用微粒觀促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深入理解

葉夏

【摘 要】微粒觀是化學(xué)學(xué)科的基本觀念之一，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，微粒觀是從不同階段、不同維度、不同水平進(jìn)行建構(gòu)的?！皬奈⒂^結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性”教學(xué)設(shè)計基于學(xué)生“微粒觀”的建構(gòu)，以促進(jìn)學(xué)生對“物質(zhì)多樣性”的深層理解。分析了學(xué)生對“微粒觀”的理解和認(rèn)識基礎(chǔ)，從新授課與復(fù)習(xí)課的角度設(shè)計了“從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性”的關(guān)鍵教學(xué)活動。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)活動；微觀結(jié)構(gòu)；物質(zhì)多樣性；微粒觀；觀念建構(gòu)

一、“微粒觀”的理解與教材中“物質(zhì)微粒性”觀念的透視

1.對“微粒觀”的理解

微粒觀是從微觀的角度，從微粒的種類、數(shù)量、間距、大小、結(jié)構(gòu)、空間排列、微粒間的相互作用等層面，形成對化學(xué)物質(zhì)及其變化的認(rèn)識，是對物質(zhì)認(rèn)識上質(zhì)的飛躍?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》指出：“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)?！毙抡n程標(biāo)準(zhǔn)中非常注重學(xué)生化學(xué)觀念的養(yǎng)成，“微粒觀”是重要的化學(xué)觀念之一，貫穿于整個化學(xué)學(xué)習(xí)過程。

2.教材中“物質(zhì)微粒性”觀念的透視

《化學(xué)2》中專題1“微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性”第三單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性。本單元以同素異形體現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象、不同類型的晶體微粒，幫助認(rèn)識和建立物質(zhì)多樣性和微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系的基本觀念。教材以生活中熟悉的兩種碳的同素異形體?——金剛石和石墨，以及C60和碳納米管，從微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識碳元素原子間的結(jié)合方式、作用力和空間排列方式的不同。教材以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例介紹同分異構(gòu)體和同分異構(gòu)現(xiàn)象，從碳原子的成鍵特點和成鍵方式、碳原子的排列順序和空間不同可以形成不同的物質(zhì)。教材從構(gòu)成晶體的微粒、微粒間的作用力的類型不同，使學(xué)生認(rèn)識微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)多樣性的關(guān)系。

二、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展障礙點分析

學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到物質(zhì)的多樣性與其組成、結(jié)構(gòu)的多樣性有關(guān)：種類不同、數(shù)目不等的元素原子可以按特定的方式相互結(jié)合成不同的物質(zhì)。由典型例子氯化鈉、金剛石和干冰等典型晶體，擴展到常見物質(zhì)，學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展存在一定的障礙，如從微粒的視角判斷晶體類別；由微粒間作用力說明晶體的性質(zhì)。

不同晶體是由不同微粒構(gòu)成（同種微粒也可以形成不同晶體），晶體與物質(zhì)類型的關(guān)系：

學(xué)生學(xué)習(xí)了同素異形體和同分異構(gòu)現(xiàn)象后對物質(zhì)世界的多樣性有了初步了解，并且知道物質(zhì)是由原子、分子、離子構(gòu)成，微粒之間存在不同的作用力：離子鍵、共價鍵、分子間作用力。但是學(xué)習(xí)過程中會遇到原子還是分子的區(qū)分，微粒之間通過什么作用力而形成晶體？學(xué)生難以判斷具體物質(zhì)屬于哪種晶體以及晶體類型與構(gòu)成微粒的種類、數(shù)目、微粒間作用力和空間排列之間的關(guān)系。例如ⅣA的最高價氧化物CO2與SiO2，干冰晶體是由CO2分子之間通過分子間作用力形成的分子晶體，二氧化硅晶體是由硅原子與氧原子通過共價鍵形成的原子晶體。

三、以微粒觀建構(gòu)為本的教學(xué)設(shè)計

設(shè)計思路

為了提高課堂有效性，遇到具體的化學(xué)情境時可以從化學(xué)觀念的角度去思考化學(xué)問題，筆者將從新授課與復(fù)習(xí)課的思路進(jìn)行對比：

微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)多樣性的關(guān)系，其知識間的層級關(guān)系如下：

四、教學(xué)反思

1.新授課的教學(xué)特點

在新授課教學(xué)中要重視物質(zhì)微粒性初步認(rèn)識的形成。從微粒的種類、數(shù)量、間距、大小、結(jié)構(gòu)、空間排列、微粒間的相互作用等層面，形成對化學(xué)物質(zhì)及其變化的認(rèn)識。觀念建構(gòu)為本的教學(xué)更關(guān)注的是具體性知識為載體和工具來幫助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)基本觀念，學(xué)生對物質(zhì)微粒性認(rèn)識的形成主要表現(xiàn)在對宏觀事實的微觀想象。因此，應(yīng)該充分利用學(xué)生豐富的已有的相關(guān)經(jīng)驗來形成。如CO2和SiO2晶體在熔沸點方面的巨大差異，金剛石與石墨在硬度方面的巨大差異等，要重視解釋性作業(yè)的交流與評價。

2.復(fù)習(xí)課的教學(xué)特點

復(fù)習(xí)課教學(xué)中要會運用微粒觀解釋一些宏觀事實或現(xiàn)象。科學(xué)解釋是科學(xué)認(rèn)識活動的一個基本任務(wù)，也是對微粒觀理解的較為有效的評價方式。本節(jié)課根據(jù)知識間的層級關(guān)系，強調(diào)以“微粒觀”解決問題的邏輯順序：物質(zhì)多樣性的事實→物質(zhì)多樣性的原因→物質(zhì)多樣性的規(guī)律，強調(diào)從微觀角度對物質(zhì)的多樣性進(jìn)行解釋，使學(xué)生在解決問題中逐漸形成“微粒觀”，并內(nèi)化到學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。因此，在復(fù)習(xí)課中，要處理好“具體知識載體”與觀念之間的相互聯(lián)系。

微粒觀的建立是一個循序漸進(jìn)的過程，不是通過一節(jié)課就可以徹底解決。在不同的學(xué)習(xí)階段，如新課《化學(xué)1》中《化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界》集中了大部分核心概念，在《化學(xué)2》第三單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性，在更高層次上拓展了“物質(zhì)的微粒性”這個化學(xué)觀念的視野。另外《化學(xué)反應(yīng)原理》中弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解，都應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生確立采用微粒觀的觀點看待相關(guān)問題，最后可以延伸到復(fù)習(xí)階段，在系統(tǒng)學(xué)習(xí)化學(xué)具體知識過程中形成基本觀念，將知識、技能、方法、觀念有機融合起來，才能真正達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)。

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