化學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析能力

黃惠民

[摘要]化學(xué)是高中階段的重要課程，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中化學(xué)教師的主要教學(xué)任務(wù)，而“宏觀辨識與微觀探析”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。以《金屬的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)為例，提出通過繪制導(dǎo)圖、對比數(shù)據(jù)、應(yīng)用實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)，掌握元素性質(zhì)，剖析能量平衡的教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析能力。

[關(guān)鍵詞]高中化學(xué);宏觀辨析;微觀探析;教學(xué)策略

[中圖分類號]

G633.8

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020）23-0074-02

“宏觀辨識與微觀探析”是從多個不同的層面對物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、相互轉(zhuǎn)化關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)變的認(rèn)知，其不僅是解決化學(xué)問題的重要思維角度，也是關(guān)鍵的學(xué)科觀念。宏觀是指可以用肉眼直接觀察到的總體，而微觀是指需要借助外部設(shè)備才能被觀察到的總體，從電子、分子、原子等方面去探索物質(zhì)的內(nèi)在規(guī)律。新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出化學(xué)是從分子、原子層面探究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與運(yùn)用的自然科學(xué)，其特點(diǎn)是研究與發(fā)現(xiàn)微觀世界。由此可見，化學(xué)與其他高中必修學(xué)科相比，不僅注重從宏觀的角度認(rèn)識物質(zhì)及其變化，更注重從微觀的角度去認(rèn)知。在高中化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是不可或缺的。

一、繪制導(dǎo)圖，理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)

許多化學(xué)知識都具有極強(qiáng)的抽象性，而高中生的抽象思維能力還處于待發(fā)展階段，因此他們較難理解。為此，在化學(xué)教學(xué)中，教師要善于繪制元素和構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子的結(jié)構(gòu)圖，并且將其靈活地運(yùn)用于課堂教學(xué)中，讓學(xué)生能夠形象具體地認(rèn)識各種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而全面了解化學(xué)元素的基本性質(zhì)，拓展學(xué)生對相關(guān)元素的應(yīng)用，有效提升學(xué)生探究反應(yīng)過程的效率。

以《金屬的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)為例，在正式教學(xué)之前，教師需要收集好生活中常見的幾種金屬的實(shí)物圖，如Al、Fe、Cu，并在課堂導(dǎo)人環(huán)節(jié)進(jìn)行展示。在學(xué)生欣賞上述幾種金屬實(shí)物圖的同時，教師可以讓學(xué)生聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗，結(jié)合自身已有的知識，從宏觀的層面分析Al、Fe、Cu這三種金屬的性質(zhì)，并且以小組為單位進(jìn)行分享和討論。接著，教師再引導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度分析這幾種物質(zhì)的性質(zhì)。通過自主思考與交流討論，學(xué)生最終得出如下結(jié)論：這三種金屬都有一定的顏色，鐵通常是黑色的，而生銹之后變?yōu)榧t色（鐵銹）;純凈的金屬銅是紫紅色的，生銹的銅（銅銹）是綠色的;鋁是銀色的。三者的硬度系數(shù)從大到小為：鐵>銅>鋁，它們均可以導(dǎo)電，而且導(dǎo)電能力存在差異。緊接著，教師順勢提問：“鐵是黑色的，為什么鐵銹是紅色的呢？銅的顏色與銅銹的顏色也大不相同，請仔細(xì)思考為什么由同一種單質(zhì)所構(gòu)成的不同物質(zhì)會存在顏色上的差異?！睂Υ?，教師需要將學(xué)生帶人化學(xué)實(shí)驗室，指導(dǎo)學(xué)生利用顯微鏡觀察物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并引導(dǎo)其繪制出相關(guān)的原子結(jié)構(gòu)圖，同時針對學(xué)生出現(xiàn)的疑問和問題進(jìn)行解答和處理。如此讓學(xué)生自主對比分析物質(zhì)的基本性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，進(jìn)而讓學(xué)生運(yùn)用宏觀知識分析物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)，以此培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析能力。

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師有必要采取行之有效的教學(xué)措施來提升學(xué)生繪制元素學(xué)習(xí)導(dǎo)圖的能力，以直觀形象地展現(xiàn)由同一種元素構(gòu)成的不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而讓學(xué)生在腦海中對微觀的物質(zhì)形成“宏觀”的畫面，這樣有利于學(xué)生更加深入地理解化學(xué)，切實(shí)地體會到化學(xué)的獨(dú)特魅力，進(jìn)而熱愛化學(xué)學(xué)習(xí)，熱情地投入到化學(xué)課堂中。

二、對比數(shù)據(jù)，掌握元素性質(zhì)

在化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以通過化學(xué)實(shí)驗現(xiàn)象來直觀地觀察物質(zhì)，而每次實(shí)驗過程中學(xué)生還會記錄大量的實(shí)驗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于學(xué)生掌握元素的性質(zhì)大有裨益?；诖耍處熆梢龑?dǎo)學(xué)生對實(shí)驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行更深層次的剖析，在觀察與動手操作的過程中對元素的基本性質(zhì)有更為深入的了解。

在引導(dǎo)學(xué)生分析完金屬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)之后，教師可提出如下問題：“不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的性質(zhì)會存在怎樣的差異呢？”對此，教師可以展開Na元素和Fe元素的對比實(shí)驗。首先，教師在實(shí)驗室指導(dǎo)學(xué)生制作便于實(shí)驗的鐵條，將鈉制作成小塊。接著，讓學(xué)生從宏觀的層面觀察和分析這兩種金屬，再分別燃燒鐵條與鈉塊。通過對燃燒現(xiàn)象的觀察，學(xué)生有如下發(fā)現(xiàn)：鐵條燃燒劇烈，火星四濺，釋放出巨大的熱量，有黑色固體物質(zhì)生成;鈉在燃燒時會產(chǎn)生黃色火焰，有大量的白煙和淡黃色的固體生成。然后，教師在講臺上將鐵和鈉燃燒形成的產(chǎn)物展示給學(xué)生看，同時對其進(jìn)行細(xì)致的講解，讓學(xué)生知曉黑色固體的主要成分為四氧化三鐵，淡黃色固體的主要成分為一氧化二鈉。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)列舉出參與這兩種金屬燃燒的反應(yīng)物，并留出充足的時間讓學(xué)生對比鐵和鈉燃燒前后的物質(zhì)變化和實(shí)驗數(shù)據(jù)。通過這樣的方式將微觀與宏觀進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，有助于學(xué)生較為深入地了解金屬元素的性質(zhì)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

在上述教學(xué)中，教師帶領(lǐng)學(xué)生觀察化學(xué)實(shí)驗現(xiàn)象，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與對比，讓學(xué)生通過自主思考從而得出正確的實(shí)驗結(jié)論，進(jìn)而最大限度地提升學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析能力，取得了事半功倍的教學(xué)效果，順利且高效地完成教學(xué)目標(biāo)。

三、應(yīng)用實(shí)踐，剖析能量平衡

學(xué)習(xí)化學(xué)的最終目的是將化學(xué)知識靈活地運(yùn)用于解決實(shí)際問題的實(shí)踐中。衡量學(xué)生能力提升程度的主要標(biāo)準(zhǔn)是其能否“活學(xué)活用”。在教師對化學(xué)實(shí)驗進(jìn)行詳細(xì)講解和學(xué)生親自動手操作，以及對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析、總結(jié)歸納得出結(jié)論后，教師在教導(dǎo)學(xué)生書寫與列舉化學(xué)方程式的過程中，需要引導(dǎo)學(xué)生從宏觀和微觀兩個角度整合和剖析其中的能量平衡關(guān)系。

例如，在學(xué)生對鐵、鈉燃燒前后物質(zhì)的變化有了初步的了解之后，教師可以進(jìn)一步提出相關(guān)問題：“Na20是鈉和O2燃燒生成的物質(zhì)，F(xiàn)e3O4是鐵和O2燃燒生成的物質(zhì)，這兩種金屬燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式應(yīng)該怎樣書寫呢？”教師可以引導(dǎo)學(xué)生從宏觀層面來分析，從微觀層面來探究。一開始，教師要求學(xué)生回顧之前的化學(xué)實(shí)驗，初步從宏觀角度解釋鐵和鈉燃燒的一系列變化，并向?qū)W生指出化學(xué)燃燒過程中能量始終是守恒的，同時讓學(xué)生回顧之前所學(xué)的相關(guān)離子（ Fe2+、Na+、O2-）的化合價，鼓勵其配平。在經(jīng)過縝密的思考和激烈的討論之后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)Na2O（只需要一個O2-和兩個Na+）很好配平，而鐵燃燒生成的氧化物難以配平，配平時需要添加一個分?jǐn)?shù)。這個時候，教師先不要告訴學(xué)生消除分?jǐn)?shù)的方法，而是對學(xué)生探究Na2O配平的正確性給予肯定和贊揚(yáng)，并且讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到?jīng)]有探究出配平Fe3O4的正確方式并不是因為思維錯誤。這樣，有利于提升學(xué)生的自信心和自學(xué)能力，而且可以有效地將學(xué)生引入后續(xù)的學(xué)習(xí)中。接著，教師再從微觀層面為學(xué)生講解出現(xiàn)分?jǐn)?shù)的原因：Fe3O4是由三氧化二鐵（Fe2O3）和一氧化鐵（FeO）構(gòu)成的混合物，因此其中既包含F(xiàn)e3+，又包含F(xiàn)e2+，這實(shí)質(zhì)上是相關(guān)化學(xué)粒子產(chǎn)生了轉(zhuǎn)移。最后，教師給予學(xué)生充足的時間，讓他們根據(jù)微觀探究的結(jié)論進(jìn)行配平，最終每個學(xué)生都能夠正確地完成配平，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

在上述教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗數(shù)據(jù)展開有效的整理和分析，從宏觀和微觀兩個不同的層面進(jìn)行化學(xué)實(shí)踐，明確能量平衡的本質(zhì)，再將所得的結(jié)論運(yùn)用到化學(xué)方程式的書寫中。通過這樣的方式，學(xué)生的微觀探析能力得到了大幅度的提升，學(xué)生的課堂主體作用也得以充分體現(xiàn)。

總而言之，作為一名合格的高中化學(xué)教師，要不斷地提升自身的能力，改善教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)手段。教師對于高中化學(xué)知識的教學(xué)不應(yīng)該局限于引導(dǎo)學(xué)生分析和觀察宏觀現(xiàn)象，更為重要的是要善于幫助學(xué)生從微觀的角度分析元素和物質(zhì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及能量平衡規(guī)律，并通過化學(xué)實(shí)驗將微觀與宏觀進(jìn)行巧妙地融合，以此促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，切實(shí)提高學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率的穩(wěn)步提升。

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（責(zé)任編輯 張簡）