初中生化學(xué)微粒觀念形成的教學(xué)策略

楊素紅　陸麗萍

摘 要：微粒觀是化學(xué)基本觀念之一，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)化學(xué)思維具有重要的意義。本文闡述了微粒觀的內(nèi)涵以及初中生發(fā)展微粒觀的現(xiàn)狀，并結(jié)合人教版教材和教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)舉例談?wù)劙l(fā)展初中生化學(xué)微粒觀的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：初中生 微粒觀 教學(xué)策略

化學(xué)是在分子原子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，因此微觀與宏觀的聯(lián)系是化學(xué)不同于其他科學(xué)最特征的思維方式。建立對(duì)微觀世界的想象力是初中化學(xué)教學(xué)不同于其他課程的特點(diǎn)，也是其他課程不能代替的，所以培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀是初中化學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。[1]

引言

1.微粒觀的內(nèi)涵

化學(xué)的微粒觀是基于物理的微觀論而產(chǎn)生的，即物質(zhì)的物理構(gòu)成，最初其主要包括以下內(nèi)容：物質(zhì)都是由分子、原子等基本微粒構(gòu)成的；微粒很??；微粒是永不停息的運(yùn)動(dòng)的；微粒間有間隙；微粒間存在著相互作用等。[2]

隨著化學(xué)工作者的深入研究，化學(xué)的微粒觀也在不斷發(fā)展更新?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，化學(xué)的微粒觀的具體內(nèi)容有：物質(zhì)是由原子、分子、離子等層次的微粒構(gòu)成的；構(gòu)成物質(zhì)的微粒很小很小；構(gòu)成物質(zhì)的微粒是運(yùn)動(dòng)的，微粒之間是有間隔的，且存在著相互作用；在化學(xué)反應(yīng)中分子發(fā)生變化，而原子不變；原子間通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合成分子。初中教材中沒(méi)有明確給出化學(xué)鍵的說(shuō)法，而是以原子間存在相互作用從而形成分子或離子來(lái)降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。除此以外，微粒觀包含的其它觀點(diǎn)都需在初中化學(xué)教學(xué)中來(lái)形成。[3]

2.微粒觀在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要意義

微粒觀是對(duì)化學(xué)基本知識(shí)的認(rèn)知觀念，這種觀念不是具體某一面或者某一個(gè)點(diǎn)的化學(xué)知識(shí)，它是人們基于化學(xué)知識(shí)的了解和滲透，而對(duì)化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的一種認(rèn)知的思維構(gòu)成。對(duì)于初中學(xué)生而言，如果能深刻理解化學(xué)知識(shí)所包含的微粒的觀念，有助于今后對(duì)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)能提高學(xué)生的化學(xué)思維方式和思維空間的擴(kuò)展，從而提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)以及對(duì)學(xué)生對(duì)世界的認(rèn)知思想有相當(dāng)重要的作用。[4]

3.初中生形成微粒觀的現(xiàn)狀

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們可以輕而易舉地通過(guò)電子儀器設(shè)備觀察到微觀世界的活動(dòng)?；瘜W(xué)工作者將觀察到的微觀粒子及其變化制作成圖片、動(dòng)畫等多媒體素材直接呈現(xiàn)給初中生，在一定程度上大大降低了學(xué)生理解和想象的難度；同時(shí)初中生有著對(duì)陌生事物強(qiáng)烈的好奇心和探求欲望，有悖于常理形態(tài)的東西能夠深深吸引住他們，急于了解其中的“內(nèi)幕”；對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)擁有較高的興趣。[5]

但是初中生因?yàn)榭臻g想象能力和抽象思維能力還不夠成熟，在微粒觀的形成過(guò)程中存在一定的困難?？挡ㄔ凇冻踔谢瘜W(xué)教學(xué)中學(xué)生微粒觀的現(xiàn)狀調(diào)查與分析》的研究中發(fā)現(xiàn)，初中生在微粒觀的形成過(guò)程中有以下兩個(gè)障礙：一是不易完全分清宏觀和微觀之間的區(qū)別和聯(lián)系，比如元素和原子之間的關(guān)系，物質(zhì)擴(kuò)散和分子不斷運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系；二是初中所涉及到的元素化合物知識(shí)有限，所以對(duì)于微粒之間的作用缺少更多的感性認(rèn)識(shí)。[6]

一、促進(jìn)“微粒觀” 形成的教學(xué)策略

對(duì)學(xué)生來(lái)講，初中化學(xué)“微粒觀”的形成是一個(gè)從無(wú)到有、循序漸進(jìn)的建構(gòu)過(guò)程：從形成物質(zhì)構(gòu)成的“微粒性”開始，發(fā)展至?xí)摹拔⒘５挠^點(diǎn)”來(lái)解釋物質(zhì)物理變化和化學(xué)變化的成因，然后至認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)異同是因?yàn)椤拔⒂^上粒子結(jié)構(gòu)”的異同等。因此教學(xué)中要依據(jù)初中學(xué)生的認(rèn)知水平，把握初中化學(xué)“微粒觀”教學(xué)內(nèi)容的層次性和階段性；重視通過(guò)化學(xué)模型、實(shí)證研究、多媒體動(dòng)畫演示等有效方式促進(jìn)“微粒觀”的建構(gòu)。

1.類比策略

（1）用宏觀物體類比微觀粒子來(lái)突破學(xué)生感知的困境

成為化學(xué)基礎(chǔ)的原子和分子是如此之小，用肉眼直接看是看不見(jiàn)的，即使借助于實(shí)驗(yàn)室里的光學(xué)顯微鏡仍然無(wú)法觀察。因此教材中利用學(xué)生可感知的宏觀物體類比微觀粒子來(lái)突破學(xué)生感知的困境。

“原子的體積很小。如果將一個(gè)原子跟一個(gè)乒乓球相比，就相當(dāng)于將一個(gè)乒乓球跟地球相比（如圖1）。”

學(xué)生沒(méi)有見(jiàn)過(guò)原子，想象不出原子到底有多小；可是學(xué)生見(jiàn)過(guò)乒乓球，腦海里有乒乓球大小的形象（直徑40mm），學(xué)生也沒(méi)見(jiàn)過(guò)地球的全貌，但能體會(huì)到地球的“大”。以乒乓球和地球比大小來(lái)類比原子和乒乓球比大小，讓學(xué)生發(fā)出一陣驚嘆：“原子真小??！”

原子已經(jīng)很小了，仍然能夠分割為原子核和電子。那么原子核有多小呢？教材中有這么一段文字：“與原子相比，原子核的體積更小，如果把原子比作一個(gè)體育場(chǎng)，那么原子核只相當(dāng)于體育場(chǎng)中的一只螞蟻?！斌w育場(chǎng)和螞蟻兩者學(xué)生都見(jiàn)過(guò)，教師不用多說(shuō)，學(xué)生也能想象出原子核的小。

（2）巧用日常游戲類比分子的形成來(lái)降低學(xué)生理解的難度

搭積木和手拉手是學(xué)生在幼年時(shí)常玩的游戲，將其與分子的形成巧妙地連接起來(lái)，著實(shí)能降低學(xué)生理解分子形成的難度?！皩?duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，把分子的構(gòu)建過(guò)程設(shè)想為類似于積木搭接的過(guò)程，可能更容易從中體會(huì)到化學(xué)的思維方法，并感受到其中無(wú)限的樂(lè)趣。

“有機(jī)高分子化合物大部分是由有機(jī)小分子化合物聚合而成的。聚乙烯分子是由成千上萬(wàn)個(gè)乙烯分子聚合而成的高分子化合物。”初三的學(xué)生閱讀這段文字并不能在腦海中勾畫出聚乙烯分子的模型，教材中使用兒童手拉手的游戲來(lái)類比乙烯分子聚合成聚乙烯分子（如圖2），非常形象有趣。

微粒是怎樣構(gòu)成物質(zhì)的呢？對(duì)于化學(xué)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，用化學(xué)語(yǔ)言來(lái)解釋他們是聽(tīng)不懂的，況且也不是一兩句就能解釋清楚的。教材編寫者用類比的方法，配上優(yōu)美的文字，化解了這個(gè)難題?！捌贩N繁多的材料，五彩繽紛的花朵、璀璨奪目的寶石和維持生命活動(dòng)的食品等，不過(guò)是不同種類、不同數(shù)量元素的原子按照特定方式搭接而成的。就像浩如煙海的英語(yǔ)單詞是由26個(gè)字母所組成，造型奇特的建筑物的基本材料不外乎磚、木、灰、石、鋼材、鋁材、玻璃、塑料等那樣?！?/p>

2.實(shí)驗(yàn)實(shí)證策略

在初中化學(xué)啟蒙教學(xué)中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到分子的存在和性質(zhì)是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。人教版設(shè)計(jì)了以下“可視化”實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)分子的運(yùn)動(dòng)、分子間的間隔。

實(shí)驗(yàn)1：向盛有水的小燒杯中加入少量品紅，靜置，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)觀察宏觀現(xiàn)象（品紅向水中擴(kuò)散）來(lái)感知微粒（品紅分子）運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)2：氨在空氣中的擴(kuò)散

向盛有約40mL蒸餾水的燒杯中加入5～6滴酚酞溶液，攪拌均勻，觀察溶液的顏色。

（1）取少量上述溶液置于試管中，向其中慢慢滴加濃氨水，觀察溶液顏色有什么變化。

（2）將裝有酚酞溶液的燒杯標(biāo)記為A，另取一個(gè)燒杯標(biāo)記為B，在B中加入約5mL濃氨水。用一個(gè)大燒杯罩住A、B兩個(gè)小燒杯（如圖3），觀察幾分鐘，有什么現(xiàn)象發(fā)生？這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

實(shí)驗(yàn)3：自動(dòng)吹氣球

為幫助學(xué)生感知分子間的間隔，我們?cè)O(shè)計(jì)如下趣味實(shí)驗(yàn)-----吹氣球：取干冰于氣球中，封閉氣球口，氣球自動(dòng)鼓起，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，激起初中學(xué)生的興趣，由此激發(fā)學(xué)生的思維，通過(guò)感受感知到微粒間是有間隔的，繼而理解宏觀上物質(zhì)的三態(tài)變化。

在實(shí)證探究過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察到宏觀現(xiàn)象，提升了，逐步形成、建構(gòu)物質(zhì)的“微粒觀”。過(guò)程中不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)技能，而且充分體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要

手段。

3.表征策略

表征是認(rèn)知心理學(xué)的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，通俗地講就是將某一問(wèn)題采用合適的形式在頭腦中呈現(xiàn)出來(lái)。在實(shí)際教學(xué)中，一張恰到好處的圖示或模型給學(xué)生的幫助可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于教師千言萬(wàn)語(yǔ)的講解，往往能收到事半功倍的效果。在人教版的教材中，教材編寫者考慮到學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，運(yùn)用大量的圖片，形象地揭示了一些概念的內(nèi)涵，同時(shí)還將微觀過(guò)程顯性化，富有直觀性、趣味性和指導(dǎo)性，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到啟發(fā)和點(diǎn)撥的作用。

（1）圖像——幫助學(xué)生真正“走進(jìn)”微觀世界

科學(xué)家用最先進(jìn)的掃描隧道顯微鏡拍攝到的苯分子和硅原子的照片，呈現(xiàn)了物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使學(xué)生對(duì)分子、原子的真實(shí)性確信不疑。通過(guò)分析移走硅原子構(gòu)成的文字，還能發(fā)現(xiàn)原子和原子之間是有間隙的。

為了培養(yǎng)學(xué)生樹立“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)”的觀點(diǎn)，教材插入了金剛石的結(jié)構(gòu)（圖6）和石墨的結(jié)構(gòu)（圖7），幫助學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)“由于碳原子的排列方式不同導(dǎo)致金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大的差異”。

（2）模型圖——幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)分子的構(gòu)成

分子是由原子構(gòu)成的，在學(xué)習(xí)了原子和分子的關(guān)系之后，利用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，讓學(xué)生制作分子結(jié)構(gòu)模型（比例模型或球棍模型）小組間進(jìn)行展示，如下圖8等，幫助學(xué)生理解不同物質(zhì)是由不同分子構(gòu)成的。

學(xué)習(xí)中，利用模型認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀粒子分子的同時(shí)，運(yùn)用符號(hào)表征，例如氧分子—O2、氫分子—H2、二氧化碳分子—CO2、氨分子—NH3，運(yùn)用“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征的思維方法進(jìn)行微粒的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解原子和分子之間的關(guān)系，進(jìn)一步理解分子的含義，更助于幫助學(xué)生建構(gòu)“物質(zhì)的微粒性”。

（3）示意圖——幫助學(xué)生認(rèn)知微觀粒子的動(dòng)態(tài)變化

微觀世界的粒子不是靜置的，而是不斷變化的。分子在不斷地運(yùn)動(dòng)，原子也在不斷地運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成原子的質(zhì)子、中子、電子也在不斷地運(yùn)動(dòng)。教材中插入了原子的構(gòu)成示意圖、核外電子分層排布示意圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖來(lái)描述原子中各粒子的運(yùn)動(dòng)。

化學(xué)變化中微粒的變化是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。運(yùn)用微粒變化示意圖能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。綜觀人教版教材上下冊(cè)，均有機(jī)地插入了很多變化圖示：水分子分解示意圖、氧化汞分子分解示意圖、氫氣與氯氣反應(yīng)的示意圖以及鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)的水中解離圖（圖9）和二者的反應(yīng)示意微觀（圖10）等，教師要指導(dǎo)學(xué)生從原子、分子的角度來(lái)分析這些化學(xué)變化，理解化學(xué)反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)。

（4）概念圖——幫助學(xué)生建立微粒間的聯(lián)系

在學(xué)習(xí)物質(zhì)構(gòu)成的奧秘過(guò)程中，學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)認(rèn)識(shí)了大量的微粒，如分子、原子、離子、原子核、質(zhì)子、中子、電子等。對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)，要辨析這些微粒間的關(guān)系是很困難的，用文字來(lái)描述易使學(xué)生混沌和困惑，此時(shí)以概念圖的方式將這些微觀粒子聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較綜合，有利于學(xué)生掌握這些粒子的相互聯(lián)系和區(qū)別。

在人教版“課題2 原子的構(gòu)成”教學(xué)中，我們也嘗試通過(guò)學(xué)生自主探究用概念圖對(duì)“原子的構(gòu)成”進(jìn)行描述。學(xué)生通過(guò)自主圖式建構(gòu)和交流展示的合作學(xué)習(xí)，加深了對(duì)該知識(shí)的認(rèn)知。

4.應(yīng)用策略

康波從微粒觀的四個(gè)方面（構(gòu)成觀、間隙觀、運(yùn)動(dòng)觀、作用觀）展開調(diào)查和訪談發(fā)現(xiàn)，初中生對(duì)于微粒觀的認(rèn)知在很大程度上處于簡(jiǎn)單記憶的層面，不能夠?qū)⑺私獾降奈⒘Ｓ^的觀點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程中去。教師要從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)合適的問(wèn)題情景，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)微粒觀。

山東師范大學(xué)畢華林教授將化學(xué)學(xué)習(xí)分為三種水平：宏觀的、微觀的、符號(hào)的。宏觀物質(zhì)以及宏觀現(xiàn)象是學(xué)生認(rèn)知的第一階段，運(yùn)用微粒觀分析宏觀物質(zhì)以及現(xiàn)象是化學(xué)學(xué)習(xí)的第二階段。在人教版上冊(cè)“第三單元 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 課題1 分子和原子”的教學(xué)中，教師從生活和已有化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)中提煉出以下問(wèn)題：

為什么墻內(nèi)開花墻外可嗅到花香？

濕衣服在陽(yáng)光下和通風(fēng)處比在陰涼、背風(fēng)處易于晾干。

混合物和純凈物有什么不同？

從分子、原子的角度闡述氧化汞受熱分解的變化。

指導(dǎo)學(xué)生從微粒的角度來(lái)解釋上述問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生從微粒的觀點(diǎn)來(lái)看待物質(zhì)，研究物質(zhì)的變化，逐步發(fā)展學(xué)生的微觀學(xué)習(xí)水平。

結(jié)語(yǔ)

微粒觀是中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)必須樹立的八大基本觀念之一，是化學(xué)認(rèn)知思維的構(gòu)成之一。教師在教學(xué)中要找準(zhǔn)學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)，發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，多種教學(xué)策略綜合運(yùn)用，才能達(dá)到理想的落點(diǎn)。 實(shí)踐證明，采用類比的策略能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)證實(shí)驗(yàn)的策略能充分滿足學(xué)生探究的欲望，多種圖示表征策略則讓學(xué)生的思維圖示化，微觀顯性化，零散知識(shí)系統(tǒng)化，應(yīng)用策略則能使學(xué)生產(chǎn)生一種很強(qiáng)的參與感，從知識(shí)到技能，是學(xué)習(xí)的升華。

參考文獻(xiàn)

[1]張永芳.初中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)基本觀念的研究[D].山東師范大學(xué)，2009

[2]黃 瓊.中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生物質(zhì)微粒觀的培養(yǎng)[D].山東師范大學(xué)，2009

[3]辛本春.中學(xué)生化學(xué)基本觀念培養(yǎng)的研究[D].山東師范大學(xué)，2008

[4]康 波.初中化學(xué)教學(xué)中學(xué)生微粒觀的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[D] .東北師范大學(xué)，2010

[5]化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書（化學(xué)）[M] .人民教育出版社，2012

[6]卓高峰 魏樟慶.高中化學(xué)新課程“微粒觀”的建構(gòu)與教學(xué)策略.化學(xué)教學(xué)參考2016.7