“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！苯虒W(xué)設(shè)計的重構(gòu)和反思

沈紅英

摘要：“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！笔且龑?dǎo)學(xué)生從宏觀知識進(jìn)入微觀知識學(xué)習(xí)的起點。將近幾年發(fā)表的與此有關(guān)的教學(xué)設(shè)計進(jìn)行了對比，找出問題所在，對該內(nèi)容的教學(xué)進(jìn)行了重構(gòu)，并對教學(xué)設(shè)計中某些問題進(jìn)行了反思。

關(guān)鍵詞：微粒;基本性質(zhì);對比;重構(gòu);反思

文章編號：1008-0546（2021）01-0034-05

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.010

化學(xué)幫助人類正確認(rèn)識物質(zhì)，要從本質(zhì)上了解物質(zhì)及其變化，就要知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)并深入研究化學(xué)必須要經(jīng)歷從宏觀辨識到微觀探析的過程，只有構(gòu)建了“微粒觀”，學(xué)生才能掌握化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)?！拔镔|(zhì)構(gòu)成的奧秘”一章是學(xué)生從微觀視角認(rèn)識物質(zhì)的開篇，學(xué)生已經(jīng)熟悉了“氧氣、二氧化碳、水”的性質(zhì)及可能發(fā)生的變化，通過本章的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生從微觀層面了解物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而理解化學(xué)反應(yīng)的微觀實質(zhì)?！皹?gòu)成物質(zhì)的基本微?！弊鳛檫M(jìn)入微觀世界學(xué)習(xí)的起點，主要闡述了微粒的基本性質(zhì)。對初中生來說，微觀世界很抽象，很難有直觀感受，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀知識進(jìn)入微觀知識的學(xué)習(xí)是教學(xué)的關(guān)鍵。因此“微?！钡慕虒W(xué)要盡可能從學(xué)生能接觸到的生活事件或物質(zhì)作為教學(xué)活動的素材，充分利用教材上的資源，如一些圖片，制作成動畫模擬，形成感性認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析，“宏微結(jié)合，建立宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)科學(xué)思維方式”[1]。

一、近幾年該課題教學(xué)設(shè)計的對比和分析

筆者查閱了近幾年一些雜志上發(fā)表的與“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！苯虒W(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)論文。人教版的課題是“分子和原子”，滬教版的課題是“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”，主要都是圍繞“微粒很小、微粒在不斷運動、微粒之間有空隙”展開論述的。

1.不同版本教材對于微?；拘再|(zhì)的實驗設(shè)計

人教版教材關(guān)于該教學(xué)內(nèi)容有如下實驗2]：

[實驗1]向盛有水的小燒杯中加入少量品紅，靜置，觀察發(fā)生的現(xiàn)象（圖1）。

[實驗2]分子運動現(xiàn)象：

（1）向盛有約20mL蒸餾水的小燒杯A中加入5-6滴酚酞溶液，攪拌均勻，觀察溶液的顏色。

（2）從燒杯A中取少量溶液置于試管中，向其中慢慢滴加濃氨水，觀察溶液顏色有什么變化。

（3）另取一個小燒杯B，加入約SmL濃氨水。用一個大燒杯或水槽罩住A、B兩個小燒杯（如圖2）。觀察幾分鐘，有什么現(xiàn)象發(fā)生？你能解釋這一現(xiàn)象嗎？

以上實驗說明了構(gòu)成物質(zhì)的分子很小、分子在不停地運動。至于分子間的空隙，列舉了生活中的事例：氣體可壓縮儲存于鋼瓶中，物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，并沒有設(shè)計實驗加以證明。

滬教版教材關(guān)于該教學(xué)內(nèi)容有如下實驗[3]：

觀察與思考（如圖3）：

[實驗1]向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴人2-3滴酚酞試液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1-2滴濃氨水，觀察現(xiàn)象。這一實驗現(xiàn)象說明了什么？

[實驗2]在燒杯C中重新配制甲溶液。在燒杯B中加入3-5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察實驗現(xiàn)象。你如何解釋產(chǎn)生的現(xiàn)象？

活動與探究（如圖4）：

[實驗]取一根約30cm長一端封口的細(xì)玻璃管，按圖4進(jìn)行下面的實驗。事先預(yù)測結(jié)果，并與實際記錄值進(jìn)行比較（表1）。

想一想（圖5）：這一實驗現(xiàn)象說明了什么問題？

【實驗】取兩支大小相同的醫(yī)用注射器，將栓塞向外拉，分別吸人等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推人。

哪一支注射器內(nèi)的物質(zhì)容易被壓縮？你知道其中的原因嗎？

以上實驗說明了微粒在不停運動和微粒之間有空隙，教材中把微粒的極小性（質(zhì)量與體積都很?。┖笾糜凇?滴水中水分子個數(shù)”和“原子的質(zhì)量和體積都很小”來體現(xiàn)。

2.不同教師對于微粒基本性質(zhì)的教學(xué)設(shè)計

筆者對比了2014-2018年與該課題有關(guān)的、發(fā)表的教學(xué)論文，共9篇：（3）一（7）以人教版教材“分子和原子”為例，其余都是以滬教版教材“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！睘槔?/p>

（1）不同教學(xué)設(shè)計中的實驗改進(jìn)（表2）。

（2）不同教學(xué)設(shè)計的大致思維導(dǎo)圖（圖6）。

（3）以上實驗或教學(xué)設(shè)計的缺陷

不管是教材，還是教師的教學(xué)設(shè)計，在設(shè)計實驗證明微粒的基本性質(zhì)方面，最大的問題在于都生硬地割裂了構(gòu)成物質(zhì)微粒的三個基本性質(zhì)，認(rèn)為一個實驗只能說明微粒的一個基本性質(zhì)，解釋完了后面教學(xué)時不再使用。而事實上一個實驗可以解釋微粒的兩個甚至三個基本性質(zhì)，因此該內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計可以只抓住一兩個實驗把微粒的基本性質(zhì)都解釋清楚，簡約而不簡單，不需要做很多實驗。如此進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，提高了實驗的使用效率，教學(xué)條理分明、脈絡(luò)清晰。還可以補充一些趣味性強的實驗，如干冰氣球?qū)嶒?，請學(xué)生從微觀角度解釋。既活躍了課堂氣氛，更能很好地解決本教學(xué)內(nèi)容的難點：用微粒的觀點解釋某些常見的生活現(xiàn)象，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

二、該課題教學(xué)設(shè)計的重構(gòu)

筆者以滬教版教材“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！睘槔话盐⒘５娜齻€基本性質(zhì)割裂開來解釋。在設(shè)計該內(nèi)容時分兩個環(huán)節(jié)，建構(gòu)如下思維導(dǎo)圖（圖7）：

1.第一環(huán)節(jié)：以一個實驗說明微粒的三個基本性質(zhì)

[實驗]研磨方糖，溶于水，學(xué)生品嘗

（1）研磨方糖，方糖顆粒變小;溶于水，變小的方糖顆粒消失不見了。方糖小顆粒并不是憑空消失了，而是分散到水中了。學(xué)生品嘗或根據(jù)生活經(jīng)驗，糖水是甜的。顯然，方糖依然存在于水中，但卻看不見了，說明方糖是由看不見的極其微小的粒子構(gòu)成的，這些粒子就是微粒，極其微小、看不見。

（2）方糖放入水中，沉在水底，最后消失不見，學(xué)生品嘗，上面也是甜的。方糖溶于水后，整杯液體都是甜的，說明構(gòu)成方糖的微粒運動到水中各處。因此構(gòu)成水的微粒要留出位置給方糖，所以構(gòu)成水的微粒也在運動。事實上，構(gòu)成水的微粒本來就一直在不停的運動。若僅僅只有構(gòu)成方糖的微粒的運動，沒有構(gòu)成水的微粒的運動，在邏輯上是不通的。通過這種明白有力的說理，條理清楚的分析，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。

（3）糖溶于水這一司空常見的現(xiàn)象更重要的是可以說明微粒之間有空隙。構(gòu)成水的微粒之間若沒有空隙，構(gòu)成方糖的微粒不會運動到水中。上層液體具有甜味，是由于構(gòu)成方糖的微粒運動到上層的水中去了。顯然，構(gòu)成水的微粒必然提供空隙。從另一方面，構(gòu)成方糖的微粒不提供空隙，“敵軍圍困萬千重，我自巋然不動”，方糖不會消失不見。所以方糖溶于水實際上方糖也提供空隙給水，方糖和水互相提供空隙。在教學(xué)過程中要讓學(xué)生腦海中形成“水包裹方糖的微?！薄胺教前奈⒘！钡挠∠?。

糖溶于水的實驗，日常生活中聚焦于其功能，而在化學(xué)的啟蒙階段，該實驗不是簡單的重復(fù)，而是讓學(xué)生擁有了學(xué)科理解的眼光。通過該實驗讓學(xué)生經(jīng)歷一番思辨，若能長期進(jìn)行這樣的思維訓(xùn)練，學(xué)生的思維能力就不一樣了。這就是語言的魅力，這就是思辨的美！

[舉一反三]用方糖溶于水說明了構(gòu)成物質(zhì)的微粒的三點基本性質(zhì)，接著按照教材進(jìn)行微粒的基本性質(zhì)實驗。①探究微粒運動的實驗：將盛放濃氨水的小燒杯和無色酚酞試液的小燒杯用一個大燒杯罩在一起，盛放無色酚酞試液的小燒杯中的液體變紅了。②水和酒精混合實驗：在長直細(xì)玻璃管里先加一半紅墨水，再加一半酒精，混合后，整體液體都變成紅色。

請學(xué)生利用微粒的基本性質(zhì)解釋上述現(xiàn)象。

2.第二環(huán)節(jié)：影響微粒運動快慢和微粒之間空隙大小的因素

（1）影響微粒運動快慢的因素一溫度

[實驗]

①取質(zhì)量相同、形狀相同的兩塊方糖，分別放人等體積冷水和熱水中，比較方糖消失的快慢。

②取高錳酸鉀兩小顆粒，分別放人等體積冷水和熱水中，比較紫紅色裊裊升騰的快慢。

（2）影響微粒之間空隙大小的因素—壓強和溫度

①壓強

[實驗]壓縮水和空氣：

兩支相同的注射器，一支吸人空氣，另一支吸入等體積的水，再用手指按注射器未端小孔，用力壓縮，比較壓縮前后注射器內(nèi)空氣和水的體積。

②溫度

[實驗]熱脹冷縮：

兩支溫度計分別放人等體積的冰水和熱水中，比較溫度計中液柱的高低。

三、該課題教學(xué)內(nèi)容的兩點反思

1.滬教版教材中探究微粒運動的實驗中，盛放無色酚酞試液的小燒杯中液體變紅了，而盛放濃氨水的小燒杯中的液體沒有變紅，為什么？構(gòu)成濃氨水的微粒可以運動到酚酞試液中，而構(gòu)成酚酞的微粒并沒有主動運動到氨水中，這是由于不同物質(zhì)的微粒之間的作用力不同，導(dǎo)致微粒的運動情況不同。由于微粒之間的作用力不同，由微粒構(gòu)成的物質(zhì)表現(xiàn)出來的揮發(fā)程度不同。酚酞的相對分子質(zhì)量比較大，構(gòu)成酚酞的微粒之間的作用力比較大，因此酚酞的熔沸點比較高，很難揮發(fā)。在“物質(zhì)是由微粒構(gòu)成，微粒在不斷運動的”這兩個核心支撐條件下，讓學(xué)生知道不同微粒之間的作用力不同，不同物質(zhì)的微粒運動情況也就不同的，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。

事實上微粒之間的作用力有多種形式。糖能溶于水，而石頭不能溶于水，其實就是微粒之間的作用力不同造成的;濕衣服晾干，水分子運動到空氣中去了，衣服依然完好無損，其實也與微粒之間作用力的大小有關(guān)。教學(xué)過程中有些內(nèi)容需要循序漸進(jìn)，給學(xué)生留點空間產(chǎn)生更加豐富的想象，讓學(xué)生有興趣進(jìn)一步學(xué)習(xí)高中化學(xué)的內(nèi)容。

2.水和酒精混合實驗不是通過混合后細(xì)長玻璃管一端出現(xiàn)空隙證明微粒之間有空隙，紅墨水彌散在整個細(xì)長玻璃管已經(jīng)證明微粒之間的空隙。細(xì)長玻璃管一端出現(xiàn)空隙與微粒之間的空隙有關(guān)，但不是必備條件。微粒之間有空隙為酒精和紅墨水混合后體積變小提供了條件，而真正導(dǎo)致兩者混合后體積變小的原因是新的作用力的形成。酒精和水中都有氫鍵，混合后形成新的氫鍵，酒精和水之間的氫鍵拉近了微粒之間的空隙。兩者混合的一剎那，紅墨水彌散開來，紅墨水中的水分子不斷向酒精里擴散，酒精分子和水分子互相提供空隙，兩者混合均勻，最終整個細(xì)長玻璃管中的液體都變成紅色。

10mL乙酸和10mL苯混合后體積大于20mL，說明微粒之間沒有空隙？恰恰說明微粒之間有空隙，因為有空隙，苯分子運動到醋酸分子中去了，醋酸分子運動到苯分子中間去了。苯分子是非極性分子，醋酸里有氫鍵，苯分子運動到醋酸中，破壞了醋酸中的部分氫鍵，使得兩者混合后體積反而變大。因此無論混合后體積變大還是變小，都能證明微粒之間有空隙。因為有空隙，才使得混合后液體體積產(chǎn)生變化。

對于初中學(xué)生來說，初中化學(xué)是學(xué)習(xí)化學(xué)的啟蒙階段。相對而言，一些具體的宏觀物質(zhì)的學(xué)習(xí)較易掌握，而微觀粒子比較抽象，學(xué)習(xí)時會產(chǎn)生一定的困惑?！拔⒘Ｓ^”的建構(gòu)是一個循序漸進(jìn)的過程，因此，用學(xué)生熟悉的具體物質(zhì)作為載體，讓學(xué)生逐漸建立起用微粒的視角看宏觀物質(zhì)及其變化的能力。通過宏微結(jié)合，了解物質(zhì)變化的實質(zhì)，促使學(xué)生從感性認(rèn)識走向理性認(rèn)識，不斷培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和思辨能力。

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