《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》“分子的立體構(gòu)型”單元教學(xué)

1、高中化學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵、核心和重點(diǎn)人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)“分子的立體構(gòu)型”單元教學(xué)實(shí)踐與思考傳統(tǒng)的教學(xué)以課時(shí)為教學(xué)時(shí)間單位，以教材的自然章、節(jié)（專題、單元）的欄目為教學(xué)內(nèi)容。這樣的教學(xué)重視一個(gè)個(gè)知識點(diǎn)的突破，以知識點(diǎn)的積累構(gòu)建學(xué)科體系和學(xué)科觀念。由于教學(xué)過程中師生過于關(guān)注知識點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)的完成，容易產(chǎn)生只見樹木不見森林的心理效應(yīng)，忽視相關(guān)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)的內(nèi)在聯(lián)系，不利于學(xué)科體系和學(xué)科觀念的整體構(gòu)建。單元教學(xué)則強(qiáng)調(diào)教學(xué)目標(biāo)全面性和教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，以提高課時(shí)教學(xué)效益，增進(jìn)學(xué)生學(xué)科體系和學(xué)科觀念的整體構(gòu)建。     

2、0; 所謂教學(xué)單元就是指一個(gè)特定主題下相關(guān)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、過程的集合。單元教學(xué)指教師在對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材等教學(xué)指導(dǎo)性資源進(jìn)行深入地解讀和剖析后，根據(jù)自己對教學(xué)內(nèi)容的理解，以及學(xué)生的情況和特點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、重組，形成相對完整的教學(xué)主題，并以一個(gè)完整的教學(xué)主題作為一個(gè)教學(xué)單元的教學(xué)。       單元教學(xué)強(qiáng)調(diào)從單元整體出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)，突出教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和過程的整體性、聯(lián)系性和發(fā)展性。因此，單元教學(xué)應(yīng)從單元教學(xué)內(nèi)容著手、從單元教學(xué)目標(biāo)著眼、從單元教學(xué)策略著力。三序融合是單元教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵、觀念建構(gòu)是單元教學(xué)

3、目標(biāo)設(shè)計(jì)的核心、學(xué)生活動(dòng)是單元教學(xué)策略設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。       一、三序融合是單元教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵       課堂教學(xué)是一個(gè)多元的、開放的、動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，它要求將“知識的邏輯發(fā)展順序、教材的文本呈現(xiàn)順序、學(xué)生的認(rèn)知心理順序”有機(jī)地融合起來確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序?！叭蛉诤稀笔菃卧虒W(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。       知識的邏輯發(fā)展順序就是學(xué)科概念產(chǎn)生、發(fā)展、衍變的脈絡(luò)。20世紀(jì)初，路易斯的

4、“八隅律”理論從稀有氣體最外層電子構(gòu)型的穩(wěn)定性出發(fā)，從共用電子對角度解釋了一些分子的“化學(xué)作用力”，然而，路易斯結(jié)構(gòu)式不能很好地表達(dá)分子的立體結(jié)構(gòu)，也不能表達(dá)比傳統(tǒng)的單鍵、雙鍵、叁鍵更復(fù)雜的化學(xué)鍵。路易斯結(jié)構(gòu)式中單鍵、雙鍵、叁鍵的實(shí)質(zhì)一直到量子化學(xué)建立后才得到合理解釋。這種基于基態(tài)原子軌道重疊的量子化學(xué)模型，在說明很多分子或離子的立體結(jié)構(gòu)時(shí)卻無能為力。為此，為了解釋分子或離子的立體構(gòu)型，泡林(L.Pauling)以量子力學(xué)為基礎(chǔ)提出了雜化軌道理論。1940年希吉維克(Sidgwick)和坡維爾(Powell)在總結(jié)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)是提出了一種簡單的理論模型，用以預(yù)測簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，后來

5、發(fā)展為價(jià)層電子對互斥模型。隨著大量分子或離子的立體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的積累，人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)分子或離子的組成、價(jià)電子總數(shù)與其立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵特征的內(nèi)在聯(lián)系，提出了“等電子體原理”，這種基于類比思維的方法豐富了對未知分子或離子立體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。配位鍵則是經(jīng)典價(jià)鍵理論的衍變，為解釋配合物結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，雜化軌道理論又得到進(jìn)一步發(fā)展。       教材的文本呈現(xiàn)順序就是教學(xué)內(nèi)容以不同欄目、順序的敘述和表達(dá)方式。“分子的立體結(jié)構(gòu)”是人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二章“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”第二節(jié)教學(xué)內(nèi)容，承接第一節(jié)“共價(jià)鍵”之后，后續(xù)第三節(jié)是“分子的

6、性質(zhì)”。本節(jié)教材首先引導(dǎo)學(xué)生重溫一些常見分子的結(jié)構(gòu)和立體模型，并在“資料卡片”欄目豐富拓展學(xué)生對多原子分子立體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，感受“分子世界是如此形形色色”。在“科學(xué)視野”欄目提出“分子的立體構(gòu)型是怎樣測定的”，隨后通過具體實(shí)例重點(diǎn)介紹了“價(jià)層電子對理論”預(yù)測分子立體構(gòu)型的基本觀念、一般步驟。在“雜化軌道理論簡介”中，由經(jīng)典價(jià)鍵理論說明甲烷的化學(xué)鍵與甲烷實(shí)際立體構(gòu)型的矛盾，激發(fā)認(rèn)知沖突，介紹雜化軌道理論的要點(diǎn)以及常見雜化軌道的類型與分子立體構(gòu)型的關(guān)系。在“配合物理論簡介”中，主要通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受配合物的存在和形成，通過具體實(shí)例認(rèn)識配位鍵、配離子、配合物概念。而“等電子體原理”，則安排在第一節(jié)“共

7、價(jià)鍵”之中?？傮w而言，這些物態(tài)化的教學(xué)內(nèi)容之間缺乏內(nèi)在的心理聯(lián)系線索，照本宣科，難以與學(xué)生的認(rèn)知心理相協(xié)同。       學(xué)生的認(rèn)知心理順序就是基于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)經(jīng)歷以及與之思維水平和認(rèn)知風(fēng)格相適應(yīng)的學(xué)習(xí)路徑。在化學(xué)1和有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已初步認(rèn)識了一些常見分子的立體構(gòu)型。在第一節(jié)“共價(jià)鍵”學(xué)習(xí)中，在從原子軌道重疊的角度分析氯化氫分子的形成時(shí)，學(xué)生敏銳地聯(lián)想到水分子、氨分子的形成過程，產(chǎn)生了與其立體構(gòu)型不符的認(rèn)知沖突，進(jìn)而產(chǎn)生從基態(tài)碳原子的電子排布無法說明一個(gè)碳原子為什么能結(jié)合四個(gè)氫原子，更不能說明甲烷的正四面體立體

8、構(gòu)型的困惑。這些沖突和困惑正是雜化軌道理論引入的契機(jī)。在對比甲烷分子、氨分子、水分子的中心原子雜化方式與它們鍵角差異時(shí)，學(xué)生已接納“相同的電子對斥力相同”、“不同的電子對斥力不同”、“孤電子對比成鍵電子對斥力大”等觀念，這些都是“價(jià)層電子對互斥理論”的精髓。       學(xué)生探究欲的激發(fā)和知識的內(nèi)在邏輯生長，是確定單元教學(xué)內(nèi)容和順序的根本依據(jù)?！罢J(rèn)識共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，能根據(jù)有關(guān)理論判斷簡單分子或離子的構(gòu)型，能說明簡單配合物的成鍵情況”是高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)“分子的立體構(gòu)型”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和“三序融合”的教學(xué)

9、內(nèi)容設(shè)計(jì)思想，確定本單元教學(xué)內(nèi)容和順序?yàn)椤半s化軌道理論簡介”、“價(jià)層電子對理論”、“等電子體原理”、“配合物理論簡介”。       二、觀念建構(gòu)是單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的核心       教學(xué)目標(biāo)是指通過教師設(shè)計(jì)的有組織、有計(jì)劃的教學(xué)活動(dòng)，對學(xué)生身心發(fā)展變化的期望，是學(xué)習(xí)者通過教學(xué)后應(yīng)該表現(xiàn)出來的可見行為的具體明確的表述。       傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)關(guān)注課時(shí)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，往往只重視知識和技

10、能這些有形的、顯性的目標(biāo)范疇，忽視教學(xué)目標(biāo)的整體性、全面性，不利于學(xué)生方法性、觀念性這些高層次目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。       建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)地將原有經(jīng)驗(yàn)和新信息進(jìn)行對比、分析、批判、選擇和重建知識結(jié)構(gòu)的過程，是觀念（概念）的發(fā)展或改變，而不是新信息的簡單積累。教學(xué)是為了促進(jìn)學(xué)生從舊觀念向新觀念轉(zhuǎn)變，教師的任務(wù)則是選擇能有效促使學(xué)生發(fā)生觀念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略。       所謂觀念就是人們對事物概括性的、根本性的認(rèn)識，它建立在知識、技能和方法層面

11、，又是在這些層面上的凝煉和升華，對學(xué)生身心發(fā)展變化起著決定性和持久性的影響。因此，單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)重視教學(xué)目標(biāo)的整體性、全面性，觀念建構(gòu)是單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的核心。       “分子的立體結(jié)構(gòu)”教學(xué)單元要幫助學(xué)生建構(gòu)哪些觀念呢？       首先，理論的提出源于事實(shí)，并隨著人們對事實(shí)的不斷認(rèn)識而發(fā)展、完善。實(shí)際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生總是糾結(jié)于怎么知道碳原子采用了什么樣的雜化方式？其實(shí)，雜化軌道理論的提出是基于對分子或離子立體構(gòu)型的解釋，人們并不能由此理論預(yù)

12、知中心原子的雜化方式進(jìn)而推演分子或離子的實(shí)際立體構(gòu)型。分子或離子的立體構(gòu)型是物質(zhì)本身的固有性質(zhì)，它只能通過實(shí)驗(yàn)的方法測知。從路易斯的“八隅律”理論到基態(tài)原子軌道重疊的量子化學(xué)模型，再到以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的雜化軌道理論以及配位鍵理論，反映了人們對分子的“化學(xué)作用力”由現(xiàn)象到本質(zhì)、由簡單到復(fù)雜、由片面到全面不斷深化的認(rèn)識過程。       其次，理論模型是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的概括，它不能反映事實(shí)的全部?！皟r(jià)層電子對互斥模型”作為一種簡單的理論模型，用以預(yù)測簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，只是在有限范圍內(nèi)具有正確性。實(shí)際教學(xué)中，有學(xué)生不自覺地將

13、此模型遷移到多中心分子或離子甚至配合物中，反映了教學(xué)中學(xué)生對概念的內(nèi)涵和外延理解不準(zhǔn)確?！暗入娮芋w原理”的本質(zhì)是一種類比思維，類比是推理的一種重要方式，是人們認(rèn)識新事物或做出新發(fā)現(xiàn)的重要思維形式。但類比的結(jié)果是否正確，還需要經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)。初學(xué)時(shí)，學(xué)生利用“等電子體原理”以二氧化碳的立體構(gòu)型為原型判斷二氧化硅的立體構(gòu)型導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論，反映了理論被“泛化”的傾向。在教學(xué)的整個(gè)過程中，教師必須引導(dǎo)學(xué)生正確地面對“理論的有用性和理論的局限性”雙重屬性，這是一個(gè)具有化學(xué)學(xué)科特性和科學(xué)教育共性的普遍意義的問題。       三、學(xué)生活動(dòng)

14、是單元教學(xué)策略設(shè)計(jì)的重點(diǎn)       所謂教學(xué)策略，就是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)所采用的方法、步驟、媒體和組織形式等教學(xué)措施構(gòu)成的綜合性方案。它是實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的基本依據(jù)，是教學(xué)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)目的是把課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)主體的主體意識和主體能力，教學(xué)的整個(gè)過程就是為了學(xué)生主體性的發(fā)展和增強(qiáng)。因此，要把促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)作為教學(xué)策略設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這就要求把調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力放在首位，重在誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)興趣，形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣；教師要關(guān)注教學(xué)過程的問題化，從學(xué)生的

15、經(jīng)驗(yàn)、生活出發(fā)，創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，為學(xué)生的自主發(fā)展提供時(shí)間和空間；要關(guān)注教學(xué)過程的活動(dòng)化，通過組織多形式、多層次的課堂討論、交流、辯論、競賽、操作、演示等豐富多樣的親歷活動(dòng)來充實(shí)教學(xué)過程。       例如，在“雜化軌道理論簡介”可以H2O、NH3、CH4為例，從基態(tài)原子的原子軌道重疊角度形成的鍵角與分子的實(shí)際鍵角差異，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，設(shè)計(jì)以下問題：       1按基態(tài)原子原子軌道重疊的方式和角度，H2O、NH3分子的鍵角應(yīng)

16、為多少？為什么與H2O、NH3分子的實(shí)際鍵角有差異？       2按基態(tài)原子軌道的電子排布，1個(gè)碳原子能結(jié)合多少個(gè)氫原子？為什么1個(gè)碳原子能結(jié)合4個(gè)氫原子形成CH4分子？為什么CH4分子是正四體空間構(gòu)型？       學(xué)生在強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)和興趣驅(qū)動(dòng)下，較好地感悟和掌握雜化軌道理論提出的緣由、要點(diǎn)和類型。       在“價(jià)層電子對理論”教學(xué)過程中進(jìn)行誘導(dǎo)啟發(fā)：為什么中心原子同為sp3雜化的

17、CH4、NH3、H2O分子中的鍵角卻不相同？             通過討論、分析、比較，使學(xué)生感悟：分子中的鍵角或分子的幾何構(gòu)型主要決定于中心原子的價(jià)電子層中各電子對間的相互排斥作用。這些電子對在中心原子周圍按盡可能互相遠(yuǎn)離的位置排布，以使彼此間的排斥能最小。還可以通過“氣球游戲”，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中得到啟迪：當(dāng)物體所占空間因素相同時(shí)，它們彼此趨向均勻分布；較大物體會(huì)“擠占” 較小物體的空間。從生活中的實(shí)例類比，體會(huì)價(jià)層電子對互斥模型的合理內(nèi)涵。           在“等電子體原理”的教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生思考：我們已知CH4、NH3、H2O、BF3、BeCl2分子的空間構(gòu)型分別為正四體形、三角錐形、折線形、正三角形、直線形，與這些分子空間構(gòu)型相同的分子還有哪些？為什么這些分子的空間構(gòu)型相同？學(xué)生在尋找這些分子的過程中，不自覺地思維意識和方法，正是“等電子體原理”的雛形，進(jìn)而水到渠成地歸納概括：相同價(jià)電子總數(shù)且相同原子數(shù)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的分子或離子，具有相同的結(jié)構(gòu)特征（立體結(jié)構(gòu)、化學(xué)健類型）。&#