知識多維建模在“元素化合物”教學(xué)中的實踐研究

劉必勝

摘要：從教高中化學(xué)多年，元素化合物知識教學(xué)一直以來都不及其他知識點教學(xué)那么自信，甚至都有了畏懼心理。這部分知識包含金屬及其化合物和非金屬及其化合物，內(nèi)容太多，而且都需要學(xué)生的記憶。學(xué)生感覺亂，老師感覺找不到著力點。通過一個學(xué)期的教學(xué)嘗試，作者發(fā)現(xiàn)了一個較為合理、高效的教學(xué)方法。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生將“元素化合物”知識點、線、面、體的多維度建模，效果顯著。文章就以“鐵及其化合物”知識教學(xué)為例進行闡述，希望能起到拋磚引玉的作用，給同仁帶來更多的思考和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：元素化合物;多維度建模;最近發(fā)展區(qū)

文章編號：1008-0546（2019）04-0013-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.004

一、問題提出

高一“元素化合物”教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中占有相當重要的地位。對必修一元素化合物知識和高二小高考以及高三高考都起到了承上啟下的作用。然而，與學(xué)生交流后發(fā)現(xiàn)，高中化學(xué)“元素化合物”知識的教學(xué)給學(xué)生的整體感覺是三個字“亂”、“散”、“男”累”。這部分知識給學(xué)生的印象就是太多、太亂需要記憶的地方過多。最后導(dǎo)致很多學(xué)生對本知識塊的排斥。而對老師而言，尤其是年輕教師，教學(xué)上感覺沒有抓手。因此，對“元素化合物”知識的教學(xué)研究和嘗試就顯得尤為重要了。

二、解決策略

從心理學(xué)角度講，學(xué)習(xí)者對有序的事物認知能力遠遠強于對無序事物的認知。在教學(xué)中如果長期讓學(xué)習(xí)者處于認知最近發(fā)展區(qū)之外，學(xué)習(xí)者必然學(xué)習(xí)興趣下降，甚至厭學(xué)！嚴重的會影響到對這門學(xué)科的興趣！而我們教育者應(yīng)該做的就是要善于發(fā)現(xiàn)表面無序的知識背后隱藏的深層次有序。并且盡可能把這個有序直觀、形象地展現(xiàn)出來。元素化合物知識的三維建模教學(xué)就是筆者的一次教學(xué)嘗試。

知識點太多，學(xué)生自然會覺得凌亂，記憶太累，甚至?xí)a(chǎn)生排斥心理。所以元素化合物知識教學(xué)設(shè)計的目標重點應(yīng)該放在知識三維乃至多維度建模上，讓這部分知識系統(tǒng)化、網(wǎng)格化、立體化、直觀化。讓知識由點連接成線，由線構(gòu)建成面，再由面構(gòu)建成體。各種元素及其化合物都按照這種教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生知識建模，學(xué)生自然就會記憶輕松，學(xué)習(xí)效率上去了，最終必然會喜歡上這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

三、教學(xué)實驗設(shè)計

下面筆者就以“鐵及其化合物”教學(xué)為例，突破分析。

1.知識點

每一種物質(zhì)介紹可以理解為一個知識點。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、用途。

門衛(wèi)三句話：1.你是誰？2.從哪來？3.到哪去？

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備用途

以物質(zhì)“氧化鐵（Fe2O3）”為例：

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)：鐵元素與氧元素以離子鍵形成。電負性差值較大，具有離子化合物的共有性質(zhì)。

物理性質(zhì)：難溶于水，紅棕色固體，熔沸點較高。

化學(xué)性質(zhì)：由于難溶于水，所以堿性氧化物的許多化學(xué)通性無法體現(xiàn)，但是

制備：4Fe+3O2==2Fe2O3;2Fe（OH）3;==Fe2O3+3H2O;赤鐵礦開采。

用途：鐵紅;工業(yè)冶煉鐵。

其他鐵元素對應(yīng)物質(zhì)介紹同上講解。這部分知識應(yīng)當放在新授課時講解。

2.知識線（一維）

通過主要的一種元素貫穿的“單質(zhì)-氧化物-酸（堿）-鹽”建立一維知識線。鐵及其化合物并不是孤立存在的，它們之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。它們之間可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)換。它們之間的轉(zhuǎn)換條件需要重點講解，可能有多種條件。實現(xiàn)知識點到線之間的一維建模，多條知識線逐步形成。

學(xué)生思考討論完成以上物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化的條件（可以有多種?。篲_______。

注：知識點和知識線可以在新授課當中進行，而后面的知識面和知識體則在復(fù)習(xí)課中完成。

3.知識面（二維）

單質(zhì)-氧化物-酸（堿）-鹽作為橫向軸;化合價作為縱向軸;構(gòu)建二維“價類圖”。

思考討論：結(jié)合化合價變化，認識以上物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化。

屬于氧化還原反應(yīng)的有：縱向物質(zhì)之間鐵元素化合價改變的轉(zhuǎn)化（橫向物質(zhì)間轉(zhuǎn)化非氧化還原反應(yīng)）。

屬于氧化反應(yīng)的有：縱向從下往上的轉(zhuǎn)化（化合價升高的反應(yīng)）。

屬于還原反應(yīng)的有：縱向從上往下的轉(zhuǎn)化（化合價下降的反應(yīng)）。

其中屬于氧化反應(yīng)的存在怎樣的規(guī)律：縱向從下往上的轉(zhuǎn)化（化合價升高的反應(yīng)）。

其中屬于還原反應(yīng)的存在怎樣的規(guī)律：縱向從上往下的轉(zhuǎn)化（化合價下降的反應(yīng)）。

4.知識體（三維）

離子反應(yīng)作為第三維度，構(gòu)建三維知識體。在圖中判斷哪些反應(yīng)是離子反應(yīng)，并且正確書寫離子方程式。另外，在三維構(gòu)建時，我們甚至可以不局限于“離子反應(yīng)”為第三維度，我們也可以“速率與平衡及影響因素”為第三維度（如圖5）。在高考實驗綜合題當中有關(guān)“反應(yīng)條件的控制”經(jīng)常會出現(xiàn)“速率與平衡類”問題的解決。

例如：反應(yīng)9（Fe3+→Fe（OH）3↓），控制溶液的pH=3.3，F(xiàn)e3+沉淀平衡幾乎完全（（Fe3+）<10^-5mol/L）。工業(yè)上可利用此性質(zhì)將鐵和其他金屬分離開來。達到三維知識體建模后，學(xué)生對“鐵及其化合物知識”的認知豁然開朗，它不再是雜亂無章，而是一個有機的知識體系。

四、研究結(jié)果與反思

三維建模教學(xué)的后期實驗對比整體效果非常明顯。高一（3）班按照傳統(tǒng)模式授課，高一（4）按照三維建模模式教學(xué)。原先這兩個班級都是同層次班級，人數(shù)及性別比例接近且期中考試均分比較接近。后期測試情況對比如表1。

通過以上表格數(shù)據(jù)不難看出，元素化合物知識采用知識點線面體三維建模教學(xué)效果遠遠好于傳統(tǒng)教學(xué)方式。

學(xué)生方面，“鐵及其化合物”按照這種三維建模方式教學(xué)，后期其他元素及其化合物的學(xué)習(xí)學(xué)生也會有意識、無意識地按照這種模式學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)效率逐步提升，學(xué)習(xí)效果也更加明顯。經(jīng)過后續(xù)學(xué)生個別交流不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對元素化合物這部分知識的學(xué)習(xí)遠沒有傳統(tǒng)教學(xué)模式的學(xué)生感到困難、排斥?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)興趣也明顯得到較大提升。

老師方面，感覺采用三維建模方式教學(xué)后，課堂上學(xué)生與老師的距離越來越近，逐漸形成了互動，越

教越輕松。對元素化合物內(nèi)容的教學(xué)也找回了自信，整體效果非常明顯。

因此，我們教師在教學(xué)過程中需要引導(dǎo)學(xué)生將知識表面無序向有序建模。點線面體三維建模就是一個很好的嘗試。當然，此次只是筆者的粗淺嘗試。在今后的這部分知識教學(xué)中乃至其他部分知識教學(xué)過程中，筆者還會進一步改進和完善。沒有最好，只有更好！希望能給各位同仁帶來參考和啟發(fā)。

參考文獻

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