構(gòu)建物質(zhì)微粒觀 發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)

靳輝

[摘? ?要]宏觀辨識與微觀探析能力是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)需要形成的重要化學(xué)核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生初步建立起對物質(zhì)的微粒性的認識，形成微粒觀，是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑?；瘜W(xué)教學(xué)應(yīng)從整體出發(fā)，依據(jù)學(xué)生已有的知識經(jīng)驗和認知發(fā)展水平，充分利用核心概念以及形成核心概念的典型微粒知識組織教學(xué)，通過直觀手段幫助學(xué)生建立宏觀和微觀的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生用微粒觀解釋宏觀事實和現(xiàn)象，循序漸進地幫助學(xué)生建立和深化微粒觀，促進學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]物質(zhì)微粒觀;化學(xué)教學(xué);核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）11-0058-02

當今社會，知識更新的速度越來越快，知識總量呈幾何倍數(shù)增長，要發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，必須超越具體知識本身，從記憶知識、掌握知識向思考事實、發(fā)展觀念轉(zhuǎn)變。我們生活的物質(zhì)世界是由分子、原子等極其細小的微粒構(gòu)成的，宏觀辨識與微觀探析能力是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)需要形成的重要化學(xué)核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生初步建立起對物質(zhì)的微粒性的認識，形成微粒觀念，是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑。

隨著課改的不斷深入，絕大多數(shù)化學(xué)教師逐漸認識到微粒觀的構(gòu)建在化學(xué)教學(xué)中的重要性，但很多教師對于學(xué)生微粒觀的培養(yǎng)在理解上存在偏差，還處在讓學(xué)生準確記憶微粒具體知識的淺層次上，認為有關(guān)微粒知識的大量堆積，就能使學(xué)生建立起微粒觀。在這些錯誤理解的誤導(dǎo)下，觀念建構(gòu)的過程被具體知識的反復(fù)記憶、重復(fù)訓(xùn)練所取代，學(xué)生對于化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情在降低，對于化學(xué)知識的理解浮于表面，核心素養(yǎng)的全面發(fā)展根本不能實現(xiàn)。微粒觀是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)所獲得的有關(guān)微觀粒子的總觀性認識，是學(xué)生主動運用微粒的有關(guān)思想方法認識身邊的事物和處理問題的思維習(xí)慣和自覺意識。例如，一個具有微粒觀的學(xué)生，當他看到雨過天晴之后路面上的水漬逐漸減少時，他對這個問題的思考不會僅停留在“蒸發(fā)”這個宏觀層面，而是會自覺深入到物質(zhì)的微觀層面，認識到水分消失的過程實際上是水分子在外界能量改變時，通過分子運動脫離了路面。因此，只是簡單地將微粒觀的具體內(nèi)容記住，學(xué)生不可能主動建立起微粒知識與身邊事物的聯(lián)系，不可能有效地形成微粒觀。要想把具體知識上升到觀念層次，就必須讓學(xué)生對于知識的形成有深度的體驗和感悟。

一、緊密聯(lián)系學(xué)生已有知識經(jīng)驗和認知發(fā)展水平

學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)之前，對于微粒知識并不是完全空白的，因為我們生活在由微粒構(gòu)成的物質(zhì)世界，會經(jīng)常碰到能反映物質(zhì)存在及其性質(zhì)的各種現(xiàn)象，而且學(xué)生通過媒體、書籍以及生物等學(xué)科的學(xué)習(xí)對微粒也有一些認識，但這些認識通常是模糊的、片面的，甚至是錯誤的。學(xué)生已有的感性認識是學(xué)生認識微粒和形成微粒觀的起點，微粒觀就是在這些感性認識的基礎(chǔ)上經(jīng)過不斷修正、深化逐漸形成的。在教學(xué)中，我們最好能從學(xué)生身邊的、熟悉的物質(zhì)和現(xiàn)象入手，發(fā)現(xiàn)并喚醒學(xué)生的這些感性經(jīng)驗。比如，講解“分子運動的速率與溫度有關(guān)”這一結(jié)論時，與“濕衣服在溫度較高的情況下干得比較快，在溫度較低的情況下干得比較慢”這個生活常識建立聯(lián)系，學(xué)生很快就會理解。

當學(xué)生感性經(jīng)驗不足時，我們還應(yīng)精心選擇一些典型的實例或方法來補充和豐富學(xué)生的經(jīng)驗。比如，學(xué)生都知道分子很小，但他們對小的認知一般處于“肉眼無法看到”這個層次，到底有多小他們并沒有正確的認識。對此，我們可讓學(xué)生通過計算一個水分子的質(zhì)量、數(shù)計算結(jié)果中零的個數(shù)、讀計算結(jié)果等三步來豐富學(xué)生的感性認識。這樣，學(xué)生在經(jīng)歷了手算、眼觀、口讀等感性認知過程以后，對分子小的程度的認知會進一步加深，為形成微粒觀、發(fā)展核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

二、重視核心概念對于微粒觀構(gòu)建的重要作用

微粒觀不是無源之水，它是建立在深刻理解具體微粒知識的基礎(chǔ)之上的。而核心概念則是架在化學(xué)基本觀念和具體化學(xué)知識之間的橋梁，它以化學(xué)基本觀念為指導(dǎo)，統(tǒng)領(lǐng)具體化學(xué)知識，以最精練的語言聯(lián)系最多的化學(xué)知識和現(xiàn)象，并能結(jié)構(gòu)化地聯(lián)系這些知識和現(xiàn)象涉及的概念、原理。在初中階段，學(xué)生微粒觀的構(gòu)建要經(jīng)過從定性認識物質(zhì)的微粒性到定量認識物質(zhì)的微粒性兩個螺旋上升的階段，這兩個階段都有特定的核心概念來引領(lǐng)具體化學(xué)知識。定性認識物質(zhì)的微粒性的核心概念是分子、原子，通過建立分子、原子的概念，學(xué)生認識到構(gòu)成宏觀物質(zhì)的微粒自身具有一定的結(jié)構(gòu)，并且初步理解粒子結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化時的行為表象;定量認識物質(zhì)的微粒性的核心概念是化合價、質(zhì)量守恒定律，通過學(xué)習(xí)化合價、質(zhì)量守恒定律，學(xué)生學(xué)會從宏觀和微觀相結(jié)合的視角定量解釋物質(zhì)的化學(xué)變化。

例如，魯教版教材從定性的角度展示微粒性，其建立分子、原子概念的過程分為如下幾步：第一步，以常見的水分子作為范例，通過圖示和文字等方式使學(xué)生認識到“水分子是客觀存在的，現(xiàn)實中的水是由極其細小的大量水分子構(gòu)成的，每個水分子也都有特定的結(jié)構(gòu)”，目的在于利用先入為主的心理特點，讓學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)之初就建立宏觀和微觀相結(jié)合的思維方式;第二步，學(xué)生對分子的認識由水分子擴大到“世界上的很多物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的，而且這些分子具有體積微小、不斷運動、有間隔等性質(zhì)”;第三步，通過水的三態(tài)變化等具體事例讓學(xué)生感受到物質(zhì)在發(fā)生物理變化時構(gòu)成物質(zhì)的分子沒有發(fā)生變化，只是分子自身的能量改變導(dǎo)致運動速率、分子的間隔和排列方式發(fā)生改變;第四步，通過水的電解和水的合成兩個典型范例，引導(dǎo)學(xué)生感悟在化學(xué)變化中生成了新物質(zhì)，分子發(fā)生了改變，分子的化學(xué)性質(zhì)也隨之改變，而原子沒有改變。

由此可見，分子、原子概念的建立不是孤立的，而是在具體微粒知識的基礎(chǔ)上逐漸推進、不斷發(fā)展的。我們在教學(xué)中應(yīng)充分關(guān)注不同階段的核心概念在微粒觀培養(yǎng)中的統(tǒng)領(lǐng)作用，選擇合適的具體知識為載體，引導(dǎo)學(xué)生通過高水平的思維活動，逐漸形成微粒觀，促進核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、運用直觀手段建立宏觀和微觀的聯(lián)系

宏觀與微觀的相互聯(lián)系是化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科不同的思維方式。作為啟蒙階段的初中化學(xué)教育，應(yīng)注重宏觀與微觀的相互聯(lián)系，通過一些直觀手段幫助學(xué)生在認識宏觀世界和微觀世界之間搭建起橋梁。

微觀粒子不同于現(xiàn)實宏觀物質(zhì)，看不見也摸不著，學(xué)生很多時候需要想象才能深刻理解，類比等方式可以有效地幫助學(xué)生想象。比如，在“分子間有間隔”的教學(xué)中，我們一般都會演示水和酒精等體積混合的實驗。雖然學(xué)生從宏觀的實驗現(xiàn)象能明顯地感知到兩種溶液混合后體積減小，但是要想讓學(xué)生在“分子之間有間隔”和“體積減小”之間建立直接聯(lián)系還存在一定的困難。我們可以用宏觀物質(zhì)類比微觀粒子，將沙子加入到等體積的石子中去，所得的體積小于兩物質(zhì)體積之和。這樣，學(xué)生就能很直觀地看到沙子滲透到石子的間隔當中，然后再用類比的方法幫助學(xué)生建立聯(lián)系，即水分子和酒精分子與沙子和石子類似，它們之間也存在一定的間隔，可以運動到彼此的間隔當中去，所以得到的體積比原來的體積之和要小。

有些微粒知識，只靠想象來掌握有一定的難度，而有時實驗等方法又不能很好地解決問題或?qū)嶒灄l件無法達到時，我們可以利用模型、動畫、視頻、手持技術(shù)等手段組織教學(xué)。這些可視化技術(shù)能將微觀、抽象的問題變得形象、直觀，有利于豐富學(xué)生的微觀世界。比如，電解水實驗中，能清晰觀察到玻璃管內(nèi)有氣泡出現(xiàn);用帶火星的木條來檢驗正極，有氧氣生成，用燃燒法來檢驗負極，有氫氣生成;等等。而水分子分裂成氫原子和氧原子，氫原子和氧原子重新組合成新的分子的微觀變化過程則是無法觀察到的。這時，我們就可以在課本提供的模型的基礎(chǔ)上，通過Flash等動畫軟件模擬水分子電解生成氫分子和氧分子的過程，或讓學(xué)生自己動手拆解水分子的模型并組裝成氫分子和氧分子。這樣，可以使學(xué)生在觀察到宏觀實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上感知化學(xué)變化的實質(zhì)。

除此之外，初中化學(xué)教材配印了很多精美的插圖和圖表，它們以直觀的展現(xiàn)方式幫助學(xué)生理解教材所敘述事物的形態(tài)及變化規(guī)律，補充了文字敘述的不足，使其內(nèi)容表達更合理、更完善、更科學(xué)。我們應(yīng)充分利用好教材中的插圖輔助教學(xué)，加深學(xué)生對微觀世界的理解。

四、引導(dǎo)學(xué)生用微粒觀解釋宏觀事實和現(xiàn)象

要想幫助學(xué)生構(gòu)建微粒觀，不僅要用科學(xué)規(guī)范的概念來引領(lǐng)學(xué)生對物質(zhì)微粒性的認識，還應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生用微粒觀對常見的生活現(xiàn)象和物質(zhì)的性質(zhì)進行科學(xué)的解釋。在具體教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生把觀察物質(zhì)宏觀現(xiàn)象和性質(zhì)同物質(zhì)的微粒觀結(jié)合起來，在宏觀辨識與微觀探析的不斷交替中發(fā)展科學(xué)的物質(zhì)微粒觀。用微粒觀解釋宏觀事實和現(xiàn)象，初中階段通常包括以下三個方面：

第一，基于微觀粒子的基本性質(zhì)，從分子、 原子的角度去解釋一些生活現(xiàn)象。例如，為什么你在客廳都能聞得到來自廚房的飯菜的香味呢？為什么濕衣服可以晾干，而且放在通風(fēng)狀況良好或陽光充足的地方干得更快？ 燒水時，為什么水開了會將壺蓋頂開？變癟的乒乓球放在熱水中為什么會重新鼓起來？

第二，基于微觀粒子如何構(gòu)成物質(zhì)的認識，解釋物質(zhì)的組成與分類。例如，如何用分子的觀點解釋純凈物和混合物的不同？水中為什么不含有氫氣？為什么同一族的元素化學(xué)性質(zhì)相似？為什么酸溶液能使紫色石蕊變紅？為什么碳酸鈉和碳酸鉀化學(xué)性質(zhì)相似卻不相同？

第三，基于化學(xué)反應(yīng)的微觀認識，解釋化學(xué)反應(yīng)的行為表象。例如，化學(xué)反應(yīng)前后為什么會質(zhì)量相等？木炭為什么在氧氣中比在空氣中燃燒劇烈？中和反應(yīng)及其復(fù)分解反應(yīng)的微觀實質(zhì)是什么？化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)為什么會按照一定的質(zhì)量比例進行？

總之，物質(zhì)微粒觀的構(gòu)建可增進學(xué)生對于化學(xué)學(xué)科特征和本質(zhì)規(guī)律的認識，有助于學(xué)生宏觀辨識與微觀探析等核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)從整體出發(fā)，依據(jù)學(xué)生已有的知識經(jīng)驗和認知發(fā)展水平，充分利用核心概念以及形成核心概念的典型微粒知識組織教學(xué)，通過直觀手段幫助學(xué)生建立宏觀和微觀的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生用微粒觀解釋宏觀事實和現(xiàn)象，讓學(xué)生親身體驗微粒知識的發(fā)現(xiàn)過程，體會微粒知識中所蘊含的思想和方法，感悟微粒知識的應(yīng)用價值，循序漸進地幫助學(xué)生建立和深化微粒觀，促進學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。

（責任編輯 羅? ?艷）