在宏觀辨識與微觀探析中培養(yǎng)化學核心素養(yǎng)

關勁梅

【摘 要】本文從微觀辨識與微觀探析的角度出發(fā)，論述培養(yǎng)化學核心素養(yǎng)的方法，提出從基礎知識開始落實，讓學生明確宏觀與微觀之間的轉化關系;鼓勵學生大膽猜想，小心求證，以此形成端正的態(tài)度;給學生創(chuàng)造實踐機會，營造好化學學習氛圍。

【關鍵詞】宏觀辨識 微觀探析 化學核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）09B-0075-02

在高中化學階段，教師需要培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析能力，即面對各種物質(zhì)和化學反應，教師不僅要引領學生觀察其表面宏觀現(xiàn)象，而且要從其微觀本質(zhì)深度探究，更加深刻地掌握化學原理。但是學生只有具備堅實的基礎，才能做好從現(xiàn)象到本質(zhì)、從性質(zhì)到結構的轉化。因此教師要營造好的學習氛圍，鼓勵學生大膽猜想、驗證，并為學生創(chuàng)設實踐機會。如何在教學中做好宏觀辨識與微觀探析，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)呢？本文筆者將從下面三個方面進行簡要論述。

一、夯實基礎知識，引導轉化

（一）從現(xiàn)象到本質(zhì)，建構體系。教學課堂上經(jīng)常做一些化學實驗，但一切化學反應展示在學生面前的只有宏觀現(xiàn)象。然而僅僅掌握現(xiàn)象是遠遠不夠的，教師要引導學生透過現(xiàn)象看微觀本質(zhì)，通過微觀分析更好地理解化學反應的宏觀現(xiàn)象，從而建構化學知識體系。

例如，在教授高中化學必修一“氧化還原反應”這一節(jié)時，筆者先向同學們展示這樣一個實驗：Na 與 Cl2 點燃，請同學們告訴筆者你看到了什么現(xiàn)象？“產(chǎn)生了大量的白煙?！苯又P者告訴學生白煙就是反應生成的 NaCl2，大家一起列出化學方程式：2Na+Cl2=2NaCl（點燃條件，反應劇烈，產(chǎn)生大量白煙）。既然這是一個氧化還原反應，自然存在氧化劑和還原劑，我們已知發(fā)生反應時氧化劑得到電子被還原，還原劑失去電子化合價升高，被氧化。在這個方程式中標出各個元素的化合價，觀察其前后變化，就可以看出 Na 是還原劑，Cl2 是氧化劑。從微觀上來講，化合價變化的本質(zhì)是電子的得失，鈉原子最外層只有一個電子，容易失去，氯原子得到一個電子成了氯離子。最后進行氧化還原反應的習題訓練加以鞏固。

不同的化學物質(zhì)相遇會發(fā)生不同的化學反應，學生若是僅僅從表面現(xiàn)象觀察或者記憶難度非常大，因此要學會分析其本質(zhì)。從本質(zhì)上理解這些瑣碎的化學反應，按照一定的規(guī)律歸類，在腦海中構建化學知識體系。

（二）從性質(zhì)到結構，循序漸進。每種物質(zhì)都有其獨特的物理以及化學性質(zhì)，且其微觀結構也各不相同，那么性質(zhì)與結構之間是否存在一定的聯(lián)系呢？教師帶領學生逐步分析，循序漸進，從最基本的物質(zhì)結構性質(zhì)分析以夯實化學基礎，通過長期的學習掌握其中的連接關系，以利于今后更深層次的探究。

例如，在講授高中化學選修三“晶體的結構與性質(zhì)”這一章節(jié)時，如何區(qū)別晶體與非晶體呢？從概念出發(fā)就是區(qū)別是否具有規(guī)則的幾何外形，但單憑肉眼是無法觀察到的，因此我們需要借助多媒體工具觀察物質(zhì)的微觀結構。通過對比學生可以直觀看到，構成晶體的粒子在三維空間內(nèi)呈現(xiàn)周期性的有序排列，而正是由于這種規(guī)則的結構使得晶體具有自范性、固定的熔點、各向異性等特點。由于狀態(tài)的不同，晶體的熔沸點也不盡相同。對于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的物質(zhì)而言，固態(tài)分子之間的距離更短，彼此之間的吸引力最大，因此要想破壞這種結構需要的外力就更大，熔沸點最高;液體熔沸點居中;氣體的熔沸點最低。

結構決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結構。學生跟隨老師的步伐剖析物質(zhì)結構與性質(zhì)之間的關系，找出一定的規(guī)律，今后若遇到相似的結構時那就可以推理出一定的規(guī)律。這便是夯實化學基礎的過程，學生知道基本物質(zhì)的性質(zhì)和結構，分析化學反應時從結構變化出發(fā)，有事半功倍的效果。

二、鼓勵猜想驗證，形成態(tài)度

（一）發(fā)現(xiàn)生活問題，提出猜想。如何培養(yǎng)學生宏觀與微觀結合分析的習慣呢？經(jīng)過初中階段化學基本知識的學習，對物質(zhì)的性質(zhì)學生已經(jīng)有了一定的了解，對自己身邊的現(xiàn)象會產(chǎn)生更加濃厚的興趣。因此筆者鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)身邊的生活問題，根據(jù)已有的知識做出合理的微觀猜想，形成態(tài)度。

例如，在教授高中化學選修四“鹽類的水解”這一章節(jié)時，筆者問，大家是否能猜測一下各種鹽類水解之后得到溶液的酸堿性呢？剛開始筆者發(fā)現(xiàn)學生都在隨意猜測，毫無根據(jù)，甚至根據(jù)鹽類的名稱來猜測，這使得給出結論的正確率大大降低。因此筆者要求他們給出答案時要加以解釋，為什么你認為它是酸性或者堿性？這時有一位同學這樣猜測：“筆者認為 Na2CO3 水解以后得到的溶液是堿性的，因為在家中我的父母經(jīng)常會用熱的純堿溶液來清洗油污，洗得很干凈。去年我們已經(jīng)學習過油脂能夠在堿性溶液中溶解，因此我認為水解后溶液呈堿性。”這樣的猜想就具有了實際現(xiàn)實依據(jù)，可以作為參考。其他學生也要像這位同學一樣根據(jù)身邊的情況合理推測，這樣的猜想才有意義，也值得我們加以驗證。

顯然學生對自己身邊事物的關注度和興趣度都會更高，因此當學生看到一些現(xiàn)象時教師不要直接告訴他們其中的反應原理，而是進行一定的鼓勵和引導，誘導學生大膽猜想其中的奧秘。當然，這樣的猜想需得有前期知識儲備作為鋪墊，有所依據(jù)才能有所進步。

（二）自主探究實驗，推測驗證。學生提出猜想問題就解決了嗎？當然還需要進行一定的實驗驗證。學生的猜想都是基于已有的知識，教師要引導他們自己設計實驗進行探究驗證，以事實來證明自己的猜想是否正確。這個過程中可能會用到許多化學試劑，教師需要嚴格監(jiān)督，保證學生的安全。

例如，在教授高中化學選修四“原電池”這一節(jié)時，當我們已知原電池的構成有必要的三個要素：電極材料由活動性不同的金屬或者金屬與其他導電材料組成;兩電極浸泡在電解質(zhì)溶液中;兩電極之間有導線連接，形成閉合回路。學生提出水果中的果酸是一種電解質(zhì)，在容易獲取的金屬物質(zhì)中鋅片的活動性較強，容易失去電子，可以將其作為電源的負極;銅片的活動性較弱，可以作為電源的正極，我們是否可以做一個“水果電池”呢？筆者為他們準備好銅片和鋅片、檸檬、LED 燈、導線，分成不同的小組進行實驗。學生先將檸檬切開插入銅片和鋅片，再用導線連接 LED 燈，多次試驗后發(fā)現(xiàn)燈會發(fā)光，驗證了水果中的果酸確實可以作為電解質(zhì)，水果電池也是真正可行的。

大膽猜想，小心求證，這才是學生學習化學宏觀微觀之間關系的正確方式。宏觀的現(xiàn)象可以直觀地看到，但微觀的結構變化、反應原理需要學生實驗驗證。學生保持著這樣由微觀驗證宏觀、宏觀推測微觀的態(tài)度，培養(yǎng)好化學學科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)一定的學習能力。

三、創(chuàng)設實踐機會，營造氛圍

（一）放，發(fā)現(xiàn)并解決疑問。教師切勿過于干涉學生思維，只有盡量放手，給學生自由的探究空間，才能真正培養(yǎng)他們善于發(fā)現(xiàn)身邊的問題以及嘗試解決身邊問題的能力。根據(jù)實際情況創(chuàng)設有效的實踐機會，讓學生在真實情景中發(fā)現(xiàn)問題，通過對事物表征的觀察深入挖掘本質(zhì)，解決問題。

例如，在講授高中化學選修三“共價鍵”這一節(jié)時，為什么氫離子與別的元素在一起時顯負價，氫氣分子不顯電性呢？學生猜測氫離子在與別的離子結合時會發(fā)生電子轉移，比如 HCl ，氫原子最外層有 1 個電子，氯原子最外層有 7 個電子，氫離子將最外層的 1 個電子給了氯離子使其達到最外層 8 個電子的穩(wěn)定結構。但又遇到另一個問題：如果這樣那么氫離子外面將沒有電子。但氫離子和氯離子都需要 1 個電子以達到穩(wěn)定結構，因此它們應該是共用一個電子，這樣的電子被稱為共用電子對。為什么 H2 中的離子相對不顯電性，HCl 中的離子一個顯正電性一個顯負電性呢？是因為共用電子對的偏移。相同的元素我們可以理解為吸引力相同，形成非極性共價鍵，不同的元素之間形成極性共價鍵。

在解決問題的過程中教師引導學生從宏觀和微觀兩個角度進行分析，從微觀模型出發(fā)解釋宏觀現(xiàn)象，從表象觀察反應過程，從物質(zhì)本質(zhì)變化究其根本，極大提高學生的化學能力，使知識儲備更加豐厚堅實。

（二）扶，實現(xiàn)并體驗成功。高中階段的學生雖然已經(jīng)具備了一定的化學基礎，但是要讓他們獨立完成復雜的化學實驗仍然存在困難，這時教師需要適時給予幫扶。使其在成功的喜悅里得到更加真切的感受，對物質(zhì)的變化、反應過程掌握得更加透徹，更加建立起長期學習化學的興趣和信心。

例如，在教授高中化學必修二“化學反應的速率和限度”這一節(jié)時，影響化學反應速率的因素有哪些呢？筆者先播放了一段多媒體視頻：同溫同壓下，同濃度的 HCl 和 CH3COOH 與 Mg 的反應，其反應的快慢不同，學生從氣泡產(chǎn)生的速率很快感知到反應物本身的性質(zhì)是影響反應速率的內(nèi)因。接著分析外因，有學生提出溫度應該會影響反應的速率，并想要用過氧化氫在不同溫度下的分解來證明。于是筆者為他準備需要的實驗素材，請他到講臺上親自動手證明溫度越高反應速率越快的猜想。之后其余同學紛紛舉手表達自己的觀點：催化劑的有無、物質(zhì)的濃度、環(huán)境的壓強、表面積等。針對各種觀點，筆者都會準備好實驗材料，當不便做實驗時，筆者也會利用多媒體 flash 軟件進行三維立體操作，讓學生通過成功的操作使記憶更加深刻。

學生自主參加實踐，在教師的幫助下不斷摸索嘗試出解決問題的辦法，體會到成功的喜悅與自豪，使其對學好化學更有信心。在這個過程中更學到一些探究的手段和技巧，當他們今后面臨同樣的問題時能像老師那樣雙管齊下，宏觀微觀結合分析，少走不必要的彎路。

總而言之，宏觀辨識與微觀探析能力是每一個學習化學的高中生必不可少的能力，更是學科核心素養(yǎng)之一。學生不僅要從宏觀整體角度而且要從微觀角度分析物質(zhì)及其變化，只有這樣雙管齊下才能將化學真正學好。

【參考文獻】

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（責編 盧建龍）