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探究學習即從學科領域或現(xiàn)實社會生活中選擇和確定研究主題,在教學中創(chuàng)設一種類似于學術(或科學)研究的情境,學生通過自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、操作、調查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動,獲得知識與技能、發(fā)展情感與態(tài)度,特別是探索精神和創(chuàng)新能力的學習方式和學習過程。經歷探究過程以獲得理智和情感體驗、建構知識、掌握解決問題的方法,是探究學習要達到的三個目標。開展探究學習十分有利于學生的思維發(fā)展,學生作為學習者主動地參與課堂活動,積極性更容易被激發(fā),也能很有效的掌握所學的知識。探究活動的主題很多，模型便是其中一個方面。

　　

　　一、分子模型探究模式

　　

　　事物的模型是對事物的簡化模擬，人類認識知識可以借助模型加深對事物的理解。布魯納認為，在人類認知過程中，有三種表征系統(tǒng)在起作用，那就是“動作表征、肖像或映象表征和符號表征——即通過動作或行動、肖像或映象，以及各種符號來認識事物。這三種表征系統(tǒng)的相互作用，是認識生長或智慧生長的核心”（Bruner,1973）。這三種表征，具有抽象程度之別，一般由行動—形象—符號表征這樣一個認知過程發(fā)展，但并不是無嚴格意義上的先后順序之分。它們是相互作用的，科學合理的抽象符號表征，可以更真實形象地表征事物的特征，使動作表征的方向更明確，動作更符合實際而有成效。比如我們探討分子模型，它是認識化學宏觀物質組成與微觀構成的中介，人們可以通過情景創(chuàng)設，觀察宏觀物質組成的具體模型，運用一定方法，展開心理運作表征，關注其某種外觀特征入手，提出“為什么具有這種特征？”探究的問題，在探究者已有知識基礎上，展開從宏觀物質到微觀構成的分析推演運作，形成科學猜想或假設，然后，在目標明確、方案具體情境下，進行實證性的操作表征，這種宏觀與微觀相結合的思考，可以更本質的探究和理解知識，建構物質概念和原理。

　　

　　二、探究活動過程

　　

　　以C60分子結構模型為例說明圖1分子模型的探究過程模式。

　　

　　1探究情景創(chuàng)設

　　

　　向學生展示富勒烯C60分子結構模型，引導學生仔細觀察模型表觀特征，用言語來描述感知現(xiàn)象，并自主聯(lián)系已有相關知識，如C的同素異形體——金剛石、石墨等的聯(lián)系。比較異同。

　　

　　2以分子模型切入，尋找相關信息

　　

　　以C60分子結構模型為基點，輔以一個實物——足球作參照物，引導學生通過各種手段（如教材、科普讀物、教育電視節(jié)目、網絡資源等）尋找相關的信息。讓學生交流感受，在原有知識基礎上提出自己的疑問、想法或問題。

　　

　　3對模型的探究

　　

　�。�1）觀察模型：引導學生從“整體—部分—整體”的方式來觀察模型有那些特點，首先認識事物整體結構框架，形似足球，但又不是足球的替代物，有哪些直接信息，是否有隱藏信息？其次分析模型的組成結構，從方法上引導學生，將C60分子結構分解為各個小單元來認識，如點、線、面的認識，它們之間是如何聯(lián)結的？了解這些單元，然后整合回歸到分子模型整體，以理解C60等原子團簇分子，何以具有特有的物理和化學性質。

　　

　�。�2）提出問題：通過觀察、分析C60分子結構模型，引導學生探討分子模型的變量參數(shù)，如碳原子最外層有四個電子，它是如何成鍵的？，模型中頂點意味著什么？有多少個面？多少單鍵和雙鍵？C60分子何以穩(wěn)定？等相關問題。

　　

　�。�3）分析推論：引導學生聯(lián)系原有知識，分析①碳原子是如何成鍵的？②每個碳原子擁有多少條C—C單鍵和多少條C=C雙鍵才能滿足碳原子的成鍵方式？畫出碳原子的成鍵方式圖。③每個碳C—C單鍵為幾個原子所擁有？計算C60分子中共有多少條C—C單鍵？同理計算每個碳C=C雙鍵為幾個原子所擁有？計算C60分子中共有多少條C=C雙鍵？④基于C60分子中只含有五邊形、六邊形的事實，依據多面體的頂點數(shù)、面數(shù)、和棱邊數(shù)的關系遵循歐拉定理：頂點數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2；則C60分子中有多少個五邊形、六邊形？

　　

　　C

　　

　　圖3C60成鍵方式

　　

　�。�4）形成假設：依據上述理論分析，得出C60分子的成鍵方式如圖3。每個碳原子占有1條C-C單鍵，共60條C-C單鍵，每個碳原子占有1/2條C=C雙鍵，共有30條C=C雙鍵；總鍵數(shù)即棱邊數(shù)為90；C60分子由12個五邊形和20個六邊形組成的球體。假設這個結論為真，則依此制作的模型與真實結構圖形是否一致。

　　

　　4制作驗證

　　

　　教師準備制作材料，組織學生自己動手制作模型：驗證自己的推論是否正確，自己的假設是否成立？

　　

　�。�60模型制作的材料很簡單，用牙簽、泡末、粘合劑或者軟鐵絲。這些都是生活中常見的材料，學生很容易獲得。這兩種材料的制作方法類似，但由于細鐵絲本身有良好的延展性，能很好地固定骨架。我們以使用軟鐵絲的制作為例，簡要介紹其制作步驟：

　　

　　（1）確定一個五元環(huán)，用一根鋼尺作為五元環(huán)各邊確定的模板，將事先準備的鐵絲在上面纏繞幾周，然后取出，這樣就有了等長的幾條邊，然后將鐵絲彎曲成五元環(huán)的形狀；

　　

　　（2）在第一個五元環(huán)的周圍依次連接5個六元環(huán)；

　　

　�。�3）在其中兩個六元環(huán)之間確定第二個五元環(huán)，然后在它周圍接3個六元環(huán)。這一過程中的重點是充分調動學生的空間想象，正確地連接；

　　

　�。�4）按照同樣的原理確定另外10個五元環(huán)，以及另外12個六元環(huán)。在制作過程中，要記著一點：每一個五元環(huán)周圍有5個六元環(huán)。必要的時候可以用一足球作為參照。

　　

　　5表達與交流

　　

　　組織學生進行交流，將自己的作品展示。對本次活動的收獲及一些問題的理解用自己的語言表達出來，同時鼓勵學生對相關科學前沿的問題提出大膽的猜想與預測。

　　

　　6概括化

　　

　　把自己的活動及其結果概括到更大的背景中。同理，學生可以建構Ｃ70模型。在此基礎上，教師展示不同形態(tài)富勒烯的結構模型，如單層碳納米管、布基洋蔥、兩端封密的碳納米管等，并介紹一些碳原子簇的相關知識與應用，也可以讓學生展示一些自己搜集的資料圖片。不僅豐富自己的原有知識，更是對科學前沿的一次了解，增強學生的學習興趣以及科學探究欲望。

　　

　　三、結論

　　

　　從布魯納上述人類認知過程“三種表征”的觀點出發(fā)，以科學探究七個基本構成要素為依據，我們構建了分子模型的探究模式，并分別探討了模型的各個相關環(huán)節(jié)，通過一些個案實踐，可以得出：在相關教學中引導學生對分子模型的科學探究活動，不僅能強化師生的科學探究意識；而且能加深學生宏觀與微觀相結合的認識和思考；更重要的是有利于學生形成“整體—部分—整體”的認識方法，體驗宏觀入手，微觀分析化學物質這一科學過程；同時可以增強化學學習興趣，逐步建立起認識世界、改造世界的自信。我們開展這一探究活動的目的與課程標準提出的目標要求是一致的，并且能符合學生的認知心理發(fā)展邏輯與學生學習的需要。

　　

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.2rcoc.com/gaozhong/556970.html

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分子模型的科學探究

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