吳聲文

特級(jí)教師程同森曾說(shuō)，“沒(méi)有基本觀念統(tǒng)領(lǐng)的知識(shí)教學(xué)是把‘種子磨成‘面粉的教學(xué)”，“觀念為本”的教學(xué)“具有超越課堂之外的持久價(jià)值”。化學(xué)基本觀念是指學(xué)生通過(guò)具體化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)后在頭腦中建立起來(lái)的概括性認(rèn)識(shí)，是學(xué)生若干年后，將許多事實(shí)性知識(shí)忘掉，還在頭腦中留存下來(lái)的觀念、思維和方法。[1]

高中化學(xué)蘇教版《必修2》專題一中“微粒之間的相互作用力”這一單元充分體現(xiàn)了中學(xué)化學(xué)重要的元素觀、微粒觀、變化觀和分類觀。它折射出化學(xué)動(dòng)態(tài)的外在美和奇妙的內(nèi)在美，其中不僅蘊(yùn)含著“簡(jiǎn)單孕育復(fù)雜”的哲學(xué)思想，更是“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的因果關(guān)系”“真理相對(duì)性和絕對(duì)性辯證統(tǒng)一”“人與自然和諧發(fā)展”的精彩演繹。那些看似簡(jiǎn)單的元素和簡(jiǎn)單的作用方式不僅讓自然界處處閃爍著化學(xué)的光芒，也讓人類充分發(fā)揮化學(xué)創(chuàng)造的魅力，不斷把自然界“自在之物”改造成“為我之物”，開(kāi)辟出充滿創(chuàng)意的“嶄新世界”。

筆者就“微粒之間的相互作用力”這一單元的復(fù)習(xí)課談?wù)勅绾螏椭鷮W(xué)生建構(gòu)化學(xué)基本觀念。

一、生活中捕捉“微粒觀”

問(wèn)題1：生活中常常遇到下列現(xiàn)象，有想過(guò)原因嗎？

（1）走入公園，能聞到花香。

（2）在潮濕的環(huán)境中，接觸電源會(huì)觸電。

深入思考：物質(zhì)是由哪些微粒構(gòu)成的？生活中還有哪些現(xiàn)象可以作為你的證據(jù)？

問(wèn)題1培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)的眼光去看待周圍世界，用宏觀入微觀的方法揭示萬(wàn)般現(xiàn)象深處的本質(zhì)原因，用大膽想象和抽象思維揭示生活中熟悉現(xiàn)象背后的“微粒觀”，從而感悟由微小的粒子個(gè)體構(gòu)造出的絢爛多姿、無(wú)窮變化的宏觀天地。

二、物質(zhì)世界中感受“元素觀”

問(wèn)題2：利用H、C、N、O、Na元素組成符合下列要求的物質(zhì)：

（1）只含有離子鍵的物質(zhì);

（2）只含有共價(jià)鍵的化合物;

（3）既含離子鍵又含共價(jià)鍵的物質(zhì);

（4）含有分子間作用力的單質(zhì)。

深入思考：這五種元素還可以構(gòu)成哪些其他類別的物質(zhì)？

問(wèn)題2不僅讓學(xué)生厘清了微粒間相互作用的種類、特點(diǎn)及形成的晶體類型，而且還強(qiáng)烈感受到了物質(zhì)世界中簡(jiǎn)潔、普適、深刻的“元素觀”。學(xué)生能夠輕松地羅列出這五種元素構(gòu)成的各種物質(zhì)，但在這過(guò)程中，如果教師適時(shí)引導(dǎo)：“由這五種元素總共可以形成多少種物質(zhì)呢？”學(xué)生猛然間會(huì)發(fā)現(xiàn)，僅由上述五種元素實(shí)則可以形成上萬(wàn)種物質(zhì)，特別是由碳構(gòu)成的有機(jī)物，是一個(gè)龐大的家族，不僅在種類上多，而且在結(jié)構(gòu)上也可能是異常復(fù)雜的。自然界中還有一百多種元素，依此形成的物質(zhì)，可想而知是不計(jì)其數(shù)！這是多么完美的一幅“道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物”的演繹圖景。人體正是由簡(jiǎn)單的元素最終形成復(fù)雜生命現(xiàn)象的代表。“簡(jiǎn)單孕育復(fù)雜”的哲學(xué)思想在此展現(xiàn)得如此淋漓盡致！當(dāng)我們?cè)侔涯抗馔渡涞缴钌a(chǎn)中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)：由于五種元素間相互作用方式存在差異，組成物質(zhì)的性質(zhì)不盡相同，對(duì)應(yīng)的使用價(jià)值也就各有不同。這一因果關(guān)系正是化學(xué)思維中“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的映射。

三、“電子式”中透視“分類觀”

問(wèn)題3：書(shū)寫(xiě)下列幾種物質(zhì)的電子式：

NaCl、MgCl2、NaOH、H2O、HCl、Cl2、O2

思考：（1）電子式書(shū)寫(xiě)要遵循哪些規(guī)則？能否就上述每種電子式的類型，列舉與之相似的物質(zhì)？

（2）根據(jù)電子式，總結(jié)離子鍵和共價(jià)鍵在成鍵元素、成鍵微粒、成鍵本質(zhì)、存在物質(zhì)類別上的區(qū)別？

（3）電子式在表示上述物質(zhì)時(shí)，有哪些優(yōu)點(diǎn)，又會(huì)存在什么樣的缺點(diǎn)？

從宏觀、微觀和符號(hào)三種水平上認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)，并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而形成化學(xué)學(xué)科特有的思維方式，我們稱之為三重表征思維方式。電子式本質(zhì)上即為化學(xué)符號(hào)。因此在這個(gè)環(huán)節(jié)讓學(xué)生書(shū)寫(xiě)電子式有利于進(jìn)一步理解兩種化學(xué)鍵的不同本質(zhì)，同時(shí)又進(jìn)行思維發(fā)散。學(xué)生通過(guò)枚舉，將一種物質(zhì)的電子式遷移延伸至多種物質(zhì)，雖是不完全歸納，但在嘗試總結(jié)幾類常見(jiàn)電子式模式的思維加工中，訓(xùn)練了類比和歸納能力。電子式的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀地看到不同化學(xué)鍵中成鍵元素、構(gòu)成微粒、作用方式的區(qū)別。正是存在這些不同，我們有必要對(duì)化學(xué)鍵進(jìn)行分類，分類是化學(xué)家研究物質(zhì)的基本思想，它使紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界變得有序而有趣。分類后又需要對(duì)其進(jìn)行區(qū)別表征，電子式的產(chǎn)生也就理所當(dāng)然了。既然電子式是一種區(qū)分化學(xué)鍵的方法，故在書(shū)寫(xiě)時(shí)，先要判斷該物質(zhì)所屬類別，避免離子與原子混用的錯(cuò)誤，同時(shí)還要注意微粒的排布、陰陽(yáng)離子的寫(xiě)法、是否符合穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或成鍵規(guī)則等。

四、化學(xué)鍵中洞悉“變化觀”

問(wèn)題4：以NaCl、HCl、Cl2為例，說(shuō)明這些物質(zhì)在形成過(guò)程中，元素的最外層電子排布分別發(fā)生了怎樣的變化？找出三者之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

三種元素在形成上述物質(zhì)的過(guò)程中存在的相同點(diǎn)是：外層電子都趨向于形成八（或二）電子結(jié)構(gòu)。這是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在自然界中就存在著，即稀有氣體。正是這一穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，決定了它們特殊的性質(zhì)，也是它們成為空氣中最不易被發(fā)現(xiàn)成分的原因之一。

在描述不同點(diǎn)時(shí)，氯化鈉是學(xué)生最熟悉的，它的形成過(guò)程是由于電子的得失;氯化氫則是共用電子對(duì)的典型代表，但電子對(duì)存在偏移現(xiàn)象;再看氯氣，分子中兩原子卻能均等地共享電子對(duì)。若用圖1對(duì)比三種物質(zhì)的形成過(guò)程，竟然僅是電子的運(yùn)動(dòng)方式由最平和的一端走向最劇烈的一端，這讓學(xué)生不可思議地“看”到了電子在非極性共價(jià)鍵向極性共價(jià)鍵，最后到離子鍵的演變過(guò)程，隱隱中感覺(jué)到一股“量變終究導(dǎo)致質(zhì)變”的沖破力量。

如果此時(shí)教師能夠適時(shí)引導(dǎo)，可以起到更有效地幫助學(xué)生形成“變化觀”和“量變質(zhì)變觀”的作用。教師可以進(jìn)行如圖2闡述：

由圖2得知，電子從均等共享的極端形式A點(diǎn)（非極性鍵），漸變到電子對(duì)發(fā)生偏移的B區(qū)間（極性鍵，除A點(diǎn)外），最后過(guò)渡到另一極端形式，理論上稱電子得失（事實(shí)上，在自然界中并不存在）。在C區(qū)間，電子對(duì)偏移程度都超過(guò)一定的臨界，我們?nèi)藶榈囟x這樣的化學(xué)鍵為離子鍵。所以，離子鍵只不過(guò)是電子的偏移方式到了某一程度的結(jié)果，正如量的不斷積累必然會(huì)引起質(zhì)的飛躍。從鍵的極性看，離子鍵可以看成是最強(qiáng)的極性鍵。而在漫長(zhǎng)的量變過(guò)程中，皆處于共價(jià)鍵階段，故它是自然界中更普遍存在的一種形式，前者不過(guò)是特例而已。當(dāng)然，學(xué)生今后有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)到《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》時(shí)，便更能深刻地體會(huì)到圖2中的橫坐標(biāo)應(yīng)是電負(fù)性差，共價(jià)鍵與離子鍵的分界（E點(diǎn)）是1.7，離子鍵和共價(jià)鍵之間并沒(méi)有絕對(duì)的界限，他們所熟悉的氯化鈉中，鍵的離子性百分?jǐn)?shù)也僅占了70%而已?？梢哉f(shuō)自然界中有絕對(duì)的共價(jià)鍵，卻不存在絕對(duì)的離子鍵。接下來(lái)，教師可以把學(xué)生所知的物質(zhì)都納入到圖2中，促進(jìn)學(xué)生整體性知識(shí)的形成。endprint

深入思考：（1）根據(jù)這一原理，大家能否列舉屬于A點(diǎn)、B區(qū)間、C區(qū)間的其他物質(zhì)？并說(shuō)明有什么規(guī)律？

（2）能否利用元素周期律說(shuō)明HF、CsCl在坐標(biāo)中的大致位置，并說(shuō)明原因。

以A點(diǎn)為例，一開(kāi)始，學(xué)生會(huì)列舉N2、O2、H2、Br2等，教師只需一點(diǎn)撥“這些物質(zhì)有什么特點(diǎn)”，學(xué)生隨即恍然大悟：原來(lái)都是非金屬單質(zhì)，正是相同的兩種元素爭(zhēng)奪電子的能力相同才造成電子對(duì)的均享。這樣，在列舉B區(qū)間的物質(zhì)時(shí)，學(xué)生不再圍繞具體的物質(zhì)，而是直接總結(jié)出“由不同元素構(gòu)成的電子對(duì)發(fā)生偏移的共價(jià)鍵”，跨過(guò)E點(diǎn)之后就是活潑金屬與活潑非金屬構(gòu)成的離子化合物，還有銨鹽、強(qiáng)堿、含氧酸鹽等少數(shù)物質(zhì)。HF處在B區(qū)間，由于F的非金屬更強(qiáng)，故在HCl的稍右邊。同理，CsCl在C區(qū)間NaCl的右邊。學(xué)生在體會(huì)到根據(jù)元素周期律還可以分析出每種物質(zhì)在圖中的位置的同時(shí)，還會(huì)嘗試著列舉出其他物質(zhì)在坐標(biāo)上的位置。雖然學(xué)生在此處還未接觸到金屬鍵的知識(shí)，今后還需要在細(xì)節(jié)上進(jìn)行修正完善，但以上的學(xué)習(xí)經(jīng)歷并不妨礙學(xué)生體驗(yàn)感知—抽象—?dú)w納—演繹的思維加工過(guò)程，終會(huì)形成獲取科學(xué)知識(shí)的有效手段，并發(fā)展出積極的情感。

上述過(guò)程不僅是“變化觀”“個(gè)別到一般”“元素周期律”中“量與質(zhì)統(tǒng)一”的揭示，更是讓學(xué)生體驗(yàn)整體性知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程。世界是整體的，我們的教育也要是整體的。教師要有意識(shí)地將學(xué)生的理解建構(gòu)到“大概念”中，以確保學(xué)生獲得關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)不是一些支離破碎、無(wú)關(guān)事實(shí)的集合體，而是一些彼此聯(lián)系的組件所構(gòu)成的整體。事實(shí)上，兒童的稟賦是人在自然中經(jīng)漫漫歲月、千錘百煉、演化得了的珍貴特質(zhì)，天生具有辨認(rèn)復(fù)雜事物之特征的高度能力，善于從復(fù)雜事物中抓取特征、辨認(rèn)異同，慣于整體聯(lián)系地把握每種現(xiàn)象的規(guī)律。[2]如果我們?cè)儆盟槠降慕虒W(xué)去發(fā)展所謂的“文明能力”真是罪過(guò)了。

五、“微粒間作用力”發(fā)展“化學(xué)價(jià)值觀”

（一）生活生產(chǎn)中借助“微粒間相互作用”

問(wèn)題5：氯化鈉和水在性質(zhì)上有哪些異同點(diǎn)？并說(shuō)明原因。

這是讓學(xué)生應(yīng)用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀點(diǎn)解釋“化學(xué)鍵、分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響”，是用“化學(xué)價(jià)值觀”看待書(shū)本知識(shí)與生活生產(chǎn)和自然現(xiàn)象的聯(lián)系。由于離子鍵的存在，氯化鈉的熔沸點(diǎn)異常高，而水凝聚態(tài)的變化只需克服分子間作用力（包括氫鍵），故熔沸點(diǎn)相對(duì)低。這個(gè)區(qū)別成為人類從海水中獲取食鹽和淡水的重要原理。氯化鈉在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，水卻不能，這個(gè)差異成為鑒別離子化合物與共價(jià)化合物的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。像氯化鈉這類離子化合物能夠在水中電離而使溶液具備導(dǎo)電能力，既是工業(yè)上電解水時(shí)尋找合適電解質(zhì)的啟示，又是課堂伊始關(guān)于“手觸摸電源會(huì)導(dǎo)電”的再次論述。至于氯化鈉與水的共同點(diǎn)，則歸結(jié)于化學(xué)鍵強(qiáng)烈的作用力，二者分解溫度均異常高，這一事實(shí)指導(dǎo)著我們只能用電解法從水或氯化鈉中獲取相應(yīng)的單質(zhì)。當(dāng)學(xué)生看到生活生產(chǎn)中許多現(xiàn)象都“事出有因”時(shí)，他們會(huì)對(duì)化學(xué)知識(shí)充滿興趣，由此產(chǎn)生了持續(xù)的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）生物圈依賴于微粒之間的相互作用力

問(wèn)題6：（1）地球的巖層中有二氧化硅、硅酸鹽;地球的表層有水;地球的大氣層有空氣……這些物質(zhì)經(jīng)歷了上億年歷史變遷而巋然不動(dòng)，成為地球上鮮活生命綻放的無(wú)機(jī)環(huán)境，請(qǐng)解釋這些物質(zhì)穩(wěn)定存在的原因？

（2）水熔沸點(diǎn)比相同類型分子高，這為依附于地球的生物體提供了寶貴的水源。你知道水中這種奇妙的力量是什么嗎？你能說(shuō)明它對(duì)整個(gè)生物圈的意義嗎？

通過(guò)這兩個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生感受到本節(jié)課內(nèi)容對(duì)自然界物種存在、對(duì)整個(gè)生物圈的維持起著舉足輕重的作用。一方面，地球上至大氣層，下到地表層，它們的組成成分都存在微粒間的相互作用，這些作用使天上和地上的物質(zhì)共同目睹了地球的滄海桑田而安然無(wú)恙，又維持著穩(wěn)定的無(wú)機(jī)環(huán)境，最終孕育出枝繁葉茂的“生命樹(shù)”。學(xué)生既被這些作用感動(dòng)著，又領(lǐng)悟到“天上”的物體與“地上”的物體竟然遵循著同樣的規(guī)律，天地達(dá)到了統(tǒng)一，自然界質(zhì)樸的統(tǒng)一與和諧之美原來(lái)就暗藏于此。更叫人驚訝的是，氮?dú)饽軌蚪?jīng)受住人類精密設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度設(shè)備的轟擊，卻耐不住低等固氮菌“簡(jiǎn)易工具”的侵蝕，這是怎樣的“一物降一物”的游戲規(guī)則！那么堪稱生物界中最高等的人類如何才能攻破嗤之以鼻的低等菌類隱藏的秘密呢？反過(guò)來(lái)，人類建筑能否仿照化學(xué)鍵而達(dá)到堅(jiān)不可摧呢？如果能做到，那么2008年的汶川大地震就會(huì)有許多同胞幸免于難！一種崇高的使命感在學(xué)生內(nèi)心油然而生?！皾?rùn)物細(xì)無(wú)聲”的情感滲透才能讓教育成為“一個(gè)靈魂喚醒另一個(gè)靈魂”的光輝事業(yè)。在此學(xué)生也再次體驗(yàn)了“有用的化學(xué)”，即化學(xué)世界的真實(shí)性（“化學(xué)價(jià)值觀”）。

另一方面，水分子之間存在的奇妙力量正是氫鍵，它鏈接起DNA、蛋白質(zhì)等重要生命物質(zhì)的骨架?？梢哉f(shuō)，“沒(méi)有氫鍵就沒(méi)有生命”。它是地球的“美容師”，描繪著生命的藍(lán)圖。沒(méi)有它，就沒(méi)有藍(lán)色的海洋、綠色的樹(shù)木、金燦的瓜果，也沒(méi)有世代繁衍、生生不息的動(dòng)物世界，所有的一切生命現(xiàn)象都是來(lái)自氫鍵的造化。與化學(xué)鍵相比，氫鍵看似如此弱小，但正是這種微妙的作用方式，毅然撐起了生命體，撐起了整個(gè)生物圈，自然界竟是如此不可思議！

當(dāng)學(xué)生在課后追問(wèn)：“碘元素和硫元素的電負(fù)性相同，兩者若形成共價(jià)鍵，屬于極性還是非極性？”“氫和氟兩種元素的電負(fù)性差大于1.7，為什么形成的化學(xué)鍵屬于共價(jià)鍵？”“為什么元素組成化學(xué)鍵時(shí)，更普遍地以共價(jià)鍵的形式存在？”那么，在化學(xué)教學(xué)中，教師可以借助化學(xué)觀帶領(lǐng)學(xué)生去探知隱藏著無(wú)窮無(wú)盡奧秘的自然界，讓課堂充滿理性、流動(dòng)思想、發(fā)展情感，最終叩響學(xué)生的心靈。

化學(xué)基本觀念反映的是化學(xué)科學(xué)體系中的靈魂和精神，成功地落實(shí)化學(xué)基本觀念教學(xué)不是空話連篇、空中樓閣，它是在原來(lái)教學(xué)的基礎(chǔ)上，站得更高一層，以學(xué)科知識(shí)為載體、以學(xué)生活動(dòng)為形式、以引發(fā)思維為過(guò)程，在教師引領(lǐng)之下，通過(guò)化學(xué)知識(shí)的理解運(yùn)用，自覺(jué)地建構(gòu)化學(xué)基本觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾國(guó)瓊.將化學(xué)觀念的培養(yǎng)融入到《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013（10）：10-14.

[2] 約翰·霍特.孩子是如何學(xué)習(xí)的[M].北京：京華出版社，2010：159.endprint