一、分子模型探究模式
事物的模型是對(duì)事物的簡(jiǎn)化模擬，人類認(rèn)識(shí)知識(shí)可以借助模型加深對(duì)事物的理解。布魯納認(rèn)為，在人類認(rèn)知過(guò)程中，有三種表征系統(tǒng)在起作用，那就是“動(dòng)作表征、肖像或映象表征和符號(hào)表征——即通過(guò)動(dòng)作或行動(dòng)、肖像或映象，以及各種符號(hào)來(lái)認(rèn)識(shí)事物。這三種表征系統(tǒng)的相互作用，是認(rèn)識(shí)生長(zhǎng)或智慧生長(zhǎng)的核心”（Bruner,1973）。這三種表征，具有抽象程度之別，一般由行動(dòng)—形象—符號(hào)表征這樣一個(gè)認(rèn)知過(guò)程發(fā)展，但并不是無(wú)嚴(yán)格意義上的先后順序之分。它們是相互作用的，科學(xué)合理的抽象符號(hào)表征，可以更真實(shí)形象地表征事物的特征，使動(dòng)作表征的方向更明確，動(dòng)作更符合實(shí)際而有成效。比如我們探討分子模型，它是認(rèn)識(shí)化學(xué)宏觀物質(zhì)組成與微觀構(gòu)成的中介，人們可以通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)，觀察宏觀物質(zhì)組成的具體模型，運(yùn)用一定方法，展開心理運(yùn)作表征，關(guān)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(wèn)題，在探究者已有知識(shí)基礎(chǔ)上，展開從宏觀物質(zhì)到微觀構(gòu)成的分析推演運(yùn)作，形成科學(xué)猜想或假設(shè)，然后，在目標(biāo)明確、方案具體情境下，進(jìn)行實(shí)證性的操作表征，這種宏觀與微觀相結(jié)合的思考，可以更本質(zhì)的探究和理解知識(shí)，建構(gòu)物質(zhì)概念和原理。
二、探究活動(dòng)過(guò)程
以C60分子結(jié)構(gòu)模型為例說(shuō)明圖1分子模型的探究過(guò)程模式。
1探究情景創(chuàng)設(shè)
向?qū)W生展示富勒烯C60分子結(jié)構(gòu)模型，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察模型表觀特征，用言語(yǔ)來(lái)描述感知現(xiàn)象，并自主聯(lián)系已有相關(guān)知識(shí)，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(guān)信息
以C60分子結(jié)構(gòu)模型為基點(diǎn)，輔以一個(gè)實(shí)物——足球作參照物，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種手段（如教材、科普讀物、教育電視節(jié)目、網(wǎng)絡(luò)資源等）尋找相關(guān)的信息。讓學(xué)生交流感受，在原有知識(shí)基礎(chǔ)上提出自己的疑問(wèn)、想法或問(wèn)題。
3對(duì)模型的探究
�。�1）觀察模型：引導(dǎo)學(xué)生從“整體—部分—整體”的方式來(lái)觀察模型有那些特點(diǎn)，首先認(rèn)識(shí)事物整體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，從方法上引導(dǎo)學(xué)生，將C60分子結(jié)構(gòu)分解為各個(gè)小單元來(lái)認(rèn)識(shí)，如點(diǎn)、線、面的認(rèn)識(shí)，它們之間是如何聯(lián)結(jié)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(tuán)簇分子，何以具有特有的物理和化學(xué)性質(zhì)。
�。�2）提出問(wèn)題：通過(guò)觀察、分析C60分子結(jié)構(gòu)模型，引導(dǎo)學(xué)生探討分子模型的變量參數(shù)，如碳原子最外層有四個(gè)電子，它是如何成鍵的？，模型中頂點(diǎn)意味著什么？有多少個(gè)面？多少單鍵和雙鍵？C60分子何以穩(wěn)定？等相關(guān)問(wèn)題。
（3）分析推論：引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系原有知識(shí)，分析①碳原子是如何成鍵的？②每個(gè)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(gè)碳C—C單鍵為幾個(gè)原子所擁有？計(jì)算C60分子中共有多少條C—C單鍵？同理計(jì)算每個(gè)碳C=C雙鍵為幾個(gè)原子所擁有？計(jì)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(shí)，依據(jù)多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)、和棱邊數(shù)的關(guān)系遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2；則C60分子中有多少個(gè)五邊形、六邊形？
C
圖3C60成鍵方式
�。�4）形成假設(shè)：依據(jù)上述理論分析，得出C60分子的成鍵方式如圖3。每個(gè)碳原子占有1條C-C單鍵，共60條C-C單鍵，每個(gè)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(gè)五邊形和20個(gè)六邊形組成的球體。假設(shè)這個(gè)結(jié)論為真，則依此制作的模型與真實(shí)結(jié)構(gòu)圖形是否一致。
4制作驗(yàn)證
教師準(zhǔn)備制作材料，組織學(xué)生自己動(dòng)手制作模型：驗(yàn)證自己的推論是否正確，自己的假設(shè)是否成立？
�。�60模型制作的材料很簡(jiǎn)單，用牙簽、泡末、粘合劑或者軟鐵絲。這些都是生活中常見(jiàn)的材料，學(xué)生很容易獲得。這兩種材料的制作方法類似，但由于細(xì)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(jiǎn)要介紹其制作步驟：
�。�1）確定一個(gè)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(zhǔn)備的鐵絲在上面纏繞幾周，然后取出，這樣就有了等長(zhǎng)的幾條邊，然后將鐵絲彎曲成五元環(huán)的形狀；
�。�2）在第一個(gè)五元環(huán)的周圍依次連接5個(gè)六元環(huán)；
�。�3）在其中兩個(gè)六元環(huán)之間確定第二個(gè)五元環(huán)，然后在它周圍接3個(gè)六元環(huán)。這一過(guò)程中的重點(diǎn)是充分調(diào)動(dòng)學(xué)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(gè)五元環(huán)，以及另外12個(gè)六元環(huán)。在制作過(guò)程中，要記著一點(diǎn)：每一個(gè)五元環(huán)周圍有5個(gè)六元環(huán)。必要的時(shí)候可以用一足球作為參照。
5表達(dá)與交流
組織學(xué)生進(jìn)行交流，將自己的作品展示。對(duì)本次活動(dòng)的收獲及一些問(wèn)題的理解用自己的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)相關(guān)科學(xué)前沿的問(wèn)題提出大膽的猜想與預(yù)測(cè)。
6概括化
把自己的活動(dòng)及其結(jié)果概括到更大的背景中。同理，學(xué)生可以建構(gòu)Ｃ70模型。在此基礎(chǔ)上，教師展示不同形態(tài)富勒烯的結(jié)構(gòu)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(guān)知識(shí)與應(yīng)用，也可以讓學(xué)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(shí)，更是對(duì)科學(xué)前沿的一次了解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及科學(xué)探究欲望。
三、結(jié)論
從布魯納上述人類認(rèn)知過(guò)程“三種表征”的觀點(diǎn)出發(fā)，以科學(xué)探究七個(gè)基本構(gòu)成要素為依據(jù)，我們構(gòu)建了分子模型的探究模式，并分別探討了模型的各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)，通過(guò)一些個(gè)案實(shí)踐，可以得出：在相關(guān)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)分子模型的科學(xué)探究活動(dòng)，不僅能強(qiáng)化師生的科學(xué)探究意識(shí)；而且能加深學(xué)生宏觀與微觀相結(jié)合的認(rèn)識(shí)和思考；更重要的是有利于學(xué)生形成“整體—部分—整體”的認(rèn)識(shí)方法，體驗(yàn)宏觀入手，微觀分析化學(xué)物質(zhì)這一科學(xué)過(guò)程；同時(shí)可以增強(qiáng)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，逐步建立起認(rèn)識(shí)世界、改造世界的自信。我們開展這一探究活動(dòng)的目的與課程標(biāo)準(zhǔn)提出的目標(biāo)要求是一致的，并且能符合學(xué)生的認(rèn)知心理發(fā)展邏輯與學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/556970.html
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