宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

吳桂英

【摘 要】普通高中化學(xué)課程基本理念是以培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)為主旨，重視開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)，倡導(dǎo)基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的評價?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》認(rèn)為：化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)主要有以下五個方面的目標(biāo)分類：宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想，證據(jù)推理與模型認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識，科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。本文以氮及其化合物復(fù)習(xí)課為例，談?wù)労暧^辨識與微觀探析（以下簡稱宏微辨析）這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；宏微辨析；培養(yǎng)策略

一、問題提出

最新普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出：普通高中化學(xué)課程是落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)、促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體；化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是現(xiàn)代社會公民必備的科學(xué)素養(yǎng)，是學(xué)生終身發(fā)展的重要基礎(chǔ)。宏微辨析實(shí)質(zhì)是指：能通過宏觀條件下對物質(zhì)的形態(tài)及變化等宏觀現(xiàn)象的觀察、辨識，初步掌握物質(zhì)及其變化的理論分類方法，并運(yùn)用各種化學(xué)符號來表征；能從物質(zhì)的微觀角度理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，從而形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的構(gòu)性相關(guān)的觀念。平時的復(fù)習(xí)課教學(xué)，通常被認(rèn)為只是鞏固知識，提高學(xué)生的解題能力等，忽視對學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)作用，比如對宏觀辨識與微觀探析這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更使涉及甚少。筆者認(rèn)為：從物質(zhì)的分類觀建構(gòu)學(xué)習(xí)的知識框架，從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)觀認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)，從物質(zhì)的轉(zhuǎn)化觀辨析物質(zhì)的變化，都是培養(yǎng)學(xué)生宏微辨析學(xué)科素養(yǎng)的重要策略。

二、宏微辨析核心素養(yǎng)的具體培養(yǎng)策略

（一）從物質(zhì)的分類觀建構(gòu)知識框架，形成知識系統(tǒng)

物質(zhì)的分類觀是認(rèn)識物質(zhì)的前提。物質(zhì)的分類觀是指依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，從不同的角度滿足學(xué)習(xí)和研究的需要，得到不同體系的分類結(jié)果。對物質(zhì)進(jìn)行分類是化學(xué)學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生宏微辨析核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)通道和重要途徑。比如氮及其化合物種類繁多，化合價復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)變化多端，在復(fù)習(xí)課中可將有關(guān)物質(zhì)進(jìn)行分類。課前先采用“頭腦風(fēng)暴”的方式，列舉含氮物質(zhì)，然后引導(dǎo)學(xué)生從不同的的角度進(jìn)行分類。例如可以按物質(zhì)組成是否單一來分類：純凈物有N 、液氨、NO、NO 、HNO 、N H 等；混合物有氨水、NO 與N O4混合體系等。還可以進(jìn)一步按組成元素和性質(zhì)來分類，如下圖：

另外，由于氮元素的價態(tài)比較多，在復(fù)習(xí)課時可以建立化合價與物質(zhì)種類的“二維物質(zhì)分類圖”，進(jìn)行分類總結(jié)，如下圖。

合理運(yùn)用物質(zhì)分類觀能使零散的知識系統(tǒng)化，便于學(xué)生自主構(gòu)建知識框架，對物質(zhì)間的聯(lián)系及其變化規(guī)律也有著啟發(fā)作用。比如，在上述“二維物質(zhì)分類圖”中，NO和NO 中N元素化合價分別為+2、+4，一定條件下都有可能升高到+5價，因而它們都具有還原性；而HNO 、N元素為+5價，為最高價，可預(yù)知判斷出硝酸具有很強(qiáng)的氧化性；又如NH 中的N的化合價為-3價，可知NH 應(yīng)具有很強(qiáng)的還原性，這就不難理解氨的催化氧化反應(yīng)以及為什么NH 可以還有氧化銅了。

（二）從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)觀認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)，從物質(zhì)的轉(zhuǎn)化觀辨析物質(zhì)的變化，形成物質(zhì)反應(yīng)合理而系統(tǒng)的表征

微觀結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，反之，宏觀性質(zhì)反映微觀結(jié)構(gòu)。在復(fù)習(xí)氮及其化合物時，要有計劃、有目的的采取措施，提高宏微辨析的核心素養(yǎng)?？梢韵茸寣W(xué)生思考：氮元素屬于比較活潑的非金屬元素，為什么N 的性質(zhì)那么不活潑呢？原來N 的分子中存在N≡N鍵，其中有兩個σ鍵和一個π鍵，它們將兩個N原子牢牢連在一起，很難再斷開，所以N2穩(wěn)定存在于空氣中，很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如氮?dú)馀c氫氣合成氨氣，必須在高溫、高壓、催化劑的條件下才能實(shí)現(xiàn)，且反應(yīng)有一定的限度；而氮?dú)馀c氧氣化合生成NO，則需要很高的能量，通常在高壓放電的條件下才能進(jìn)行。

不僅化學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)有關(guān)，有些物質(zhì)的物理性質(zhì)也跟物質(zhì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。如在復(fù)習(xí)NH 的性質(zhì)時，學(xué)生會疑惑NH 分子與CH 分子組成相近，可是為什么物理性質(zhì)卻相差很大呢？氨氣極易溶于水、易液化，而甲烷不溶于水、熔沸點(diǎn)卻很低？這里可以把NH 分子的結(jié)構(gòu)情況先復(fù)習(xí)一下：氨氣分子中，N與三個H形成三個σ鍵，再加上一對孤電子對形成了四面體結(jié)構(gòu)，如果忽略孤電子對所占有的方向，氨氣分子在空間便形成了三角錐立體結(jié)構(gòu)。另外，由于受到孤電子對斥力較大的影響，使N-H鍵相互靠攏，鍵角減小，使NH 有很強(qiáng)的極性，再加上N原子吸引電子能力很強(qiáng)，使得NH 易形成分子間氫鍵，從而表現(xiàn)出表現(xiàn)出極易溶于水、易液化等物理性質(zhì)。

全面系統(tǒng)地認(rèn)識常見物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，看似花費(fèi)了很多時間，用在與本節(jié)課無關(guān)的知識上，實(shí)際上通過復(fù)習(xí)回憶物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，可以將具體的、零散的或孤立的知識點(diǎn)聚集到系統(tǒng)的、相互聯(lián)系的、整合的知識建構(gòu)中，加深了學(xué)生對結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的再認(rèn)識，將散亂的物質(zhì)性質(zhì)變化上升為合理的反應(yīng)規(guī)律，形成物質(zhì)反應(yīng)的系統(tǒng)表征。從而在發(fā)展學(xué)生的知識水平的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的宏微辨析等核心素養(yǎng)。

三、培養(yǎng)學(xué)生宏微辨析核心素養(yǎng)應(yīng)注意的問題

首先，要結(jié)合學(xué)情特點(diǎn)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。設(shè)計具有實(shí)際應(yīng)用的分類和轉(zhuǎn)化的活動任務(wù)，促使學(xué)生掌握“單質(zhì)及其化合物”之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系等等，這種活動任務(wù)在促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)時具有非常重要作用。教師要依據(jù)學(xué)科素養(yǎng)的基本內(nèi)容，恰當(dāng)運(yùn)用教學(xué)策略，有的放矢地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，既要符合本校學(xué)生的實(shí)際情況，如知識水平、智力水平等，又要盡可能涵蓋該元素的單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)，還要考慮活動任務(wù)在今后的生產(chǎn)、生活中具有一定的實(shí)用價值；教學(xué)手段上做到啟發(fā)與引導(dǎo)相結(jié)合、思考與交流討論相結(jié)合等，幫助學(xué)生順利構(gòu)建物質(zhì)二維關(guān)系圖。

其次，“二維物質(zhì)關(guān)系圖”有一定的適用性。元素化合物之間的轉(zhuǎn)化從化合價角度通常分為兩類：一類非氧化還原反應(yīng)，即同一價態(tài)不同物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化，比如酸性氧化物、酸、鹽之間的相互轉(zhuǎn)化；另一類是氧化還原反應(yīng)，即同一元素不同價態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，如氮元素的-3、0、+1、+2、+3、+5等不同價態(tài)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。對于這兩種轉(zhuǎn)化都比較多的元素及其化合物，通常可以采用二維物質(zhì)關(guān)系圖的方法，如氯、硫、氮、鐵及其化合物。

再次，元素化合物的復(fù)習(xí)通常不是一步到位的，可通過課堂實(shí)踐、實(shí)際應(yīng)用等多方位、多角度提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。氮及其化合物的復(fù)習(xí)課，剛開始是讓學(xué)生從物質(zhì)的類別（分類觀）、化合價（結(jié)構(gòu)觀）及相關(guān)化合物性質(zhì)（轉(zhuǎn)化觀）等三個方面來建構(gòu)知識系統(tǒng)，形成學(xué)習(xí)、研究物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法。在后續(xù)學(xué)習(xí)中還可以注重兩個方面的鞏固提升，一是結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律的復(fù)習(xí)，進(jìn)一步上升到從周期和族（類）的高度認(rèn)識物質(zhì)，使學(xué)生能學(xué)會用微觀結(jié)構(gòu)、元素周期律等理論解釋物質(zhì)的性質(zhì)，學(xué)會用類推遷移、比較判斷、辨別分析等思維方法，預(yù)測陌生元素及其化合物的性質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備；二是結(jié)合化學(xué)基本理論、基本原理、探究實(shí)驗(yàn)等，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建“二維物質(zhì)關(guān)系圖”，培養(yǎng)宏微辨析這一學(xué)科重要核心素養(yǎng)。

綜上所述，宏觀辨識利于得出結(jié)論，掌握知識；微觀探析利于究其根本，便于理解記憶。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識的進(jìn)程中注重宏觀辨識和微觀探析的結(jié)合，發(fā)展其多視角、多層次分析和解決實(shí)際問題的能力，加深對知識的運(yùn)用和掌握。既要知其然，還要知其所以然；在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，能用“宏觀辨識和微觀探析”的觀念認(rèn)識事物，幫助他們提高獨(dú)立解決問題的能力，培養(yǎng)宏微辨析這一學(xué)科重要核心素養(yǎng)，構(gòu)建高效的化學(xué)課堂。

【參考文獻(xiàn)】

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