体积及重量的物理形成概念实体物件，虚拟模型是用电子数据通过数字表现形式构成的形体以及其他实效性表现，如“概念”“假说”“理论”等。宏观与微观的紧密联系是化学学科特有的思维方式。离开这个点，就不是化学了。建立微粒观，建立对微观世界的想象力在学习化学中最必不可少的，微观决定宏观，结构决定性质，性质决定用途。而实体模型在学生认识微观世界的感知中起到了“百闻不如一见”的效果，而笔者课堂中呈现的实体模型不止局限于实验里原本准备的，还包括学生动手制造的。在过去的两年工作中，实体模型教学贯穿着整个教学过程，而学生的学习热情更证实了这种做法是值得继续沿用并不断完善。

一、实体模型在教学中运用的若干实例（普通高中标准实验教科书·苏教版）

（一）《化学1》

高炉炼铁、印刷电路板、接触法制硫酸、工业制备硝酸这几块知识涉及工业，学生平时生活中几乎与工业绝缘，对工业非常陌生，甚至在面对工业流程题型时也是茫然不知所措，得分率很低。在这些知识的教学时，笔者展示了炼铁高炉剖面模型、电路板、氨合成塔模型、硫酸接触室模型、沸腾焙烧炉模型等化工生产中的工业流程模型以及生产设备模型，立马吸引学生的注意力，模型中鲜明的配色更是对视觉的冲击。如炼铁高炉剖面模型的那抹橙红色，立马化身为“高温”，学生对这一反应条件牢记心中。硫酸接触室剖面模型，让学生明白热交换原理的来龙去脉，而不像以往教师对着教材配图讲述，学生当成故事来听，听完也就忘记了，课堂效率很低，简单的工业制硫酸知识经常要花足足一堂课的时间。事实证明工业的这些模型让晦涩的理论与“陌生的”实际相结合，直观性强，有助于学生理解工艺流程、主要设备、生产原理等诸知识。

（二）《化学2》

在“元素周期表”的教学中，让学生自制“模型”———纸牌，来追寻门捷列夫探索元素周期律和元素周期表的足迹。具体的方法是：剪好相同形状的纸牌36张，在上面标上每个元素符号、元素名称、原子序数、原子结构示意图，然后按核电荷数递增的顺序从左到右排列;原子核外电子层数相同的元素排在同一横行;原子核外最外层电子数相同的元素排在同一纵列。看似简单的制作，但却让学生亲自体会如何编排元素周期表，同时也培养了学生独立思考问题的能力和创造能力。

（三）《物质结构与性质》

1. 金属晶体是金属原子在三维空间按一定的规律堆积而成的，金属的基本堆积方式教材介绍了4种，分别是简单立方（钋型）、体心立方（钾型）、面心立方（铜型）和六方（镁型）。授课时教师大都是用图解或是利用多媒体动画来展示其堆积原理，而在此课之前，或是其他学科学习中，学生很少接触球体的堆积方式和具体物件，因此该课按传统来上会显得枯燥乏味且学生理解有一定的难度。这堂课笔者以乒乓球为教学工具，利用课前预习让学生利用白色、橙色乒乓球、502胶制作了二维平面的两种排列方式，以及7个球的正六边形、三个球的三角形等半成品。在教学环节中，根据学生的认知心理，遵循知识构建的顺序，先讨论二堆平面的排列方式，再研究三维空间的堆积方式，步步推进，并且每一个环节由学生动手参与、小组讨论完成，教师只设计问题和矛盾，引导学生自主发现，解决，得出结论，大大调动了学生的学习激情，在一定程度上也培养了他们的空间想象力以及探究精神。

2. 原子轨道和杂化轨道是两个极其重要的概念，是分子空间构型知识的基石，也贯穿着整个有机化学课程，但学生普遍反映无法理解杂化轨道空间伸展方向，难想象杂化轨道与不参与杂化的轨道的位置关系。于是笔者课前让学生分组准备了4个已打好气的气球，在课堂上来模拟杂化轨道的空间构型，并在此基础上展示电子云杂化轨道模型，让学生形成较为直观的形象，轻易理解并掌握了，为理解单、双键的形成过程和分子空间构型打下基础。

（四）《有机化学基础》

在有机化学学习中，有部分同学被有机物的结构式、结构简式的书写以及各式各样的分子空间结构弄得焦头烂额，若最基础的结构式都不能掌握，更别说学习其他的知识点了。若将分子模型贯穿每堂有机教学课堂，甚至让学生自己拼接分子球棍模型，就能很好地解决这些问题。例如“甲烷的二氯取代物只有一种”这一知识点，任凭教师如何口述讲解，始终有大批学生搞不清状况，但若是展示出甲烷以及二氯甲烷的球棍模型，让学生自行观察、分析，那答案就呼之欲出。又如甲烷的取代反应，乙烯的加成反应，让学生自己进行球棍模型的拆、装，感受反应过程中结构的变化等。分子实体模型教学不仅让学生充分感受碳链结构的多样性，建立良好的空间感，深化对同分异构体的理解，甚至可以很好地帮助学生理解有机反应机理，以及轻松解决分子共线、共面的题型。

二、实体模型教学的注意点

在教学中活用直观的实体模型方式，让学生知晓模型、自制模型、运用模型，可以克服知识建构过程中的认知障碍，在感性上理解、通透知识，并且还能培养学生的学习兴趣和动手操作能力。但实体模型是对研究对象的一种简化描述，大多数实体模型与研究对象有一定的相似性，并不是等同，故一定不能从实体模型得到的信息简单地外推到研究对象，要分析研究对象的“真面目”。如金属晶体堆积中，每个金属原子实际并非是一个个圆球;电子云模型的应用，不能认为电子只在模型所确定的空间区域内运动;在球棍模型应用上，防止学生身上出现“碳原子是黑色大球，氢原子是白色小球，氧原子是红色第二大球”这样的笑话，也要注意球之间的棍不能代表分子中真实的键长，并且棍在分子中也不是真实地存在着;乙烯、乙炔球棍模型中的碳碳双键、碳碳叁键都是用相同的可弯曲的“棍”组成，可实际上它们其中一个是σ键，其余都是π键，它们的键长、键能是不同的;同时避免出现定势思维，现在有些新题中给出的图形中单线即可代表单键，也可以是双键，此时要根据共价键的饱和性来解题。

三、结束语

由于实体模型与研究对象之间的差异性，在实际教学过程中，教师既要充分挖掘模型教学的闪光点，善于利用模型帮助学生启发、理解概念、理论，在知识的海洋中达到“殊途同归”的效果，又要注意模型与研究对象之间的不同，防止受实体模型的束缚，造成学生认知的误区。

随着新课程教育改革的进一步深入，建立高效课堂、提高学习效率受到了教育研究专家和教师的广泛重视。实体模型教学让知识深入浅出，学生能够在课堂有限的时间里理解化学概念，甚至触类旁通，灵活运用。活用实体模型，能有效地提高化学教学的趣味性和有效性。

【参考文献】

[1]姚荣胜.如何加强高中化学教学和学习[J].小作家选刊（教学交流），2013（01）.

[2]黄土寿.对初高中化学教学链接的思考[J].东方青年教师，2013（24）.

[3]刘豫东.中学化学教学中模型方法的研究[D].济南：山东师范大学，2004.