畫(huà)水——促進(jìn)學(xué)生微粒觀建構(gòu)的有效方式

摘要：“微粒觀”是化學(xué)的一種基本觀念，貫穿于中學(xué)化學(xué)教學(xué)的全過(guò)程。對(duì)微粒觀的建構(gòu)，筆者設(shè)計(jì)了八次“畫(huà)水”活動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)畫(huà)圖表達(dá)問(wèn)題、比圖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思圖解決問(wèn)題。充分利用“畫(huà)水”這一有效方式，激活學(xué)生思維，經(jīng)歷知識(shí)的形成過(guò)程，科學(xué)建構(gòu)物質(zhì)的微粒觀。

關(guān)鍵詞：畫(huà)水；微粒模型；微粒觀建構(gòu)

文章編號(hào)：1005–6629（2017）10–0026–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界是由一個(gè)個(gè)極其微小的粒子構(gòu)成的，這些粒子雖然很小，但真實(shí)存在；它們之間都存在一定的間隙且在不斷運(yùn)動(dòng)和發(fā)生變化?；瘜W(xué)就像一架“顯微鏡”帶領(lǐng)我們一步步地深入認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)，使我們學(xué)會(huì)“用微觀眼光看世界”，探索物質(zhì)構(gòu)成的奧秘。筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐認(rèn)為：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)一些針對(duì)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)“畫(huà)水”這一活動(dòng)認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。積極主動(dòng)地構(gòu)建微粒觀，使知識(shí)的學(xué)習(xí)水到渠成、順理成章?，F(xiàn)將有關(guān)做法介紹如下，望對(duì)大家的教學(xué)有所裨益。

1 “畫(huà)水”，感知物質(zhì)的微觀構(gòu)成

“見(jiàn)著知微，見(jiàn)微知著”是化學(xué)常用的思維方法，如何引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)由一杯水到杯中的一個(gè)個(gè)水分子的思維轉(zhuǎn)化呢？教師展示給學(xué)生一盛有水的燒杯。同學(xué)們，你們能在練習(xí)本上畫(huà)出這杯水嗎？學(xué)生開(kāi)始畫(huà)水，繪畫(huà)結(jié)束，教師匯總學(xué)生給出的答案，大致可歸結(jié)為以下五種情形，如圖1所示。

對(duì)比分析學(xué)生畫(huà)的圖片，教師進(jìn)一步啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生：世界上的物質(zhì)都是由分子、原子等微小的粒子構(gòu)成的。水是由水分子構(gòu)成，每個(gè)水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的。其實(shí)每個(gè)分子都有自己“模樣”，大家畫(huà)出的圖片中，看不出燒杯中水分子的模樣，請(qǐng)大家根據(jù)想象，嘗試畫(huà)出一個(gè)水分子的模樣（模型）。教師再次匯總學(xué)生繪制的“成果”，如圖2所示。

學(xué)生通過(guò)三次“畫(huà)水”、三次對(duì)比、三次體驗(yàn)。對(duì)水分子的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了由宏觀到微觀、由模糊到清晰、由錯(cuò)誤到正確的認(rèn)識(shí)過(guò)程，加深了對(duì)物質(zhì)構(gòu)成微粒性的理解，初步建構(gòu)了物質(zhì)的微粒觀。

2 “畫(huà)水”，感悟微觀粒子的特性

生活中大家都有過(guò)這樣的體驗(yàn)：敞口放置的水杯中，水會(huì)慢慢變少；濕衣服經(jīng)過(guò)晾曬就會(huì)變干；用水壺?zé)_(kāi)水，水沸騰后壺蓋被頂起；利用打氣筒壓縮空氣可以給自行車加氣。日常生活中的這些現(xiàn)象學(xué)生司空見(jiàn)慣，他們只停留在對(duì)宏觀現(xiàn)象的描述與認(rèn)識(shí)層面，不知道其中蘊(yùn)含的化學(xué)原理，只知道是什么，不知道為什么。教師通過(guò)“畫(huà)圖”這一教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生搭建思維階梯，感知微觀世界。

2.1 “畫(huà)水”，感悟分子的運(yùn)動(dòng)

雨過(guò)初晴的夏日，路邊上的斑斑水漬一會(huì)兒就消失得無(wú)影無(wú)蹤了；陽(yáng)光下敞口放置的燒杯中的水很快會(huì)變少。這都是水蒸發(fā)的緣故，請(qǐng)你用畫(huà)圖的方法，畫(huà)出這個(gè)過(guò)程中水分子是如何變化的？學(xué)生繪制的圖片大致有以下幾種情況，如圖4所示。

對(duì)比分析學(xué)生畫(huà)出的圖片，可以看出每幅圖都存在一定的合理性。水在蒸發(fā)過(guò)程中，水分子獲得太陽(yáng)光的能量后，運(yùn)動(dòng)加快，克服了水分子間的相互作用，離開(kāi)液面，變成水蒸氣逸散到空氣中去[1]。

2.2 “畫(huà)水”，感悟分子的間隔

水的氣化是大家所熟悉的一種現(xiàn)象，提起壓在容器中水面上方的活塞，容器中的水發(fā)生氣化（如圖5所示），水氣化后在相同空間內(nèi)粒子是如何分布的呢[2]？請(qǐng)你動(dòng)手畫(huà)一畫(huà)。

水變?yōu)樗魵?，屬于物理變化，物理變化中分子本身不變，水氣化后分子間隔變大，在相同空間內(nèi)水分子的數(shù)量會(huì)減少，學(xué)生畫(huà)出的答案，大致可歸結(jié)為以下五種情形（如圖6所示）。

教師抓住水在氣化過(guò)程中“水分子本身不變、相同空間內(nèi)水分子數(shù)量減少”這個(gè)信息，引導(dǎo)學(xué)生逐一對(duì)比分析、公正評(píng)價(jià)學(xué)生繪制的答案，并對(duì)C、E、F三個(gè)答案給予認(rèn)可。

3 “畫(huà)水”，理清數(shù)字的涵義

在化學(xué)世界里沒(méi)有生命的阿拉伯?dāng)?shù)字也變得鮮活起來(lái)，它們?cè)诓煌奈恢帽硎局煌囊饬x。如兩個(gè)氫原子可用符號(hào)表示為2H，兩個(gè)氫分子可用符號(hào)表示為2H2；兩個(gè)水分子可用符號(hào)表示2H2O；在“宏觀——微觀——符號(hào)”之間建立聯(lián)系，是化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。為了幫助學(xué)生弄清不同位置數(shù)字的涵義，引領(lǐng)學(xué)生走出認(rèn)識(shí)誤區(qū)，筆者結(jié)合電解水實(shí)驗(yàn)的微觀過(guò)程展示三個(gè)角度及其關(guān)系，給出化學(xué)符號(hào)，讓學(xué)生繪制對(duì)應(yīng)的微粒模型并填寫(xiě)符號(hào)表達(dá)的涵義（如表1所示）[3]。

將宏觀、微觀及化學(xué)符號(hào)聯(lián)系在一起是化學(xué)學(xué)科獨(dú)有的特點(diǎn)。學(xué)生通過(guò)畫(huà)圖、表述符號(hào)意義等活動(dòng)，自然就會(huì)將化學(xué)符號(hào)、微粒模型、表述的含義融于一體，形成“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征及其思維方式。這樣的活動(dòng)便于學(xué)生對(duì)比、聯(lián)想、學(xué)習(xí)知識(shí)，避免死記硬背的低效學(xué)習(xí)方法。

4 “畫(huà)水”，詮釋化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)

物質(zhì)是由分子、原子、離子等基本粒子構(gòu)成的。從宏觀上說(shuō)，物理變化過(guò)程中物質(zhì)本身沒(méi)有發(fā)生改變，化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中物質(zhì)發(fā)生改變并生成了新物質(zhì)；從微觀上說(shuō)，物理變化過(guò)程中分子本身不變，變化的只是分子間隔和排列方式等，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物的分子分解成原子，原子再重新組合，形成新的分子，新分子或原子直接構(gòu)成了新的物質(zhì)。如何理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)呢？教師以給封閉在某容器中的少量液態(tài)的水通電分解這一事實(shí)為例，引導(dǎo)學(xué)生繪制該反應(yīng)的微觀示意圖，學(xué)生給出的答案如圖7所示。

對(duì)比學(xué)生的圖畫(huà)，可以看出有的學(xué)生并沒(méi)有弄清變化的實(shí)質(zhì)。給一定量的水通電分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，這個(gè)變化屬于化學(xué)變化，在化學(xué)變化過(guò)程中，水分子本身發(fā)生了變化。水分子分解為氫原子和氧原子，每?jī)蓚€(gè)氫原子結(jié)合成一個(gè)氫分子，每?jī)蓚€(gè)氧原子結(jié)合成一個(gè)氧分子，大量的氫分子聚集成為氫氣，大量的氧分子聚集成為氧氣。據(jù)此推知該化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類沒(méi)有改變、數(shù)量沒(méi)有增減，氫、氧原子的質(zhì)量也沒(méi)有變化。學(xué)生繪制的圖片中只有E這一種情況符合客觀事實(shí)。

5 “畫(huà)水”，表述化學(xué)反應(yīng)的原理

利用圖示模型來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)，可以直觀地表示微粒的結(jié)構(gòu)（分子模型中大小不同的小球代表不同的原子），可以讓學(xué)生更好地了解化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的組成和結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生從微觀角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)物、生成物和化學(xué)變化。將物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的微觀示意圖進(jìn)行符號(hào)化，便可書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

在一定條件下，A和B能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成E和F，其微觀示意圖如圖8所示：

分析圖片中給出的信息，推出E物質(zhì)的微觀模型，根據(jù)微觀模型確定E物質(zhì)的化學(xué)式，進(jìn)而書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式。充分體現(xiàn)物質(zhì)的宏觀組成-符號(hào)-微粒模型三者之間的滲透融合，再次引領(lǐng)學(xué)生建立“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征的思維方式。

學(xué)生對(duì)物質(zhì)微粒觀的建構(gòu)不是一蹴而就的，要經(jīng)過(guò)由片面到全面、現(xiàn)象到本質(zhì)、宏觀到微觀、感性到理性、表面理解到真正建構(gòu)的螺旋上升的過(guò)程。實(shí)踐證明，對(duì)物質(zhì)微粒觀的建構(gòu)，以畫(huà)促學(xué)提高了學(xué)生的課堂參與度，有效落實(shí)“過(guò)程與方法”的學(xué)習(xí)目標(biāo)，拓寬了學(xué)生的思維渠道，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思想和基本觀念的形成。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢祥滋.義務(wù)教育教科書(shū)（五·四學(xué)制）教師教學(xué)用書(shū)·物理（八年級(jí)全一冊(cè)）[M].濟(jì)南：山東教育出版社，2012.

[2][3]王榮橋.分子概念教學(xué)三部曲：了解、理解、見(jiàn)解[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016，（9）：13～15.endprint