基于初中生化學(xué)“微粒觀”形成的幾點(diǎn)思考

黃網(wǎng)生

化學(xué)“微粒觀”就是以微觀視角思考和解決化學(xué)問題?；瘜W(xué)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的基礎(chǔ)自然科學(xué)，可見化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)就是從微觀粒子的視角（即分子、原子層次上）解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、研究化學(xué)反應(yīng)原理、揭示化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)。

剛剛由八年級升上來的學(xué)生正處于形象思維能力較強(qiáng)，抽象思維能力還未能占據(jù)主導(dǎo)地位的心理階段，這些孩子更傾向于結(jié)合以往的生活體驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，從物質(zhì)物質(zhì)發(fā)生的變化和物質(zhì)的性質(zhì)等宏觀的、易感知的視角認(rèn)識世界。當(dāng)他們遇上化學(xué)這門學(xué)科，常常會被許多新鮮有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引，但往往又為答非所問、文不對題而苦惱。

如何通過九年級一年的學(xué)習(xí)讓學(xué)生從微觀的角度研究物質(zhì)發(fā)生的變化，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆柨茖W(xué)而準(zhǔn)確地表達(dá)出來？即如何促進(jìn)初中生“微粒觀”形成，這是九年級化學(xué)教師需要認(rèn)真思考的問題。為此，我結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了一些嘗試，現(xiàn)將心得與體會總結(jié)如下，希望得到同行和專家的批評指正。

一、及早接觸，播下形成“微粒觀”的種子

在化學(xué)課上，通過形象生動的比喻，營造適當(dāng)?shù)那榫?，讓學(xué)生體會化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)。一方面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面滲透了物質(zhì)是由各種不同的粒子構(gòu)成的。以人教2012版九年級化學(xué)教材為例，我在教學(xué)中用PPT展示了一杯水的圖片，模仿一些課堂片段，讓學(xué)生猜：這是哪門學(xué)科老師在上課？

片段1：日出江花紅勝火，春來江水綠如藍(lán)。

片段2：這杯水呈圓柱形，我們可以根據(jù)圓柱的底面積和高求算出它的體積。

片段3：Read after me：“water”.

片段4：杯中裝的是純水，它的密度是1.0×103kg·cm-3。

片段5：此水取自北緯36°40°、東經(jīng)117°00’，有“天下第一泉”美稱的濟(jì)南趵突泉。

片段6：此杯水潔凈無菌，沒有衣原體和支原體等致病因子，可以安全飲用。

那么，如果是化學(xué)教師在上課，會講什么呢？在化學(xué)教師的眼里，這杯水又是怎樣的呢？

片段7：利用PPT，結(jié)合下圖（圖1）的動畫，逐步展示下列內(nèi)容：

（1）水；（2）細(xì)看還是水；（3）從分子、原子的角度看，水是由水分子構(gòu)成的；（4）每個(gè)水分子又是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成的?？纯次覀兘滩牡姆饷鎴D片，上面紅白相間的是什么粒子？

通過以上的對比舉例，可以讓學(xué)生初步感受到化學(xué)與其他學(xué)科的不同，體會從“微粒觀”的視角認(rèn)識物質(zhì)世界的特點(diǎn)。

及早接觸微粒模型，既可以分散難點(diǎn)，又可以盡早播下探索“微觀世界”的興趣種子。在后續(xù)教學(xué)中，可以具體物質(zhì)（如氧氣、水）發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程為例，結(jié)合PPT展示的動畫或模型，讓學(xué)生從微觀粒子的角度感受化學(xué)反應(yīng)過程，比較反應(yīng)前后微粒如何發(fā)生改變，這樣可以在潛移默化中為學(xué)生播下“微粒觀”種子。

二、持續(xù)發(fā)力，培養(yǎng)運(yùn)用“微粒觀”思考問題的習(xí)慣

畢華林教授指出：從宏觀、微觀和符號三種表征水平上認(rèn)識和理解化學(xué)知識，并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，是化學(xué)學(xué)習(xí)特有的思維方式。運(yùn)用三重表征的方式學(xué)習(xí)化學(xué)，能增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解，提高學(xué)生分析和解決化學(xué)問題的能力。有了前面播下的“微粒觀”種子，在后續(xù)進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對較簡單的實(shí)驗(yàn)，教師可以在進(jìn)行課堂小結(jié)時(shí)增設(shè)從微觀的角度認(rèn)識這一變化的環(huán)節(jié)。

如：《第一單元 課題1》中“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可通過PPT制作的動畫體驗(yàn)水沸騰前后水分子本身不變，變化的是水分子間的間隔，同時(shí)將水分子的名稱與符號標(biāo)注在旁邊（如圖2），讓學(xué)生體會水受熱變成水蒸氣實(shí)際上是水分子間的間隔變大引起的。

對于其他的實(shí)驗(yàn)，也可按相同方法制作動畫：如可燃物在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)中，可通過動畫比較液氧變成氧氣的變化與碳在氧氣中燃燒這兩個(gè)變化前后的粒子變化，讓學(xué)生體會到這兩種變化的本質(zhì)不同。在《氧氣的制取》這一課題中，可以通過動畫展示工業(yè)制氧與在實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫制取氧氣的微觀示意圖，體會物理變化與化學(xué)變化前后的分子、原子再分情況的不同。

這些動畫的制作雖然會花費(fèi)教師大量的準(zhǔn)備時(shí)間，但是與后面學(xué)生覺得分子、原子的概念抽象、難理解相比，這些努力都是值得的。采用這種持續(xù)滲透“微粒觀”方法的優(yōu)點(diǎn)是：1.可以有效地分散難點(diǎn)，化抽象的空想為具體可見的模式。2.可以在不斷的應(yīng)用過程中逐漸使學(xué)生樹立起化學(xué)變化中分子會再分，而原子不會再分，但會重新組合的科學(xué)的“微粒觀”。3.這樣做不會占用太多時(shí)間，最多2分鐘。

在執(zhí)行時(shí)，要盡量做到在每一節(jié)新課中都能讓學(xué)生接觸到運(yùn)用“微粒觀”分析物質(zhì)的變化，并同步在粒子動畫示意圖旁標(biāo)注物質(zhì)的構(gòu)成、粒子的名稱與符號，經(jīng)過教師多次的示范與引領(lǐng)，逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用“微粒觀”分析一些簡單的變化習(xí)慣，為進(jìn)入第三、第四單元系統(tǒng)學(xué)習(xí)構(gòu)成物質(zhì)的微粒進(jìn)行了很好的鋪墊。

三、及時(shí)建構(gòu)，結(jié)合“三重表征”強(qiáng)化“微粒觀”

教材在上冊第三單元系統(tǒng)介紹了分子和原子。內(nèi)容比較集中，同時(shí)又介紹了分子、原子及其符號的表示方法，記憶理解的難度陡然增加，這部分內(nèi)容容易使不少學(xué)生對化學(xué)學(xué)科產(chǎn)生畏難情緒。教學(xué)實(shí)踐后，我發(fā)現(xiàn)用上文提到的分散難點(diǎn)、小步快走、逐步滲透的方法可以較好地解決這一問題。在這一部分，我通過將多種粒子的示意圖、粒子符號、粒子名稱進(jìn)行比較，讓學(xué)生體會到了它們書寫的方法及化學(xué)符號中的數(shù)字意義，避免學(xué)生張冠李戴。如：比較水分子（H2O）、雙氧水分子（H2O2）、氫分子（H2）、氧分子（O2）、氫原子（H）、氧原子（O），體會化學(xué)符號中數(shù)字的意義及分子是由原子構(gòu)成的。在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)后再進(jìn)一步介紹，原子之所以要結(jié)合形成分子，是為了使其中所有的原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

對于復(fù)雜的分子和原子種類較多的化學(xué)反應(yīng)，使用微觀粒子進(jìn)行表示有諸多不便，而使用元素符號和數(shù)字組合的化學(xué)符號進(jìn)行表示就非常便利?；瘜W(xué)符號代表的就是對應(yīng)的微觀粒子，許許多多的微觀粒子構(gòu)成的就是肉眼可見的宏觀物質(zhì)。在使用這種教學(xué)方法的過程中，可以在“宏觀物質(zhì)、微觀粒子和化學(xué)符號”間隨意切換。

四、不斷運(yùn)用，形成運(yùn)用“微粒觀”建模的思維方法

中國有句古話：“見微知著”，意思是對局部、個(gè)別事例的觀察和研究有助于對整體事物作出合理的描述和判斷，這句話更適合高中化學(xué)知識的學(xué)習(xí)。九年級學(xué)生作為化學(xué)的初學(xué)者，教師應(yīng)該結(jié)合啟蒙階段的化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)幫助學(xué)生建立“微粒觀”科學(xué)方法，這樣才能為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

為此，在前面“微粒觀”得以強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，在后續(xù)知識的學(xué)習(xí)中，教師要有意識地在傳授知識和解釋相關(guān)化學(xué)問題時(shí)示范運(yùn)用“微粒觀”建立解決問題的思維模型。如：解釋單質(zhì)碳在常溫下的不活潑性時(shí)，可結(jié)合碳原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖指出它的最外層是4個(gè)電子，得到或失去4個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)都不太容易；解釋幾種碳單質(zhì)的物理性質(zhì)相差很大但化學(xué)性質(zhì)卻很相似時(shí)，可結(jié)合教材中的原子排列的圖片；解釋金屬的導(dǎo)電性、延展性時(shí)，可畫出金屬由原子形成的示意圖，用動畫演示導(dǎo)電的原理和外力作用下變形的情況。進(jìn)入酸堿鹽后，更要結(jié)合離子間的反應(yīng)判斷溶液中復(fù)分解發(fā)生的條件。可以說，“微粒觀”可以貫穿在九年級化學(xué)學(xué)習(xí)的始終。

以上僅是我的一點(diǎn)粗淺思考，“微粒觀”的形成作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中“宏觀辨識與微觀探析”的一個(gè)重要方面，是學(xué)生形成化學(xué)關(guān)鍵能力的重要組成部分，值得進(jìn)一步研究和探討。

（責(zé)任編輯 林 娟）