摘要：用生活中常見的塑料串珠等材料建構了兩種化學模型，一種用來表示路易斯理論中的電子式模型，另一種用來表示有機物分子結構模型。通過學生動手操作，提高學生對模型的理解水平，培養(yǎng)學生的建模能力和模型認知素養(yǎng)。
　　關鍵詞：化學模型；電子式；分子結構模型；模型認知素養(yǎng)
　　文章編號：1005–6629（2016）12–0029–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
　　1 概述
　　模型是科學認知的一種特殊形式，是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對客觀對象原型所做的一種簡化描述。模型也是人們實現認知的工具，在高中化學新課程標準修訂過程中，將模型認知作為高中生化學學科的核心素養(yǎng)之一[1]。在化學學習過程中，學生借助模型這一媒介，可以溝通科學理論和真實的世界，并對化學現象作出合理的解釋和描述，促進科學知識的理解。模型是學生理解知識的一種重要手段，通過模型，可以將抽象的、難以理解的問題形象化、具體化。教學中應用模型有利于學生掌握知識，構建知識網絡框架，為學生接受知識、理解知識提供方便[2]。
　　學生結合所學的化學知識，建立模型，解決相關問題，再將解決問題的分析思路與策略方法進行抽象概括，就是化學建模過程[3]。建模過程有助于學生自主建構知識，通過建模，學生體會到化學模型的產生過程，并根據自己的學習經驗和背景，自主建構知識網絡，再經過加工和處理，學習到更多的科學知識，建立科學理論與經驗之間的聯系以及解決復雜化學問題的方法。
　　化學模型可分為思想模型和物質模型。物質模型生動直觀，將抽象的內容形象化，增加學生的感性認識，從而降低概念和理論教學的難度。高中教學中常用的物質模型多為球棍模型，類型比較單一，有些分子和晶體結構的模型體積較大，不易搬運，而且不易拆解，也不利于學生親自體驗。一些教師在教學實踐中，通過自制物質模型，如陳克剛[4]以廢棄的包裝家用電器的泡沫塑料、牙簽等材料制作了金剛石晶體、碳酸根離子和乙烷等物質模型；劉振瓊等人[5]以硬紙片為底版，制作了C60分子的模型，為球棍模型等物質模型提供了有益的補充。這些自制的物質模型，使學生對分子的形狀及結構有比較直觀的認識，利于學生自主建構模型，激發(fā)學生的求知欲望和探索精神。不過，泡沫塑料制作的模型堅固性和耐磨性較差，比較容易損壞，而且體積較大，不易搬運。硬紙片做的C60分子模型，不易拆解和重新組裝，也不利于學生親自體驗建模的過程。
　　筆者在教學中，利用塑料串珠、絨線繩、魚線等生活中常見的材料自制了兩種化學模型。制作方法簡單，容易操作，學生可以親自制作，體驗建模的過程，從而調動學生學習化學的積極性和創(chuàng)造性。自制的模型較為真實地反映了物質的結構，容易讓學生認識到模型與原型的異同，準確地反映教學內容，利于學生輕松地理解和掌握相關知識。自制的模型堅固耐用，體積小，易于攜帶，還可以輕松地拆解和重新組裝，有利于學生加深對相關知識的理解，幫助學生自主建構知識體系[6]。在課堂上，筆者讓每個學生動手制作或裝配出相關的化學自制模型，引導學生共同探討，共同體驗建模過程，通過學生動手操作，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，激發(fā)學生的參與熱情，同時培養(yǎng)了學生的建模能力和模型認知素養(yǎng)。
　　下面介紹這兩種用塑料串珠等材料建構的化學模型，供同行參考。
　　2 電子式模型
　　2.1 電子式模型建立的意義
　　共價鍵的最初模型是美國化學家路易斯提出的“共用電子對”概念，用電子式表示原子價層電子的共用情況。傳統的球棍模型，用小球代表原子，短棍代表共價鍵，表示共價化合物的分子結構，卻無法直觀地表示原子的價層電子和共用電子的情況。在電子式知識的教學中，教師常采用板書書寫電子式，用粉筆畫點表示不同原子的價電子，或者使用動畫模擬分子的形成過程，學生理解起來較為困難，而且無法親自體驗。筆者選用絨線繩和塑料串珠作為建構電子式模型的材料，根據Kristy L. Turner[7]以價層電子和電子的共用情況建構模型的想法來建構電子式模型。用絨線繩代表原子的價電子層，塑料串珠代表原子的價電子，這種模型對于學生理解共價化合物的電子式和共價鍵理論模型，以及分子的形成過程具有重要的作用。教學中將共價鍵理論的思維模型的建立過程和電子式模型的物質模型建立相結合，讓學生體會模型在學習化學知識中的重要作用，培養(yǎng)學生自主建構模型的能力。
　　2.2 電子式模型使用材料和制作過程
　　材料：不同顏色的絨線繩若干，不同顏色的具有合適孔徑的塑料珠，見圖1。
　　以簡單的H2的電子式模型為例，首先，選取2根白色的絨線繩代表兩個氫原子的價電子層，選擇2顆紅色的塑料串珠分別代表兩個氫原子的價電子，將2顆紅色串珠分別穿在兩根白色絨線繩上，如圖2所示。
　　將兩顆紅色串珠用絨線繩串連起來，并將絨線繩彎曲成圓形，代表氫原子的價電子層，再將絨線繩扭曲固定，H2的電子式模型就建立起來了。
　　2.3 電子式模型的應用
　　建構H2的電子式模型之后，學生自行設計了氯化氫分子的電子式模型。通過討論氯化氫分子電子式和H2電子式的不同，以及氯原子半徑和氫原子半徑大小的比較，并分析氯原子和氫原子價層電子數目多少。學生在建構氯化氫分子電子式模型時，選擇了正確的串珠個數代表價層電子數目，合適長度和比例的絨線繩代表氫原子和氯原子的價電子層。如圖3所示的氯化氫分子模型，學生選取7顆串珠代表氯原子的7個價電子，穿在藍色的絨線繩上，1顆串珠代表氫原子的1個價電子，穿在白色的絨線繩上，并根據氫原子和氯原子原子半徑不同，建構氯化氫分子模型時，使得藍色的絨線繩比白色的絨線繩長，代表它們不同的半徑大小。

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