問題化教學(xué)設(shè)計(jì)與互動(dòng)課堂的建立——以《離子鍵 離子晶體》為例

王希儉

（江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇 蘇州 215011）

一、教學(xué)思想

師生積極參與、交往互動(dòng)、共同發(fā)展，這是最新的有效教學(xué)理念。 問題化教學(xué)設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生參與到富有成效的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，讓學(xué)生有行為參與、認(rèn)知參與又有情感參與，只有以積極的情感體驗(yàn)和深層次的認(rèn)知參與為核心的全面參與，才能促進(jìn)學(xué)生高層次的發(fā)展，教師設(shè)計(jì)一系列適合學(xué)生的問題化學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，通過對(duì)問題的探究，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力、表達(dá)能力，合作與交流讓學(xué)生分享經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生產(chǎn)生快樂感、成就感，使師生產(chǎn)生互動(dòng)。 教師給予學(xué)生思考、活動(dòng)、交往、實(shí)踐的空間，教師當(dāng)好課堂學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)著與合作者，問題設(shè)計(jì)符合學(xué)生的需求，有深度、新意和大的思維空間， 使問題成為學(xué)生發(fā)展核心的好載體，教師要有強(qiáng)烈的問題意識(shí)、研究意識(shí)，通過問題化教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂互動(dòng)而得到發(fā)展。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能：了解離子鍵、離子晶體的意義；理解離子鍵形成的條件、組成離子鍵的微粒，理解影響離子鍵強(qiáng)弱的因素以及定量衡量離子鍵強(qiáng)弱的方法。 能利用圖表來認(rèn)識(shí)離子鍵的實(shí)質(zhì)和結(jié)果。 可與物理學(xué)中靜電力的計(jì)算相結(jié)合，晶體的計(jì)算與數(shù)學(xué)的立體幾何、物理學(xué)的密度計(jì)算相結(jié)合。

（2）過程和方法：在問題化情景中不斷提出問題讓學(xué)生思考、分析，養(yǎng)成問題意識(shí)，提高分析解決問題的能力。 通過數(shù)據(jù)材料和圖表的分析，提高數(shù)據(jù)、圖表解讀能力。 通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，提高觀察、動(dòng)手能力。 理解離子晶體的概念、構(gòu)成及物理性質(zhì)特征，掌握常見的離子晶體的類型及有關(guān)性質(zhì)。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)化學(xué)鍵知識(shí)的生產(chǎn)、生活價(jià)值； 認(rèn)識(shí)化學(xué)作為一門科學(xué)的本質(zhì)和科技價(jià)值；形成資源綜合利用和開發(fā)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的地位及發(fā)展的可持續(xù)性觀念；體驗(yàn)化學(xué)理論在生產(chǎn)中的作用。 分析離子鍵的成鍵微粒和成鍵性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移的能力和歸納總結(jié)的能力。

三、教學(xué)過程

問題1：演示鈉在氯氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，請描述金屬鈉與氯氣發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象？

［設(shè)計(jì)意圖］引入，從微觀到宏觀角度認(rèn)識(shí)離子鍵的形成。

［學(xué)生觀察］劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出黃光，有大量的白煙生成，集氣瓶中黃綠色氣體顏色消失，生成物為白色固體。

問題2： 請解釋為什么鈉能與氯氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)？ 上述的白色固體構(gòu)成的微粒是什么？

［設(shè)計(jì)意圖］培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。

［歸納］Na：1s22s22p63s1→Na+：1s22s22p6

Cl：1s22s22p63s23p5→Cl-：1s22s22p63s23p6

Na-e-→Na+

Cl+e-→Cl-

問題3：氯的電負(fù)性為3.0，鈉的電負(fù)性為0.9，請從電負(fù)性的角度判斷鈉與氯氣反應(yīng)生成物是什么化學(xué)鍵？

［設(shè)計(jì)意圖］從量的角度判斷鍵的類型。

當(dāng)元素的電負(fù)性差比較大，成鍵的兩元素的電負(fù)性差用Δx 表示，當(dāng)Δx>1.7，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵，所以該反應(yīng)生成物是離子鍵

問題4：什么叫離子鍵？怎樣從能量和平衡的角度解釋生成物離子鍵的形成？

［設(shè)計(jì)意圖］從能量和平衡的角度研究離子鍵。

陰、陽離子之間形成穩(wěn)定化合物的靜電作用。 形成離子鍵體系的勢能與核間距之間的關(guān)系如圖所示：

橫坐標(biāo)：核間距r；縱坐標(biāo)：體系的勢能V。 下面來考察Na＋和Cl-彼此接近時(shí)，勢能V 的變化。

從圖中可見：

r＞r0， 當(dāng)r 減小時(shí)， 正負(fù)離子靠靜電相互吸引，V 減小，體系穩(wěn)定。

r＝r0時(shí)，V 有極小值，此時(shí)體系最穩(wěn)定.表明形成了離子鍵。

r＜r0時(shí)，V 急劇上升， 因?yàn)镹a＋和Cl-彼此再接近時(shí)，相互之間電子斥力急劇增加，導(dǎo)致勢能驟然上升.

因此，離子相互吸引，保持一定距離時(shí)，體系最穩(wěn)定，即當(dāng)靜電引力與靜電斥力達(dá)到平衡時(shí)，形成穩(wěn)定的離子鍵，整個(gè)體系達(dá)到能量最低狀態(tài)。

問題5：哪些物質(zhì)中存在離子鍵？

［設(shè)計(jì)意圖］從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)、分類物質(zhì)。

（1）活潑的金屬元素（IA、IIA）和活潑的非金屬元素（VIA、VIIA）形成的化合物。

（2）活潑的金屬元素離子和酸根離子形成的化合物。

（3）銨根和酸根離子（或活潑非金屬元素離子）形成的鹽。

（4）活潑的金屬元素和氫氧根離子形成的化合物。

問題6：陰、陽離子是否只在某個(gè)方向才能產(chǎn)生靜電作用？ 一個(gè)陽離子是否只能吸引一個(gè)陰離子？

［設(shè)計(jì)意圖］認(rèn)識(shí)離子鍵的特征。

通常情況下，陰、陽離子可以看成是球形對(duì)稱的，其電荷分布也是球形對(duì)稱的，在各個(gè)方向上都能與異性離子產(chǎn)生靜電作用，只要空間條件允許，一個(gè)離子可以同時(shí)吸引多個(gè)帶相反電荷的離子。 因此離子鍵沒有方向性和飽和性。

特點(diǎn)：沒有方向性，沒有飽和性。

問題7：影響離子鍵強(qiáng)弱因素有哪些？怎樣定量衡量離子鍵的強(qiáng)弱？

［設(shè)計(jì)意圖］離子鍵強(qiáng)弱如何衡量。

（1）離子半徑的影響；

（2）離子電荷數(shù)的影響。

F＝Kq1q2/r2

離子半徑越小、離子所帶電荷越多，離子鍵就越強(qiáng)。

離子鍵強(qiáng)弱衡量標(biāo)準(zhǔn)——晶格能。

意義： 拆開1mol 離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。

符號(hào)和單位：U；kJ·mol-1

例如： 拆開1mol NaCl 晶體使之形成氣態(tài)鈉離子和氯離子時(shí)，吸收的能量用U 表示：

［討論］晶格能大小與什么因素有關(guān)？ 如何影響？

［設(shè)計(jì)意圖］培養(yǎng)學(xué)生利用和分析表格的能力。

?

問題8：如何表示離子鍵的形成？

［設(shè)計(jì)意圖］理解離子鍵的含義和化學(xué)用語的書寫。

請寫出下列物質(zhì)的電子式：

MgCl2、Na2O2、NH4Cl、NaOH

問題9：離子化合物常溫常壓下大都是晶體，晶體和固體有何不同？晶體為什么有固定的幾何外形？什么叫離子晶體？ 組成離子晶體的微粒是什么？ 離子晶體的微粒間的作用是什么？ 離子晶體有哪些性質(zhì)？

［設(shè)計(jì)意圖］培養(yǎng)學(xué)生空間想象、歸納、表達(dá)能力。

晶體是有規(guī)則的幾何外形的固體。 由于內(nèi)部離子在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的。 離子晶體是離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體；組成離子晶體的微粒：陰、陽離子；離子晶體微粒間作用：離子鍵。 性質(zhì)：具有較高的熔沸點(diǎn)，硬而脆，不導(dǎo)電，熔融或溶于水后能導(dǎo)電。 晶體還有高度對(duì)稱性、最小內(nèi)能、相對(duì)穩(wěn)定等。

問題10：離子晶體形成時(shí)陰陽離子排列時(shí)遵循什么規(guī)律？

［設(shè)計(jì)意圖］理解緊密堆積原理。

陰陽離子盡可能緊密地排列，帶相反電荷的離子盡可能相互接觸，且一種離子周圍緊鄰的帶相反電荷的離子盡可能多。 這樣體系能量低，形成的離子晶體穩(wěn)定。

問題11：離子晶體有哪些晶體結(jié)構(gòu)類型？觀察模型，分析晶體微粒排布規(guī)律。

［設(shè)計(jì)意圖］ 培養(yǎng)觀察、分析、綜合能力。

（1）ZnS 型 （2）NaCl 型 （3）CsCl 型 （4）CsF 型

問題12：觀察氯化鈉型晶體模型，氯化鈉型晶體的配位數(shù)是多少？ 每個(gè)晶胞中含有幾個(gè)鈉離子？ 幾個(gè)氯離子？它們所圍成的空間幾何構(gòu)型是什么形狀？ 與一個(gè)Cl-相鄰最近且距離相等的Cl-有幾個(gè)？

［設(shè)計(jì)意圖］培養(yǎng)觀察分析和空間想象能力。

（1）立方晶系，面心立方晶胞；

（2）Na＋和Cl-配位數(shù)都是6；

（3）Z＝4

（4）Na＋，Cl-，離子鍵。

問題13：觀察氯化銫型晶體模型，氯化銫型晶體的配位數(shù)是多少？ 每個(gè)晶胞中含有幾個(gè)銫離子？ 幾個(gè)氯離子？離每個(gè)銫離子最近的銫離子有多少個(gè)？ 與一個(gè)C1-相鄰最近且距離相等C1-的有幾個(gè)？

（1）立方晶系，簡單立方晶胞。

（2）Z＝1。

（3）Cs＋，Cl-，離子鍵。

（4）配位數(shù)8∶8。

問題14： 氯化鈉和氯化銫都是AB 型離子化合物，兩者的配位數(shù)卻不同，你認(rèn)為造成這一差異的可能原因是什么？

氯化鈉和氯化銫兩者的配位數(shù)之所以不同，主要在于離子半徑的差異。Cs＋半徑要大于Na＋，因而吸引更多的Cl-。 離子晶體中離子配位數(shù)的多少主要取決于陰、陽離子的相對(duì)大小。

規(guī)律：陽離子、陰離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系

四、教學(xué)感悟

1.問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂教學(xué)更好的落實(shí)有效教學(xué)新課程理念

問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂關(guān)注的是新課程的理念能否落實(shí)到位，關(guān)注課堂教學(xué)能否根據(jù)新課程要求重新塑造，是追求教學(xué)的合理化、智慧化和提高教學(xué)水平的重要手段，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。 課堂教學(xué)中有兩個(gè)問題，一是預(yù)設(shè)，二是生成。 預(yù)設(shè)需要教師認(rèn)真思考、設(shè)計(jì)和斟酌，問題設(shè)置符合學(xué)生認(rèn)識(shí)水平。 生成是靈動(dòng)的，有學(xué)生提出的，有教師根據(jù)學(xué)生疑問提出的，在解決問題中出現(xiàn)認(rèn)知沖突，實(shí)現(xiàn)概念的理解和能力的提高。 師生積極參與、交往互動(dòng)、共同發(fā)展。

2.問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂教學(xué)更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情

通過問題的討論，師生的互動(dòng)使課堂煥發(fā)生命的活力，教師、學(xué)生的思想和文本及已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不斷交會(huì)碰撞，創(chuàng)造火化。 新的信息、新的需求和學(xué)習(xí)激情不斷涌動(dòng)產(chǎn)生，通過對(duì)問題的討論、辯論、爭論、實(shí)驗(yàn)、類比，認(rèn)識(shí)不斷提高，體驗(yàn)不斷加深，情感不斷升華。 在這樣的課堂中，學(xué)生擁有了創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，獲得全面的發(fā)展，教師的勞動(dòng)也就閃耀著智慧的光輝，閃爍著生命本色。

3.問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂教學(xué)更好的促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展

實(shí)施問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂教學(xué)法，教師必須結(jié)合學(xué)生的實(shí)際合理設(shè)計(jì)問題，問題要具有一定的難度和明確的考察目標(biāo)，體現(xiàn)基礎(chǔ)性和典型性，是高考的熱點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。 問題設(shè)計(jì)上可以是高考試題的改編和生產(chǎn)實(shí)際，為此，教師課前設(shè)計(jì)必須認(rèn)真研究新課程，學(xué)習(xí)新課標(biāo)，反復(fù)揣摩問題如何設(shè)置合理。 在互動(dòng)課堂上，教師要有發(fā)現(xiàn)學(xué)生共性問題和典型錯(cuò)誤的慧眼，共性問題和典型錯(cuò)誤產(chǎn)生教師要追本求源，是思維方式、解題方法還是基礎(chǔ)知識(shí)出現(xiàn)問題等。 每節(jié)課都有優(yōu)點(diǎn)，也肯定存在不足，通過對(duì)問題化和互動(dòng)課堂教學(xué)的反思，就能不斷提高課堂教學(xué)水平，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。

4.問題化設(shè)計(jì)和互動(dòng)課堂教學(xué)更好地實(shí)現(xiàn)新課程的三維目標(biāo)

問題化教學(xué)把教育理論、教學(xué)思想轉(zhuǎn)化為可操作的程度或結(jié)構(gòu)，讓課堂教學(xué)變成了“師生共振”。 創(chuàng)設(shè)問題情境，通過創(chuàng)設(shè)的問題情境給學(xué)生架起探究的橋梁和引導(dǎo)學(xué)生尋求解決問題的正確途徑， 使學(xué)生在積極思維、消化知識(shí)的過程中改組自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和良好的學(xué)習(xí)態(tài)度，新穎有力的問題情境可以激發(fā)學(xué)生的興趣， 提高全體學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，形成教師主導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用完美結(jié)合的課堂氣氛，不僅使學(xué)生掌握了知識(shí)和技能，而且使學(xué)生的智力、能力得到全面發(fā)展，達(dá)到多元化的素質(zhì)教育目標(biāo)。 因此，化學(xué)課堂教學(xué)必須注重問題情境的創(chuàng)設(shè)。

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民教育出版社，2003

［2］ 熊新華.論化學(xué)學(xué)科教學(xué)價(jià)值［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（4）：6-8

［3］ 皮連生主編.學(xué)與教的心理學(xué)［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2003

［4］ 王后雄.情感目標(biāo)理論及其在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.化學(xué)教學(xué)，2012，（7）：5-7