《物质结构与性质》模块教学策略举隅
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《物质结构与性质》模块是普通高中的选修课程，本模块着重让学生了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，认识物质结构与性质之间的关系，并在学习中提高分析问题和解决问题的能力。《普通高中化学课程标准（实验）》第四部分提出教师应“把握不同课程模块的特点，合理选择教学策略和教学方式”，指出《物质结构与性质》模块的内容较为抽象，因此在学习和应用上的要求都比其他模块要高，建议教师在讲解时应力求通俗易懂、深入浅出，要紧密联系学生已有的有关物质及其变化的经验和知识，尽可能通过实验、借助模型、图表及运用现代信息技术，以提高教学质量和效率。本文通过几个教学实例谈一谈《物质结构与性质》教学中策略的运用。
一、形象比喻巧释疑
苏教版选修三《物质结构与性质》第58页“问题解决”让学生从构成微粒及微粒间作用力分析组成相似的两种共价化合物二氧化碳和二氧化硅性质差异的原因。从晶体的结构模型中，学生容易看出二氧化硅是由硅原子和氧原子通过共价键形成的原子晶体，而二氧化碳则是由二氧化碳分子通过分子间作用力形成的分子晶体，所以二者的熔沸点、硬度相差很大。但是学了以后，很多学生产生一个疑问：从周期表中的位置来看，碳和硅属于同一主族的元素，为什么二氧化硅不能像二氧化碳那样先形成分子，而是由原子直接构成？这是一个关于形成分子时原子轨道杂化方式不同及不同杂化方式对应的能量不同的复杂问题。碳和硅原子的最外层都是s轨道上有两个电子，p轨道上有两个电子。p轨道有三个相互垂直的轨道，其中两个轨道上各有一个电子，表面上看它们只有这两个轨道能与别的原子形成两个键，但事实上sp共4个轨道在形成分子时会产生混杂。一种混合杂化的方式是sp杂化，另一种是sp3杂化。氧原子的最外层是s轨道上有两个电子，p轨道上有4个电子。氧在形成分子时也可能出现杂化轨道，比如两个均填有1个电子相互垂直的p轨道杂化成类似sp杂化轨道那样的处于一条直线上的两个p2杂化轨道，但也可能不杂化，保持原子时的轨道不变。形成二氧化碳分子时，氧保持轨道不变，碳取sp杂化。碳分别用一个sp杂化轨道与氧的一个p轨道“头碰头”形成一个σ键，碳再分别用一个未杂化p轨道与氧的一个p轨道“肩并肩”形成一个π键。二氧化硅为何不能像那样在一个sp杂化的硅与一个未杂化的氧之间形成一个σ键和一个π键呢？σ键是没问题的，关键在于能否形成π键。硅原子较大，相应的两个填有电子的p轨道位置较高，与氧的距离也远了，就像一高一矮两个人并行，很难做到肩并肩，所以，难以形成肩并肩的π键。因此，硅采取sp3杂化，氧取p2杂化，使得二者电子云重叠得更多，体系能量下降，更稳定。这样一个复杂的问题要让学生弄明白有点困难，因此笔者给学生讲解时把碳和氧的p轨道比喻成两个身高相近的人，并行时看起来比较协调，能形成π键。而硅和氧的p轨道比喻成两个一高一矮两个人的人，并行时很不协调，难形成π键，因此只好换成别的合作方式。
二、有意犯错提升认识
比较不同物质的熔沸点高低是物质结构与性质的一个重要知识点，一般的思路是：先判断晶体类型，原子晶体>离子晶体>分子晶体；同一类型的晶体再比较微粒间作用力的强弱。如同样是原子晶体，谁的熔点高可以通过比较晶体内共价键的强弱来判断，共价键的键长越长其键能越小，晶体的熔沸点越低、硬度越小。但在解决实际问题中，不少学生却忽视了一个很重要的内容，那就是一些规律使用的前提是物质结构要相似。例如，比较金刚石、晶体硅、碳化硅和二氧化硅的熔点高低。多数学生对金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点高低排序没问题，因碳的非金属性比硅强，所以键能C-C>C-Si>Si-Si。但是对于二氧化硅的熔点应排在第几位，很多学生并不清楚。课堂上笔者故意这样分析：因为O的非金属性比C强，所以键能Si-O>C-Si，即二氧化硅的熔点比碳化硅高，故二氧化硅的熔点排在第二位。听到这里，多数学生都点头表示赞同。这时，笔者让学生们阅读课本第51页表3-6及第58页“问题解决”，学生发现四种物质的熔点高低正确的顺序应为：金刚石>碳化硅>二氧化硅>晶体硅。为什么会这样？有的学生从课本中找到了答案：“对于结构相似的原子晶体而言，共价键的键长越长，键能就越小，晶体的熔点、沸点越低，硬度越小。”二氧化硅的结构与另外三种并不相似，因此不能简单地通过比较键长的长短来判断熔点的高低。其实，对于离子晶体、分子晶体而言也是一样的。如课本第54页也讲到“对于组成和结构相似的分子（如卤素单质），其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。”对于那些组成和结构不同的物质，同样地也不能简单地运用以上规律从相对分子质量的大小来判断物质熔点的高低。
三、“透过现象看本质”巧过渡
元素电负性可以用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。在学完元素第一电离能的周期性变化后，要进入学习元素电负性的周期性变化这一部分时，如何让学生对电负性有更深刻的印象？笔者在课堂教学中做了个过渡：先让学生写出NaCl和HCl的电子式并标出各元素的化合价。从二者电子式书写的差异中学生可以直观地判断NaCl是一种离子化合物，而HCl则是一种共价化合物。这时笔者让学生分析：Na和Cl原子通过电子得失形成离子，然后离子再结合成NaCl，因此Na为+1价、Cl元素为-1价。但是H和Cl原子并没有电子的得失，为什么H化合价也是+1价，Cl元素化合价也是-1价？在书写电子式时，笔者特意将H和Cl的共用电子对写得偏向Cl而偏离H。有的学生在观察后发现这一点，指出：因为Cl元素吸引电子能力比H强，所以共用电子对偏向Cl使得它显负价，而H显正价。这时，笔者顺势诱导：要判断化合物不同原子吸引电子能力的强弱，我们可以用电负性定量地比较，从而引入电负性的教学。通过这样的教学，学生对电负性的应用很快能上手，如判断IBr、HClO等物质中各元素的化合价，多数学生都能应用元素的电负性得到解释。《物质结构与性质》模块的特点是：知识抽象，理论性强。实践证明，如果我们在教学中能灵活采用合适的教学方式和教学策略，可以取得比较理想的教学效果。