构建模型法在《物质结构与性质》教学中的应用

构建模型法在《物质结构与性质》教学中的应用

袁雪春

河南省商丘市第三高级中学 山东商丘 476000

【摘要】《物质结构与性质》在高考化学中占据重要地位。它从微观视角阐明原子、分子和晶体的结构和性质；内容抽象、理论性强,学生学习困难重重，为了解决《物质结构和性质》教学问题，我和同事深入挖掘教材、广泛搜集资料，尝试利用构建模型进行教学实践活动，使课堂焕发出强大的生命力。

【关键词】 建模 结构与性质 概念模型 数学模型 物理模型

人教版选修3《物质结构与性质》是高中化学学科的重要组成部分，它因知识点具体，分值高，而在高考化学中占据重要地位。它从微观视角阐明原子、分子和晶体的结构和性质；内容抽象、理论性强，要求学生具备较强的空间思维能力，严密的逻辑推理能力和扎实的数理功底；因此对于我校学生（入校成绩大多在400分以下，特别是化学学科基础较差）学习困难重重，学生难以形成对知识的整体性认识，无法从本质上、整体上理解结构化学知识体系的来龙去脉、因果关系；由于结构化学涉及许多微观物质的结构和抽象的概念，如果没有科学的方法支撑去解决问题、发现规律，学生难以理解核心观念；况且结构化学本身具备较高的难度，学生容易产生抵触、焦虑等一系列不良情绪，仅仅将知识作为一种工具和经验传授给学生，他们将无法体验和感受在知识形成中的愉悦感和合作交流的过程。

为了解决《物质结构和性质》的教学问题，使我们的教学具有有效性，我们有必要探索、建立新的教学观念以改革《物质结构和性质》的教学。教师在化学课堂教学中，可以引导学生设计和制作实物模型，让学生通过应用模型把抽象的理论知识转化为具体的实物，应用模型可以帮助学生理解化学概念、巩固化学知识，并培养学生观察分析问题的能力，也可以对各知识点之间的衔接和递进有一个较为清晰的把握，从而提高学生解题过程中的准确度。

钱学森的观点：“模型就是通过我们对问题的分析，利用我们考察来的机理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画。”因此，建模教学设计就是把研究对象的一些次要细节，非本质的联系舍去，从而以简化和理想化的形式去再现原理的各种复杂结构、功能和联系的一种科学思想。科学建模过程如下：

模型构建是自然科学研究中的一种常用方法,是一种通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法。

模型方法具有许多优越的认识功能：

第一，构建模型方法能简化和理想化的再现原型与研究目的有关的各种基本因素和基本联系。略去次要的，非本质的细节。

第二，构建模型方法能使研究者充分发挥想象，抽象和推理能力，将从原型获得的信息重新加以组合，形成新的概念的、图形的或符号的模式。构建一个理想认识工具。

第三，构建模型方法能突破语言要素的限制，并避免语言抽象，不能使人一下子获得整体印象的缺点。

我校化学研究小组按照预定研究计划，研究思路如下:

1．在新课程改革思路的引导下，结合我们地区高中使用教材，将模型教学理论和模型教学实践有机结合，探索出比较完整的适合我区教学实际的化学模型教学体系。

2．在研究过程中，强化参研教师研究意识，提高开发、收集、分析、探究、修正、表达等方面能力，转变教师教育观念、提高教育教学质量。

3．培养学生形成良好的思维品质、促进学生自主学习和发展学生的探究能力，提高学生的化学学科素养。

我们深入挖掘教材、广泛搜集资料，总结出教材中能够建模教学的内容板块，并准备材料、构建模型，以备教学所需。高中化学建模教学类型主要分为三大类：物理模型、数学模型、概念模型，在实际教学活动中可以采取以上模型的教材内容有：

由表1表2表3可知，人教版《物质结构和性质》涉及到的化学模型比较多，充分说明了化学模型在高中化学中的重要性。此外根据教材内容的特点，各种模型的分布与运用是有差异的。

由表1可见，选修三第一章主要涉及模型为数学模型和概念模型，物理模型略少。第一章为原子结构与性质，原子结构中不同能层能级容纳电子规律、构造原理示意图、能量最低原理、基态和激发态相互转化规律、泡利原理、洪特规则、元素周期表的分区图内容多、知识点较繁琐，概念图的构建有助于学生形成完整的知识体系。概念模型不仅能直观展示其规律，还能将许多内容和过程联系起来，方便学生的理解与记忆。

由表2可见，选修三第二章主要涉及的是概念模型和物理模型。这也是与本模块内容密不可分的。此处的微观内容如：分子立体结构模型，仍采用的是直观物理模型，学生很轻松的便理解了这部分知识。

此外学生在运用构建数学模型的同时还能强化其逻辑推理能力。

由表3可见，选修三第三章主要涉及物理模型。第三章为晶体结构与性质，这些学生无法用肉眼观察到，理解较困难，而物理模型能以实物或图画形式直观地表达出这些对象的特征。化微观为宏观，化难为易，使学生可视可触，既能直观形象理解知识的本质，又能引发学生兴趣。学生在整体把握知识的同时，也有效训练了归纳总结的能力。

我们对模型建构教学的研究，无论从活动特征、内容选择还是实施过程、调查分析方面都有利于调动学生和教师的探究热情，增强科学精神，不但让学生学会动手实践，而且乐于实践，使课堂焕发出更强大的生命力，为《物质结构与性质》的教学创新提供一个可行方向。

【参考文献】

【1】袁野,乔伟微，吴星，什么是高中生化学问题解决中的建模能力[期刊论文]一化学教与学2010(3)

【2】 朱心奇 建模思想与解决化学问题能力的培养[期刊论文]一化学教育2005.26(5)

【3】席琦 化学教学中的模型方法及其应用[期刊论文]-山西广播电视大学学报2009,14(3)