如何根据自己教学实践加以解决？“物质结构与性质”作为高中化学新课程的一个

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如何解决原子结构和元素属性中的常见问题

当学生学习“元素的原子结构和性质”部分时，

常见问题解答有哪些？

如何根据自己的教学实践来解决？

《材料结构与性质》作为高中新化学课的选修课，重点帮助学生理解人类探索物质结构的意义和基本方法，研究物质组成的奥秘，了解物质的关系。物质结构和性质之间的关系，提高分析和解决问题的能力。

“材料结构与性质”的教学研究一般仅限于对材料结构相关概念之间逻辑关系的梳理与构建，忽视了学生化学认知的形成与发展，忽视了学生对物质和物质的认识。它的变化。理解的形成。

本研究的目的是深入探讨学生现有知识和现有理解这部分内容的方式，利用高中化学选修模块教材《材料结构与性质》对学生施加影响，研究学生通过各种方法。认识方式的变化与知识的形成与发展。

1.对学生现有知识和知识的测试

围绕“原子结构”、“粒子间相互作用”和“物质的聚集态与物质性质”三个部分展开对学生现有知识和知识途径的考察。

(1）学生关于“原子结构”的问题主要集中在以下三个方面。

学生对“原子结构与元素性质的关系”有各种混淆的认识。例如，有的学生把元素物质的性质误认为是元素的性质，有的学生误解了原子结构和元素在元素周期表中的位置。误认为是对元素属性的描述。

(2）对于粒子间的相互作用，我们以共价键为主要讨论对象，学生对共价键的理解处于“经典价键理论”阶段。

对于“粒子间相互作用与物质性质的关系”的理解，学生们已经认识到元素的性质会影响分子的性质原子结构和性质，同时也意识到了分子的强度。相互作用也会影响分子的性质。

(3）学生对物质聚集态的理解属于粒子模型，也就是说，他们已经完成了从物质的连续模型到粒子模型的过渡；其次，大部分的学生也清楚地认识了构成物质的粒子不是静止的，而是运动的混乱，运动中可能会发生碰撞。

对于“物质的聚集态与物质的性质之间的关系”的理解，我们发现学生没有意识到物质的某些性质和物质的聚集态是密切相关的。

那么，在学习选修模块教材《物质的结构与性质》之前，学生如何理解物质结构与性质的基础知识之间的关系呢？

我们发现：

有的同学对材料结构和材料性质的认识是完全孤立的，有的同学认为材料结构和性质之间存在一定的关系。

在物质结构部分，这部分学生可以建立物质范畴、力范畴、构成粒子等之间的联系，形成较好的结构。

2.教科书认知结构分析

从整本教材来看，学生应该形成的认识主要包括两个层次：

一个是结构层面的理解原子结构和性质，另一个是自然层面的理解。这两个层次之间有着密切的关系，即结构决定性质。

教材两部分的安排，是自然地将结构知识和利用这部分结构知识可以理解的性质问题结合起来。

第一章围绕原子结构和元素性质两个核心内容展开。

针对原子结构问题，教材引导学生从量子力学模型的角度理解原子的内部结构，然后重点分析原子结构与元素周期表的内在关系。

关于元素的性质，教材重点关注电离能和电负性，并进一步得出结论：

它们的周期性变化是由原子结构中核外电子排列的周期性变化引起的。

第 2 章包括两个部分：化学键和分子间相互作用。

关于化学键的内容，关于共价键的讨论很多。不仅指出了共价键的分类、各种键参数，而且对所形成的分子的构型进行了全面的讨论。

分子间相互作用是一种弱相互作用，存在于分子之间。

第三章课本的内容主要是关于晶体的聚合状态，并不局限于这种聚合状态。

教材以这种方式编排，帮助学生形成对粒子→粒子间相互作用→物质聚集状态三个层次的认识，而不是把物质的聚集形式局限于晶体。

物质的凝聚状态因构成物质的粒子的种类、粒子间的相互作用、粒子的凝聚程度而异。

3.教材实施过程中学生理解的跟踪测试与分析

使用教材影响学生后，学生的认知方式发生了变化，知识也有了一定的发展。

(1）原子结构部分

在实施第一章“原子结构”教学后，大量学生可以自觉地采用量子力学的理解方法来理解“核外电子运动状态”，彻底改变以往的可见轨道。 . 、圆周运动等，他们意识到电子的运动并不是完全无序的，而是有一定的规律可循的。

关于如何描述元素的性质，同学们提到了电离能、电负性、电子亲和性、化合价等，他们的理解从宏观到微观，从定性到定量。

学生对原子结构、元素周期表和元素性质之间的关系有了新的认识。在解决相关问题的过程中，学生可以激活自己绘制的认知结构图的相关部分来解决相关问题，即学生已经具备一定的理解力或解释力。

(2）粒子间的相互作用

第2章“粒子间的相互作用”实施后，学生对共价键的理解由原来的“古典价键理论”转变为“现代价键理论”。相反，我们使用“概率”的观点来分析相关问题。

当要求学生用文字描述共价键的性质时，学生们明确表示：

两个原子核之间大概率出现的电子和两个原子核之间的电相互作用是共价键的本质，这充分说明他们已经能够有意识地采用量子力学来理解共价键的本质.

在考查学生对“分子间力”的理解时，题中并没有让这个问题孤立地出现，而是两个粒子之间的相互作用，“化学键”和“分子间力”依靠特定的物质出现在一种对比鲜明的方式。

通过调查，大部分同学意识到水分子中的化学键和水分子之间的分子间作用力在强度和粒子存在方面是不同的，有57.1%的学生指出这两种粒子的相互作用与物质性质的关系。

分子的极性和稳定性经常在分子的性质中讨论。在测试过程中，我们还发现学生可以准确判断某些分子是否具有极性。

学生对粒子间的相互作用及其与分子（物质）性质的关系有了新的认识，并绘制了粒子间相互作用的认知结构图。

在解决相关问题的过程中，近4/5的学生可以使用自己绘制的认知结构图准确回答。

学生之所以能准确回答，取决于学生对结构图的理解程度和解题时对图的激活程度。这两点与教学过程息息相关。

(3）物质聚合状态的一部分

第三章“物质的聚集态与物质的性质”实施后，学生对“物质的聚集态”的理解发生了进一步的变化。

选修课本《材料结构与性质》的目的是探索材料组成的奥秘，研究材料性质的本质。

只有在实施了第三章“物质的聚集态和物质的性质”之后，学生才能全面全面地了解物质的结构，解释物质的相关性质。

通过考察学生对物质聚集态与物质性质关系的理解，我们发现：

在解决与物质的性质有关的问题时，学生可以有意识地提取粒子的组成、粒子间的相互作用、粒子的排列等信息，这意味着他们对这方面的知识有一定的理解。

例如，我们测试了这个问题：

SiO2属于原子晶体，CO2属于分子晶体，请从结构上推断其物理性质的差异。

通过上图的激活，学生只能认识到，分子晶体是由分子间的作用力尽可能紧密地堆积而成的，而原子晶体是由不紧密排列的原子通过共价键形成的。

要想深入了解两种晶体性质的区别，就需要了解两种力的区别，这需要进一步激活分子间力和共价键。

看来所谓问题难度的增加主要是要求学生激活更多的内容，提高激活内容的等级。这时候学生一旦在任何地方出现断点，势必会影响问题的解决。

学生们是如何解决这个问题的？

对于这个问题，大部分同学给出了准确而全面的答案。

他们从分析SiO2晶体的结构入手，指出由硅原子和氧原子组成的空间三维网络的排列导致了晶体的独特性质。

为了破坏或熔化晶体，必须破坏所有共价键，因此SiO2具有高熔点和沸点和高硬度。

二氧化碳是不同的。它是由分子间作用力形成的分子晶体。因此，破坏或熔化晶体所需的能量小，熔点和沸点低，硬度小。

4.讨论：

影响学生对物质结构和性质认识的形成和发展的因素

通过教材《物质的结构与性质》的实现以及我们所做的各种测试，可以看出：

影响高中生对物质结构和性质认识的形成和发展的因素是多方面的。

首先，学生认知方式的改变对认知的形成和发展有重要影响；进一步，哪些因素与学生认知方式的变化有关？

应该包括教材本身的因素以及在教学过程中采用的不同的教学策略和教学方法。

教材本身对学生认知的形成和发展有一定的影响。这里就“原子晶体”的部分内容进行讨论。

新课程背景下，这部分教材的布局是怎样的？

从广义的角度，首先，在讨论“物质的聚集状态和材料性质”的背景下，对晶体进行了概述；最后从结构、性质、结构与性质的关系等方面对原子晶体进行了全面的探讨。

这种教材安排的好处是：

第一种可以让学生根据物质聚集态的层次来理解，逐步形成对粒子→粒子间相互作用→物质聚集态三个层次的理解。

晶体的第二个概述帮助学生了解不同类型的晶体是由不同的粒子通过不同排列的不同粒子的相互作用形成的，并为以下讨论每种晶体的堆积方法和每种晶体的性质水晶的类型奠定了基础。

不同教材的使用如何影响学生的认知发展？

将试题4（《第三章物质的聚合状态与性质》试卷）修改一定程度后，使用人文教育版（全日制普通高中教材（必修加选修）化学第三卷） ) ) 学生参加了比较测试。

从测试结果的明显差异可以看出，新教材的不同编排确实对学生的理解，即认知的发展起到了不可忽视的作用。

这种理解上的差异与学生感知方式的差异密切相关。

此外，在教学过程中采用不同的教学策略和教学方法，对学生认知的形成和发展也有重要影响。