化學(xué)原理的學(xué)習(xí)模型構(gòu)建

1、化學(xué)原理的學(xué)習(xí)模型構(gòu)建梁凌志1 林海斌21.浙江省新河中學(xué)，浙江臺(tái)州 317502；2.浙江溫嶺溫中雙語(yǔ)學(xué)校，浙江臺(tái)州 317500 摘要：化學(xué)原理是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容之一，與學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)能力密切相關(guān)。本文通過(guò)分析化學(xué)原理學(xué)習(xí)的思維方法，構(gòu)建化學(xué)原理學(xué)習(xí)過(guò)程和教學(xué)過(guò)程的模型，并闡述相應(yīng)的教學(xué)策略。 關(guān)鍵詞：化學(xué)原理；模型；學(xué)習(xí)；教學(xué)微觀結(jié)構(gòu)宏觀規(guī)律近代原子結(jié)構(gòu)理論化學(xué)鍵與分子的構(gòu)型晶體結(jié)構(gòu)及其基本類型有機(jī)化合物和高分子的結(jié)構(gòu)分散體系溶液和膠體質(zhì)量守恒定律阿伏加德羅定律能的轉(zhuǎn)化守恒定律化學(xué)反應(yīng)速度的影響平衡移動(dòng)的勒夏特列原理化學(xué)反應(yīng)類型與規(guī)律元素周期律物質(zhì)的性質(zhì)和變化元素化合物知識(shí)決定反映

2、歸納演繹圖1 中學(xué)化學(xué)的基本原理化學(xué)基本原理 化學(xué)原理是指運(yùn)用化學(xué)概念作出的基本判斷和推理，化學(xué)的基本定律、基本規(guī)律和基本觀點(diǎn)都屬于化學(xué)原理，也稱為化學(xué)基本理論。它們反映了自然界中的現(xiàn)象、過(guò)程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。中學(xué)化學(xué)基本原理可分為微觀結(jié)構(gòu)和宏觀規(guī)律兩方面（圖1），它們是相互聯(lián)系的。由圖1可知，化學(xué)基本原理和元素化合物知識(shí)構(gòu)成了中學(xué)化學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容，它們之間緊密聯(lián)系、協(xié)同促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展。在教學(xué)中，基本原理起著貫通元素化合物知識(shí)，激活思路，理解本質(zhì)的主導(dǎo)作用?；驹淼膶W(xué)習(xí)會(huì)加深對(duì)元素化合物知識(shí)

3、的理解，使其系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)知識(shí)的聯(lián)想、遷移和應(yīng)用?；瘜W(xué)原理是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物；從化學(xué)原理出發(fā)，又可以推演出各種具體的判斷、命題和指導(dǎo)化學(xué)實(shí)踐的規(guī)則。由此可見，學(xué)生抽象思維能力的形成和發(fā)展，分析解答化學(xué)問(wèn)題能力的提高，辯證唯物主義思想和科學(xué)方法的形成，都與化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)密切相關(guān)。一、原理學(xué)習(xí)的思維方法 化學(xué)原理的學(xué)習(xí)是雖然不像化學(xué)史上建立化學(xué)基本原理那樣曲折漫長(zhǎng)，但也是極其復(fù)雜的，學(xué)生需要在一定知識(shí)背景的指導(dǎo)下，對(duì)感性認(rèn)識(shí)進(jìn)行思維加工，其常用方法有： 1、歸納 歸納是指從眾多的結(jié)果或結(jié)論中分析、概括而總結(jié)出化學(xué)原理的方法，分為實(shí)驗(yàn)歸納和理論歸納。實(shí)驗(yàn)歸納是指直接從

4、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、概括而總結(jié)出化學(xué)原理，如某一化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的條件、濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氣體的實(shí)驗(yàn)定律等；而理論歸納是利用已有的化學(xué)基本概念和原理，經(jīng)歸納、推理得出更普遍的化學(xué)原理，如化學(xué)反應(yīng)中的能量守恒、由三大氣體實(shí)驗(yàn)定律得出理想氣體狀態(tài)方程等。 2、演繹玻意耳定律： T為恒量時(shí)，pV=C1蓋·呂薩克定律： p為恒量時(shí)，V/T=C2查理定律： V為恒量時(shí)，p/T=C3理想氣體狀態(tài)方程pV/T=C實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者事實(shí)圖2 理想氣體定律學(xué)習(xí)中的歸納和演繹事實(shí)原理原理歸納演繹歸納演繹歸納演繹歸納演繹歸納演繹歸納演繹 演繹就是利用較一般的化學(xué)原理，經(jīng)演繹推理，推導(dǎo)出特殊

5、的化學(xué)原理的思維方法。如學(xué)習(xí)理想氣體實(shí)驗(yàn)定律，即可以采用上述的歸納法，也可以采用演繹法。 3、類比 類比是根據(jù)兩個(gè)對(duì)象在某些屬性上的相似而推出它們?cè)诹硪粚傩陨弦部赡芟嗨频囊环N推理形式。類比是科學(xué)研究和學(xué)習(xí)中的重要方法。在科學(xué)發(fā)展的歷史上，許多科學(xué)家說(shuō)的提出都采用了類比的方法，如原子模型結(jié)構(gòu)中，道爾頓原子模型類比實(shí)心球，湯姆生原子模型類比棗糕、布丁、西瓜，盧瑟福原子模型類比太陽(yáng)系等等。實(shí)際上，化學(xué)中還經(jīng)常使用“模型化”的類比方法，如晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)、原子核結(jié)構(gòu)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)等，有的采用了物化了的模型，有的則采用了抽象形態(tài)的理論模型，這些模型實(shí)際上屬于化學(xué)原理，在形成過(guò)程中包含著類

6、比的思想。 二、學(xué)教過(guò)程的模型構(gòu)建 具體的化學(xué)原理學(xué)習(xí)過(guò)程十分復(fù)雜，教學(xué)模式也不是唯一、固定的，它往往隨教學(xué)體系和內(nèi)容、學(xué)生年齡和學(xué)習(xí)能力、教師教學(xué)風(fēng)格及教學(xué)資源的變化而變化。通過(guò)分析相關(guān)課例，發(fā)現(xiàn)化學(xué)原理的有其一般過(guò)程和共同特征。 1、學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建 通過(guò)課例（表1）分析，形成化學(xué)原理的學(xué)習(xí)過(guò)程模型（圖3）。表1 “離子晶體、分子晶體和原子晶體”教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程活動(dòng)內(nèi)容生活引入、感性體驗(yàn)由生活中常見的固態(tài)純凈物有規(guī)則的幾何外形，引出晶體概念。分析模型、小結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)比晶體模型、分析結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)小結(jié)構(gòu)成晶體的微粒以及微粒間的作用力。動(dòng)畫模擬、小結(jié)物性模擬不同類型晶體沸點(diǎn)和硬度差異，比較不同晶體的

7、物理性質(zhì)差異。歸納原理、思考擴(kuò)展列表總結(jié)離子晶體、分子晶體、原子晶體，在思考題基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。應(yīng)用原理、判斷晶體應(yīng)用原理演繹出晶體分類方法，并進(jìn)行判斷訓(xùn)練?？偨Y(jié)規(guī)律、深化原理小結(jié)物理性質(zhì)變化規(guī)律，深化晶體結(jié)構(gòu)對(duì)物理性質(zhì)的決定作用。事實(shí)情景感性分析理性綜合形成原理應(yīng)用反饋深化完善感知體驗(yàn)分析總結(jié)歸納綜合創(chuàng)設(shè)情境分析事實(shí)總結(jié)規(guī)律演繹推理分析綜合應(yīng)用原理深化原理理解描述形成原理a.學(xué)習(xí)過(guò)程模型b.思維過(guò)程模型c.教學(xué)過(guò)程模型圖3 化學(xué)原理學(xué)教過(guò)程模型 2、學(xué)教模型的例析 根據(jù)化學(xué)原理學(xué)教過(guò)程模型設(shè)計(jì)“鹽類的水解”（表2）。表2 “鹽類的水解”教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程活動(dòng)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境引入實(shí)驗(yàn)情境：從NaC

8、l、NH4Cl、CH3COONa的水溶液是否都呈中性？實(shí)驗(yàn)：用pH試紙測(cè)試NaCl、NH4Cl、CH3COONa水溶液的酸堿性。獨(dú)立探究共同分析書寫：化學(xué)方程式和電離方程式。分析：溶液酸堿性不同的原因。導(dǎo)出概念發(fā)現(xiàn)規(guī)律歸納：鹽類水解的概念與實(shí)質(zhì)，并與中和反應(yīng)作比較。問(wèn)題：是不是所有的鹽都能水解？應(yīng)用規(guī)律練習(xí)鞏固總結(jié)：能夠發(fā)生水解的陽(yáng)離子和陰離子。鞏固：鹽類水解的概念和規(guī)律，鹽類水解的離子方程式。分析因素完善原理分析：鹽類水解的內(nèi)因和外因，理解同離子效應(yīng)。深化：鹽類水解平衡原理。應(yīng)用原理解決問(wèn)題應(yīng)用：應(yīng)用水解平衡原理，解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。問(wèn)題：溶液配制、濃縮與蒸干，泡沫滅火器、明礬凈水、改良土

9、壤等。 三、過(guò)程模型的教學(xué)策略 化學(xué)原理學(xué)習(xí)過(guò)程模型是基于化學(xué)原理學(xué)習(xí)的思維加工過(guò)程構(gòu)建的，實(shí)際教學(xué)中應(yīng)根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況和教學(xué)資源合理配置，并在教學(xué)中注意以下幾方面： 1、熟練思維方法 如前所述，在化學(xué)原理形成的過(guò)程中，通常使用歸納、演繹、類比等思維方法，如果對(duì)這些思維方法不熟練，則會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的學(xué)習(xí)。因此，對(duì)這些思維方法的訓(xùn)練和指導(dǎo)是必須的。 2、建立事實(shí)依據(jù)化學(xué)原理是人們從實(shí)踐中概括出來(lái)又在實(shí)踐中證明了的關(guān)于化學(xué)變化的規(guī)律性認(rèn)識(shí)，因此具有抽象性。對(duì)于抽象難懂的化學(xué)原理，在教學(xué)過(guò)程中必須以充分的感性材料為基礎(chǔ)，并通過(guò)對(duì)感性素材的分析得出理性的結(jié)論，這種由感性到理性、由現(xiàn)

10、象到本質(zhì)、由淺入深、由一道難的認(rèn)識(shí)過(guò)程，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。因此，不能忽略學(xué)生感性認(rèn)識(shí)的基點(diǎn)。例如，溫度和濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響，多選用Na2S2O3和H2SO4的反應(yīng)演示。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明，易于觀察，易于比較反應(yīng)快慢，易于控制反應(yīng)物的濃度。但是，Na2S2O3學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)，與H2SO4的反應(yīng)也不了解，教學(xué)中應(yīng)先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)反應(yīng)的過(guò)程和現(xiàn)象，才可通過(guò)其在不同溫度、不同濃度下的不同反應(yīng)，認(rèn)識(shí)溫度、濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響。 3、理解原理本質(zhì)化學(xué)原理教學(xué)過(guò)程中需要感性認(rèn)識(shí)，但對(duì)化學(xué)原理的掌握不能僅僅停留在感性認(rèn)識(shí)上。否則會(huì)出現(xiàn)難以想到的錯(cuò)誤。如在“電子云”教學(xué)中，通過(guò)運(yùn)用氫原子的電子云圖，了解電子在氫

11、原子核外出現(xiàn)的幾率，從而認(rèn)識(shí)電子云的涵義。當(dāng)問(wèn)到“從氫原子電子云圖上看，其原子核外有多少個(gè)電子？”有的學(xué)生竟答道：“有幾百個(gè)甚至幾千個(gè)電子”。很明顯，這是對(duì)電子云圖只停留在直觀感覺上，而沒(méi)有進(jìn)行正確的抽象思維加工的結(jié)果。又如，在“強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離”的教學(xué)中，通常是通過(guò)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，得出結(jié)論也非常容易。但學(xué)生如果對(duì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)缺乏本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，則往往會(huì)造成錯(cuò)覺，認(rèn)為是通電后才能發(fā)生電離。以至于日后將不能區(qū)分電離與電解兩個(gè)概念。教學(xué)中如果運(yùn)用多媒體手段將電解質(zhì)在水分子作用下發(fā)生電離的情況用動(dòng)畫演示出來(lái)，就不難理解電離的本質(zhì)。 4、形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)每一個(gè)具體的化學(xué)原理

12、都不是孤立的，它們之間存在著一定的聯(lián)系。因此，教學(xué)中應(yīng)避免孤立地、支離破碎地進(jìn)行講授；必須幫助學(xué)生掌握核心的、重點(diǎn)的和關(guān)鍵的原理，抓住基本原理之間的內(nèi)在聯(lián)系，用分析、比較的方法把化學(xué)原理形成系統(tǒng)（圖4）。原子結(jié)構(gòu)元素性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)變化規(guī)律元素性質(zhì)變化規(guī)律元素周期律原子間相互作用化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)圖4 化學(xué)原理間的相互關(guān)系比如，在“元素周期律”的教學(xué)中，講解時(shí)不僅要從質(zhì)量互變規(guī)律出發(fā)闡述元素周期律的實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)其辯證唯物主義觀點(diǎn)，還要向?qū)W生適當(dāng)介紹門捷列夫的哲學(xué)思想，并說(shuō)明如果門捷列夫沒(méi)有不自覺地運(yùn)用了量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的思想，不理解質(zhì)與量的辯證關(guān)系，就不可能有如此偉大的發(fā)現(xiàn)。這樣可以啟發(fā)學(xué)生用辯證唯

13、物主義的思想方法去指導(dǎo)學(xué)習(xí)、研究問(wèn)題。事實(shí)上基礎(chǔ)理論的許多內(nèi)容都是培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義觀點(diǎn)的理想教材。如水的離子積常數(shù)教學(xué)體現(xiàn)出對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律；結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)，可以說(shuō)明相對(duì)與絕對(duì)的關(guān)系等。 5、理論聯(lián)系實(shí)際原理源于實(shí)踐又回歸實(shí)踐，化學(xué)原理教學(xué)要與實(shí)際聯(lián)系，首先要與元素化合物知識(shí)相聯(lián)系。教學(xué)中應(yīng)從化學(xué)原理出發(fā)，認(rèn)識(shí)元素化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制取方法以及在生產(chǎn)、生活、科技各個(gè)領(lǐng)域的用途，了解化工原理、工藝條件的選擇以及化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史成果和當(dāng)代化學(xué)科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展。如在學(xué)習(xí)“鹽類的水解”之后，則應(yīng)該讓學(xué)生使用水解原理解釋工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的一些實(shí)際問(wèn)題。如：用明礬凈水、用Na2CO3溶液去油污（且熱水比冷水效果好）、金屬在焊接之前先用NH4Cl溶液處理等。這不僅能加深對(duì)所學(xué)基本原理的理解，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)更讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，更好地認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)習(xí)的功能和價(jià)值，增強(qiáng)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)效果。“學(xué)無(wú)定法”、“教無(wú)定法”，在應(yīng)用