质疑 假设 探究 演绎
——原子晶体探究教学案例
背景
探究式课堂教学是以探究性学习为主，以现行教材为基本探究内容，为学生提供质疑、探究、讨论问题和自由表达的机会，让学生通过分组活动和分工合作，模拟科学研究的方式，自主参与知识获取过程的课堂教学。探究式课堂教学既重视探究的结果——教材中的概念理论及元素化合物性质，又重视知识的获取过程。以实验为手段的探究课堂教学模式已日趋成熟，而以物质结构理论为内容的探究课堂教学，因其内容的非实验特性及高科技手段在教学中不能使用的特点，使本类探究式课堂教学还处于不断探索阶段。本案例是本人《物质结构与性质》（鲁科版）的探究课堂教学研讨课的教学实录，提出来供同行不断完善。
教学基本结构：
给出材料，联想质疑 提出问题，建立假设 探究学习，证明假设（第一阶段思辨证明或证伪，第二阶段阅读证明或证伪） 归纳探究，得出结论 演绎探究，迁移运用。
设计理念：
基于知识形成的建构主义思想，模拟科学研究的一般程序，突出学生的主体地位，改变学生的学习方式，在探究过程中发现问题、分析问题和解决问题，在形成基本理论知识的同时，充分培养学生的科学探究方法和探究性学习能力，进而培养学生的科学素养和创新能力。
通过讨论和交流，培养了学生的分工合作精神；通过表述锻炼了学生的语言表达能力；通过查阅资料训练了学生的阅读能力及加工处理信息的能力。
教学过程：
悠扬的音乐声中，学生眼前展现出一幅美丽的画面：山水相连的深色背景前，一颗五彩缤纷的钻石时隐时现，闪闪发光；钻石消失之后，一个金刚石结构的球棍模型缓缓转动。
教学活动正式开始，我在银幕上打出下列表格：
（图略）
然后，我提出了第一个问题：同学们，我们已经学习了金属晶体、离子晶体和分子晶体。表中数据为第二周期元素单质的熔点，请同学们思考，它们属于我们学过的哪类晶体呢？
短暂思考后，学生认为，它们不属于以前学过的任何一种晶体。
我提出了第二个问题：那么，这种晶体属于何种类型呢？原子间又以何种方式结合呢？请同学们运用“微粒间的相互作用”知识大胆猜想，10分钟后请每个学习小组选一名发言人介绍本组的猜想。
学生四人一组展开了讨论。因为我要求汇报结果时不能重复别人的猜想，这就给讨论引入了竞争的因素，课堂气氛非常活跃。学生提出了诸多假设，具有代表性的有如下5种：
假设1：碳原子间没有化学键，在碳的晶体中，碳原子采用最紧密堆积形式；
假设2：碳原子的电子排布为1s22s22p2,两个单电子配对成键形成双原子分子C2，这些分子紧密堆积成分子晶体；
假设3：碳原子进行sp1杂化，杂化轨道“头对头”重叠形成δ键，另两个P电子所在原子轨道“肩并肩”重叠成大Л键，形成了一条条长链状分子；
假设4：碳原子进行sp2杂化，杂化轨道“头对头”重叠形成δ键，每六个碳原子以单键形成了正六边形的一张张网，每个碳原子未杂化的2P电子所在原子轨道“肩并肩”重叠形成覆盖整个网的大Л键；
假设5：碳原子采取sp3杂化，杂化轨道“头对头”重叠形成δ键，即每个碳原子形成四个共价键，这些碳原子形成了空间立体网状结构的晶体。
备课时我预计到了学生可能提出的假设，并制作了这五种假设的幻灯片。在对学生提出的假设进行简单归纳后，我把五种假设分配给不同的学习小组进行讨论，要求无论正伪都要说明理由，五分钟后各小组汇报讨论结果。在学生展开热烈讨论的同时，我走下讲台，巡视各组讨论情况，解答学生提出的各种问题。
学生讨论后认为，假设1、2、3不成立，假设4、5成立，并说明了理由（具体内容略）。
学生汇报讨论结果时，我对他们的思维激情给予了高度赞扬，但我没有对汇报的内容给予肯定或否定评判。为了使学生进一步弄清自己的假设及对假设的分析是否正确，我指导学生开始阅读探究。
通过阅读教材和教学参考资料,学生基本明确了上述假设的真假及对假设分析的正误,也弄清了原子晶体的概念。我在引导学生对以上探究过程的结果进行归纳总结的同时，指导学生完成了学案中原子晶体的概念内涵、物理特性、熔沸点比较等内容。
随后，我提出第三个问题让学生思考：金刚石是原子晶体，你知道金刚石中最小的碳环是几元环吗？你知道每个环平摊几个碳原子吗？
学生对这个问题一时回答不了，课堂教学进入演绎探究阶段。我一边放映金刚石结构模型的flash模拟动画，一边给每个学习小组发了一个具有多个晶胞的金刚石球棍模型，让学生仔细观察并展开讨论，课堂出现了第二次高潮。
在学生弄清金刚石的结构后，我告诉学生：如果把金刚石中的碳原子改成硅原子，就成了硅晶体；如果在硅晶体中每两个硅原子间插入一个氧原子，就成了二氧化硅晶体。在这里，我自觉运用了“从特殊到一般，再由一般到特殊”的认识规律。在学生彻底搞清原子晶体的概念及其结构特点的情况下，我指导学生填写学案——各类型晶体异同点比较表，从概念、微粒种类、微粒间作用力、结构特点、熔沸点高低、硬度大小等方面进行比较，进一步加深对晶体知识的理解。
归纳小结后，进行以最近几年高考或高考模拟题中有关原子晶体知识为内容的课堂练习。
随后是学生提问和教师答疑时间。我很重视这个环节，尽管只有几分钟，但它给学生提供了一个开放的思想空间，可以让学生骑着思想的野马在知识的草原上尽情奔驰。
本节课在一位学生的回顾与总结中结束。
（作者单位系深圳清华实验学校高中部） |
