教材微粒觀建構(gòu)方式的分析與啟示

胡巢生

摘要：分析新課標魯教版九年級《化學(xué)》第二單元的內(nèi)容體系，發(fā)現(xiàn)教材從情境創(chuàng)設(shè)、活動設(shè)計、問題設(shè)置等多角度幫助學(xué)生構(gòu)建微粒觀，增強了學(xué)科知識的系統(tǒng)性，優(yōu)化了核心知識的教與學(xué)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教材；微粒觀；核心知識；情景設(shè)置

文章編號：1005–6629（2013）8–0026–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

宋心琦教授認為，中學(xué)化學(xué)教學(xué)能夠使學(xué)生終身受益的，不是具體的化學(xué)專業(yè)知識，而是影響他們世界觀、人生觀和價值觀的化學(xué)思想觀念，不是諸如分類、實驗、計算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問題解決能力的具有化學(xué)特點的認識論和方法論。學(xué)生能否牢固地、準確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀念應(yīng)當是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的第一目標[1]?；瘜W(xué)是在原子、分子的層面上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，化學(xué)學(xué)科特征決定了貫穿中學(xué)化學(xué)課程教學(xué)始終的一項重要任務(wù)，就是培養(yǎng)中學(xué)生從微觀角度思考宏觀現(xiàn)象的思維習(xí)慣。

魯教版九年級《化學(xué)》第二單元[2]是承載微粒觀教育的主要內(nèi)容：（1）物質(zhì)是由極其微小的微粒構(gòu)成的；（2）微粒是不斷運動的；（3）微粒之間存在一定的間隔；（4）微粒之間存在相互作用。因此，本單元應(yīng)達成以下重要教學(xué)目標為：認識到物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的，知道微粒的基本特征以及幾種微粒之間的關(guān)系，對原子內(nèi)部要有基本的認識，基于這些微粒的認識體會物質(zhì)的組成和分類，理解物質(zhì)的物理性質(zhì)、物理變化、化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)變化等概念的本質(zhì)[3]。

1 基于課程標準視角對教材中微粒觀建構(gòu)思路的分析

義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011版）的每個主題從“內(nèi)容標準”、“活動與探究建議”兩個維度對學(xué)習(xí)內(nèi)容加以說明。學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)“標準”里規(guī)定的“所要達到的最基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)要求”，而且還要經(jīng)歷和體驗“活動與探究建議”中所列出的活動。同時，課程標準也肯定了真實情境的價值。標準中有關(guān)微粒構(gòu)成物質(zhì)的內(nèi)容[4]見表1：

教材作為課程標準的具體產(chǎn)物，全面落實課程標準的內(nèi)容要求。幫助學(xué)生建立宏觀、微觀、符號三者結(jié)合的學(xué)習(xí)化學(xué)的三重表征思維方式，是本單元的一個重要發(fā)展目標，也是整個化學(xué)學(xué)科的重要發(fā)展目標[5]。從內(nèi)容的編排體系來看，教材以微粒觀為主線構(gòu)建本單元核心知識，以水為素材，充分梳理學(xué)生已有知識經(jīng)驗，精選典型事實，設(shè)計了許多具有一定思維容量、適宜難度、合適梯度的有思考價值的問題或問題組，通過對問題不同層次、不同時機、不同方式的精心設(shè)計，驅(qū)動學(xué)生思維能力的發(fā)展。突出化學(xué)學(xué)科特色（實驗探究、宏微結(jié)合思維、符號化表示方式），通過“水的三態(tài)變化”等活動和探究，落實課程標準中的“活動與探究建議”。

從觀念的形成過程來看，從水的三態(tài)變化、水的天然循環(huán)到水的分解和合成的探究活動及其微觀分析，通過對科學(xué)家研究原子結(jié)構(gòu)歷史的分析，進一步引導(dǎo)學(xué)生認識原子在化學(xué)變化中的行為，深入了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原子核外電子的分布及其在化學(xué)變化中的表現(xiàn)。有層次地引領(lǐng)學(xué)生深入了解微粒觀，認識到微粒觀的內(nèi)容并不是完全并列的，而是由簡單到復(fù)雜，由淺顯到深奧，由低層次到高層次，不斷深化提升的。教材構(gòu)建了一個既充分整合、又有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的“理論性知識與事實性知識穿插編排”的體系，實現(xiàn)了學(xué)科知識的邏輯順序、學(xué)生的認知順序和心理發(fā)展順序的三序結(jié)合[6]，達成了核心知識的教與學(xué)和化學(xué)基本觀念構(gòu)建的和諧統(tǒng)一，使得教材充滿思考性和對智慧的挑戰(zhàn)。

2 教材微粒觀建構(gòu)方式的特色分析

基于對教材微粒觀建構(gòu)思路的分析，筆者從教材設(shè)置的典型事實、基本問題、情景與活動對核心概念、觀念構(gòu)建的達成等視角出發(fā)，總結(jié)出微粒觀在本單元的構(gòu)建體系（圖1）：

教材注重創(chuàng)設(shè)真實而有意義的情境。有了精心設(shè)計的情境，化學(xué)教學(xué)才會圓潤、豐滿、光彩照人，才會有利于產(chǎn)生有效的學(xué)習(xí)，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。為促進學(xué)生自主建構(gòu)微粒觀，教材創(chuàng)設(shè)了許多類型豐富、真實而有意義的情境，既有學(xué)生熟悉的日常生活中的物品、現(xiàn)象、經(jīng)驗（水的三態(tài)變化、水的天然循環(huán)）以及化學(xué)史實（原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史）等事實情境，也有引導(dǎo)學(xué)生動手、動腦的實驗情境（水在直流電作用下的變化、氫氣在空氣中燃燒），還有一些極具啟發(fā)性，能夠激發(fā)學(xué)生的情感體驗和充分聯(lián)想的模擬聯(lián)想情境（金、金剛石的實物圖及其原子模型、氯化鈉的形成過程）。這些情境要么貼近學(xué)生的生活實際，要么激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的積極性，具有真實性、針對性和情感性的多重特點[7]。

教材也注重以問題為主線來創(chuàng)設(shè)激疑的化學(xué)學(xué)習(xí)情境和多種形式的探究活動。設(shè)計的問題產(chǎn)生于與真實的生活、生產(chǎn)素材相聯(lián)系的情境中。例如，在學(xué)完分子是不斷運動的、分子之間有間隔后，教材設(shè)計的“活動天地”描述水分子的運動：①水結(jié)冰和冰融化過程中，水分子的能量、運動速度、相互間的間隔是怎樣變化的？②小麗根據(jù)自己的理解，對這些變化進行了如下描述：……你同意小麗的描述嗎？③你有沒有更好的方式描述水分子的這些變化？通過設(shè)置三個層次的問題組，實現(xiàn)對微粒觀的鞏固、模仿與遷移、發(fā)展，層層深化學(xué)生的微粒觀，使學(xué)生獲得從宏觀與微觀兩個角度認識物質(zhì)及其運動的特殊視角，巧妙地跨越存在于微觀和宏觀世界之間認識上的鴻溝，實現(xiàn)宏微結(jié)合的思維方式。

教材還注重探究活動的設(shè)計，并盡可能使其與情境具有相似性，或者是情境中活動的模擬，使教師不僅能從情境中提煉出引發(fā)學(xué)生思考的信息，而且能從情境中抽象出學(xué)生能完成的探究活動，這些活動將促進學(xué)生理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生認識到化學(xué)對實際生活的重要作用。例如，通過“水在直流電作用下的變化”和“氫氣在空氣中燃燒”兩個科學(xué)探究，賦實驗予直觀、現(xiàn)實的意義，從微觀的視角出發(fā)對水的分解和水的合成進行微觀分析，發(fā)掘出分子、原子知識的生長點，認識分子和原子在化學(xué)變化中的行為，使學(xué)生初步認識到原子是構(gòu)成一切物質(zhì)的基本成分，不隨物質(zhì)種類的變化而變化，形成化學(xué)變化是有條件且伴隨著能量變化的認識，引領(lǐng)學(xué)生探究物質(zhì)的構(gòu)成、組成及變化之秘，初步形成從微粒的觀點看物質(zhì)和物質(zhì)的變化的基本觀念。

這種設(shè)計，注重科學(xué)性與人文性、生活世界與科學(xué)世界、學(xué)習(xí)結(jié)果與探究過程的統(tǒng)一。充分調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生在獲得知識技能的同時，學(xué)會學(xué)習(xí)并形成正確的價值觀，促進學(xué)生的全面和諧發(fā)展[8]。

3 有策略地幫助學(xué)生搭建從宏觀到微觀的橋梁

教學(xué)中如何充分體現(xiàn)宏微結(jié)合思維直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的微粒觀作為該單元總的教學(xué)目標，并根據(jù)每一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容確定具體的、有一定層次和梯度的課時目標，通過實物的觀察、聯(lián)想、猜測、數(shù)據(jù)、動手操作、模型、示意圖等信息和活動，實現(xiàn)宏微結(jié)合。

3.1 創(chuàng)設(shè)真實、生動、激疑的情境，實現(xiàn)宏微結(jié)合

情境的價值在于“學(xué)”，基于真實情境的化學(xué)學(xué)習(xí)，使學(xué)生產(chǎn)生很多美好的情感，體會化學(xué)研究、解決問題的方法。根據(jù)教學(xué)目標、單元內(nèi)容、學(xué)生經(jīng)驗，選擇反映化學(xué)的特征、真實、生動、直觀而又富于啟迪性的素材引入學(xué)習(xí)主題，可以有針對性地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。

教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)豐富多彩的宏觀現(xiàn)象來啟發(fā)學(xué)生的微觀思維。與微觀有緊密聯(lián)系的宏觀現(xiàn)象非常多，關(guān)鍵是要選取在學(xué)生生活中最常見又最有啟發(fā)意義的事例。還要用好這些情境和素材，更多地尊重學(xué)生的最初理解，讓學(xué)生把自己對這些現(xiàn)象的理解表述出來，盡可能讓學(xué)生自己去反思和領(lǐng)悟，得出結(jié)論。例如，①盛放在敞口容器中的水，在常溫下會逐漸減少，如果受熱會減少得更快。②把一個有些癟的兵乓球放入熱水中，會慢慢鼓起來。③用壺燒水時，水燒開后壺蓋會上下跳動。④物質(zhì)的三態(tài)變化與體積變化的關(guān)系……

微觀知識抽象，純理論的教學(xué)使學(xué)生更難理解，要幫助學(xué)生真正從宏觀步入微觀，形成從微觀的角度認識物質(zhì)世界的視角，確實是一個難點。教學(xué)過程中，應(yīng)立足于學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，適當補充實驗，再輔以演示、分組實驗，幫助學(xué)生更好地理解微觀知識，進而理解宏觀現(xiàn)象，有效地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如，在電解水實驗中，首先讓學(xué)生觀察水電解過程中水的變化和完全相同的兩試管中氫氣和氧氣的體積變化，觀察到水位逐漸下降，生成氫氣、氧氣的體積比近似為2：1，得出反應(yīng)符號表達式（宏觀+符號表征）。水由水分子構(gòu)成，一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成；一個水分子電解生成兩個氫原子和一個氧原子，每兩個氫（氧）原子結(jié)合生成一個氫（氧）分子，氫（氧）分子構(gòu)成氫（氧）氣。所以，氫氣和氧氣的體積比為2：1（微觀表征）。引領(lǐng)學(xué)生進行深層思維，將物質(zhì)的三重表征方式結(jié)合起來[9]。

3.2 設(shè)置有層次的問題組，實現(xiàn)宏微結(jié)合

通過設(shè)計驅(qū)動性的問題，即具有一定深度和難度、學(xué)生僅憑已有的知識又不能完全解決的問題，用組合、鋪墊或設(shè)臺階等方法來降低問題的難度，設(shè)計成問題組，驅(qū)動學(xué)生用相關(guān)的微粒知識正確解釋宏觀現(xiàn)象，使其原有的微粒觀在應(yīng)用中得到鞏固和發(fā)展。

問題組1：①為什么沒看到花卻能聞到花香？②為什么將蔗糖放到水中，一會兒蔗糖不見了，整杯水卻變甜了？③為什么溫度計中的液柱隨溫度的改變上升或下降？從中能得出微粒的哪些特點呢？

問題組2：①結(jié)合金剛石、干冰、金、氯化鈉實物及構(gòu)成微粒的圖片，說出這些物質(zhì)是由什么微粒構(gòu)成的？②這些微粒有什么聯(lián)系和區(qū)別？

問題組3：①水蒸發(fā)和電解水兩種變化的本質(zhì)有什么不同？你認為這兩個過程什么變了，什么沒變？怎么變的？②純凈的氫氣在空氣中可以安靜地燃燒，混有空氣的氫氣點燃時易發(fā)生爆炸。你能從微觀上解釋上述現(xiàn)象的原因嗎？

問題組1通過對給出的簡單事實、現(xiàn)象進行分析，讓學(xué)生在感受微粒不斷運動、微粒之間有間隙且隨溫度變化而變化，使學(xué)生認識到微觀粒子的存在；問題組2通過觀察實物及構(gòu)成微粒的圖片，使學(xué)生得出構(gòu)成物質(zhì)的微粒有分子、原子和離子，體會微粒觀；問題組3通過兩個實驗事實的微觀分析，使學(xué)生能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從而應(yīng)用微粒觀，如控制某些化學(xué)變化。三組問題使學(xué)生在宏觀認識積累和微觀理解的不斷交替中發(fā)展微粒觀，完成分子特征的歸納和提升，初步樹立微粒觀。

3.3 利用模型、模擬等多種資源，實現(xiàn)宏微結(jié)合

對微觀世界的認識需要依靠學(xué)生的想象力，需要生動、形象、直觀的載體。應(yīng)關(guān)注學(xué)生的興趣和認知規(guī)律，恰當?shù)乩脠D片、資料、模型、flash 動畫演示等多種資源，使微觀構(gòu)成形象化，為學(xué)生形成正確的理解提供證據(jù)支持。但同時要注意引導(dǎo)學(xué)生認識到：模型畢竟是模型，它是宏觀的，只是對微觀事物的一種直觀的、形象化的表述，它不是微觀事物本身。

例如，借助掃描隧道電子顯微鏡拍攝出的分子圖片或微觀世界的樣子；通過觀察金剛石、石墨的球棍模型（注意說明“棍”表示原子之間的相互作用），說明原子的排列方式不同，原子之間的間隔大小不同；利用計算機技術(shù)模擬分子、原子等微觀粒子的微觀結(jié)構(gòu)，用立體的、動態(tài)的方式模擬水電解生成氫氣和氧氣的過程中微粒間的轉(zhuǎn)化過程，感受微粒的真實存在。使抽象的東西形象化，使靜態(tài)的理論動態(tài)化。當然，這些資源也可以是理論上的研究成果或研究結(jié)論，但必須尊重化學(xué)概念體現(xiàn)的直觀性、關(guān)聯(lián)性和發(fā)展性以及促進學(xué)生認知規(guī)律螺旋上升的特點。

總之，化學(xué)學(xué)科的思想觀念是化學(xué)學(xué)科的靈魂，是人類在化學(xué)漫長的發(fā)展過程中逐步積累而成的關(guān)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)及實際應(yīng)用的價值判斷。無論在化學(xué)科學(xué)研究的場合，還是在理解和學(xué)習(xí)化學(xué)的課堂上，這種價值判斷演化為一種觀念，運用化學(xué)基本觀念往往能化繁為簡、成功導(dǎo)向問題的解決，使學(xué)生獲得知識、觀念、思維、能力等共同發(fā)展，將知識轉(zhuǎn)化為智慧[10]。

參考文獻：

[1]王磊等.觀念建構(gòu)為本的化學(xué)教學(xué)設(shè)計研究[J].化學(xué)教育，2008，（6）：7～12.

[2]畢華林，盧巍.全日制義務(wù)教育化學(xué)上冊[M].濟南：山東教育出版社，2012：22～44.

[3]辛本春.中學(xué)生化學(xué)基本觀念培養(yǎng)的研究[D].濟南：山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008：88，141

[4]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標準[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：24.

[5][6]胡久華，王磊.初中化學(xué)教學(xué)策略[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：52～62.

[7][9]盧巍.盧巍論化學(xué)智慧教學(xué)[M].濟南：山東教育出版社，2010：133～141.

[8][10]畢華林.走向生本的教科書設(shè)計：中學(xué)化學(xué)教科書設(shè)計的理論與實踐[M].濟南：山東教育出版社，2006：142～151，191～199.