高中生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐研究

李學(xué)林

摘 要：高中化學(xué)核心素養(yǎng)中，最重要的核心素養(yǎng)內(nèi)容之一就是宏觀辨識(shí)與微觀探析，這一核心素養(yǎng)的內(nèi)涵主要是指：學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)多樣性的過(guò)程中，能夠從不同層次為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)科學(xué)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類，基于原子、分子、元素水平的基礎(chǔ)上，對(duì)物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行認(rèn)識(shí)、了解，促使學(xué)生在腦海之中逐漸形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)核心知識(shí)的過(guò)程中，能自主且有意識(shí)地立足宏觀、微觀兩方面對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行挖掘、認(rèn)識(shí)、理解，同時(shí)圍繞物質(zhì)和物質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行深入探索，確保學(xué)生宏觀及微觀相結(jié)合的思維逐步形成，為學(xué)生后續(xù)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、化學(xué)綜合能力的發(fā)展提供思想指引。

關(guān)鍵詞：高中生;宏觀辨識(shí);微觀探析;化學(xué)核心素養(yǎng);培養(yǎng)

高中生宏觀辨識(shí)與微觀探析化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，主要是說(shuō)：學(xué)生面對(duì)一些物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的情況下，不僅需要教師引領(lǐng)學(xué)生對(duì)物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)表面的宏觀現(xiàn)象進(jìn)行觀察，同時(shí)還應(yīng)該立足微觀角度來(lái)進(jìn)一步探究各種物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)所在，使學(xué)生能對(duì)化學(xué)原理進(jìn)行深刻掌握。然而，從目前學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)情況來(lái)看，一些學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)并不牢固，因而影響了學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展，只有學(xué)生具備基礎(chǔ)足夠堅(jiān)實(shí)，才能促使學(xué)生將現(xiàn)象到本質(zhì)、性質(zhì)到結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化做好?；诖?，在高中化學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，就需要教師注重良好學(xué)習(xí)氛圍的積極營(yíng)造，為學(xué)生大膽猜想及驗(yàn)證等給予鼓勵(lì)，加之將一些動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)提供給學(xué)生，從而促使學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)得以有效發(fā)展。

一、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)、引導(dǎo)宏觀向微觀的轉(zhuǎn)化

（一）從現(xiàn)象到本質(zhì)、構(gòu)建體系

在以往高中化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程，通常教師為驗(yàn)證一些理論內(nèi)容會(huì)選擇一些實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，但值得注意的是，這些化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)只能將一些宏觀現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生，很難幫助學(xué)生深刻掌握化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)此就需要教師注意引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)表象看本質(zhì)，在進(jìn)行微觀分析的情況下，促使學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行深入理解，在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生的化學(xué)知識(shí)體系逐漸構(gòu)建起來(lái)[1]。

例如：學(xué)習(xí)《氧化還原反應(yīng)》（魯科版必修1）這部分化學(xué)知識(shí)的過(guò)程中，教師可先將如下實(shí)驗(yàn)展示給學(xué)生，即Na在Cl2中反應(yīng)之后詢問(wèn)學(xué)生看到的現(xiàn)像是什么？此時(shí)學(xué)生會(huì)回答有大量白煙產(chǎn)生，緊接著教師可明確告知學(xué)生，點(diǎn)燃后上述兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的白煙是NaCl，而這一實(shí)驗(yàn)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)，所以反應(yīng)中有氧化劑、還原劑存在（2Na+Cl2=2NaCl為方程式）。將方程式中各元素化合價(jià)標(biāo)出，并且針對(duì)其前后變化進(jìn)行觀察，能發(fā)現(xiàn)還原劑是Na，而氧化劑則是Cl2。立足微觀角度進(jìn)行分析，電子得失為化合價(jià)變化本質(zhì)，而最外層只有一個(gè)電子的鈉原子，失電子現(xiàn)象極易產(chǎn)生，此時(shí)對(duì)于得到一個(gè)電子的氯原子來(lái)說(shuō)，就轉(zhuǎn)化為氯離子?；瘜W(xué)反應(yīng)中參與反應(yīng)物質(zhì)的不同，自然會(huì)有不同化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，一旦學(xué)生僅僅是以觀察表面的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，必然會(huì)有較大記憶難度，所以教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)表面現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行分析，促使學(xué)生立足本質(zhì)角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行理解，之后以相應(yīng)規(guī)律為依據(jù)進(jìn)行歸類學(xué)習(xí)，如此才能幫助學(xué)生的化學(xué)知識(shí)體系能在腦海之中有效構(gòu)建出來(lái)。

（二）從性質(zhì)到結(jié)構(gòu)、循序漸進(jìn)

對(duì)于每一種物質(zhì)來(lái)說(shuō)，其具備的物理和化學(xué)等性質(zhì)都較為獨(dú)特，同時(shí)也存在各不相同的微觀結(jié)構(gòu)，此時(shí)是否有一定聯(lián)系存在于性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間就需要教師和學(xué)生進(jìn)行共同分析、探討，以循序漸進(jìn)的方式，分析基本物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，借此促使學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)逐漸夯實(shí)，讓學(xué)生通過(guò)后續(xù)長(zhǎng)期學(xué)習(xí)將其中存在的關(guān)系挖掘出來(lái)，從而為學(xué)生后續(xù)更深層次的探究提供有利條件。

例如：教學(xué)魯科版高中化學(xué)章節(jié)《晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》（選修三）內(nèi)容時(shí)，一個(gè)重要教學(xué)內(nèi)容所在就是怎樣對(duì)晶體和非晶體進(jìn)行區(qū)分。立足概念層面進(jìn)行分析，就是對(duì)幾何外形是否具有規(guī)則進(jìn)行區(qū)別，此時(shí)如果僅以肉眼觀察方式為主，很難實(shí)現(xiàn)有效觀察目的，所以教師就應(yīng)該選擇多媒體工具進(jìn)行利用，借此對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，而在進(jìn)行對(duì)比的情況下，能將三維空間中粒子的周期性有序排列直觀呈現(xiàn)給學(xué)生，粒子的此種規(guī)則結(jié)構(gòu)，對(duì)晶體自范性及固定熔點(diǎn)等特征起到了決定性作用[2]。在狀態(tài)不同的情況下，晶體也會(huì)呈現(xiàn)出不同的熔沸點(diǎn)，不同狀態(tài)的物質(zhì)中，具有較短距離的是固態(tài)分子，主要原因在于分子之間具有較大的吸引力，此時(shí)要想對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，必然需要較大的外力，具有最高的熔沸點(diǎn);熔沸點(diǎn)居中的為液體;熔沸點(diǎn)最低的為氣體。對(duì)性質(zhì)具有決定性作用的一個(gè)因素就是結(jié)構(gòu)，而能夠體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的則為性質(zhì)，在教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系進(jìn)行剖析的情況下，就能夠?qū)⒁欢ㄒ?guī)律挖掘出來(lái)，此時(shí)能為學(xué)生后續(xù)面對(duì)相似結(jié)構(gòu)時(shí)規(guī)律的推理提供幫助。

二、鼓勵(lì)猜想驗(yàn)證、形成態(tài)度促進(jìn)思維發(fā)展

（一）發(fā)現(xiàn)生活問(wèn)題、提出猜想

在學(xué)生學(xué)習(xí)初中化學(xué)基本知識(shí)的情況下，已經(jīng)能在一定程度上了解物質(zhì)性質(zhì)，所以高中階段學(xué)生濃厚的興趣往往會(huì)來(lái)自身邊更多現(xiàn)象，對(duì)此，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)身邊存在的實(shí)際生活問(wèn)題進(jìn)行挖掘，之后以自身已有知識(shí)為依據(jù)，將一些合理化的微觀猜想提出，為學(xué)生后續(xù)良好學(xué)習(xí)態(tài)度的逐步形成奠定基礎(chǔ)。

例如：針對(duì)《鹽類的水解》（魯科版選修四）這部分知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程，教師可詢問(wèn)學(xué)生：能否對(duì)各種鹽類水解后獲得的溶液酸堿性進(jìn)行猜測(cè)？通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)一開始大多數(shù)學(xué)生的猜測(cè)都較為隨意，同時(shí)也并沒(méi)有相應(yīng)依據(jù)，更甚至一些學(xué)生的猜測(cè)是以鹽類名稱為主，此時(shí)自然難以得出正確結(jié)論[3]。對(duì)此，教師可要求學(xué)生提出猜測(cè)的同時(shí)，闡述相應(yīng)解釋，此時(shí)有學(xué)生的猜測(cè)內(nèi)容如下：水解碳酸鈉后會(huì)得到堿性溶液，主要原因在于：我們?nèi)粘Ｉ钪懈改盖逑从臀蹠r(shí)，通常會(huì)用熱的碳酸氫鈉溶液，此時(shí)就能夠清洗干凈油污，而在之前我們學(xué)習(xí)過(guò)堿性溶液能溶解油脂的知識(shí)，所以我猜測(cè)是堿性溶液。這一學(xué)生的猜想和解釋，已經(jīng)具備現(xiàn)實(shí)依據(jù)，此時(shí)教師可告知其他同學(xué)也應(yīng)該借鑒這名學(xué)生的猜測(cè)和解說(shuō)。利用實(shí)際生活問(wèn)題能提高學(xué)生參與性和興趣，而在教師引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)并闡述一些反應(yīng)原理的同時(shí)，能為學(xué)生知識(shí)利用、知識(shí)儲(chǔ)備等奠定基礎(chǔ)。

（二）自主探究實(shí)驗(yàn)、推測(cè)驗(yàn)證

在學(xué)生將自身猜測(cè)提出的情況下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能使問(wèn)題得以有效解決。學(xué)生以已有知識(shí)為依據(jù)提出的猜測(cè)，需要教師引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，借此來(lái)驗(yàn)證猜測(cè)正確與否，而這一過(guò)程使用的化學(xué)試劑可能會(huì)有很多，所以需要教師將自身監(jiān)督作用充分發(fā)揮，為學(xué)生安全提供保障，指引學(xué)生通過(guò)自主探究實(shí)驗(yàn)科學(xué)有效地驗(yàn)證猜測(cè)。

例如：《原電池》（魯科版選修四）課程教學(xué)過(guò)程，在已知原電池構(gòu)成三要素的情況下，一些學(xué)生會(huì)提出：水果中作為電解質(zhì)的就是果酸這一理論，鋅片在一些易獲取的金屬物質(zhì)中具有較強(qiáng)活性，所以電子極易失去，此時(shí)可將其視為電源負(fù)極來(lái)看待，而對(duì)于銅片來(lái)說(shuō)，因其不具備較強(qiáng)的活性，所以可將其視為電池正極來(lái)看待，此時(shí)水果電池實(shí)驗(yàn)是否就可以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)學(xué)生提出的上述內(nèi)容，教師可將一些實(shí)驗(yàn)用具準(zhǔn)備好，為整體學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)提供有利條件，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，一些學(xué)生會(huì)先切開檸檬，之后將銅片及鋅片插入其中，在此基礎(chǔ)上將導(dǎo)線和LED燈鏈接，在學(xué)生進(jìn)行多次試驗(yàn)的情況下，燈發(fā)光現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，所以能夠驗(yàn)證水果中的電解質(zhì)為果酸，水果電池可行。通過(guò)猜測(cè)和驗(yàn)證，能使學(xué)生正確認(rèn)知宏觀和微觀之間的關(guān)系，通過(guò)直觀能看到的是宏觀現(xiàn)象，而需要借助實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的則為微觀結(jié)構(gòu)變化及反應(yīng)原理，長(zhǎng)此以往，必然利于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的形成。

三、提供實(shí)踐機(jī)會(huì)、強(qiáng)化宏觀辨識(shí)與微觀探析能力

（一）教學(xué)留白、發(fā)現(xiàn)并解決疑問(wèn)

學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，教師應(yīng)注意教學(xué)留白，避免對(duì)學(xué)生思維起到干涉、干擾等影響，盡可能讓學(xué)生進(jìn)行自主探究，如此才能對(duì)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、嘗試解決問(wèn)題的能力進(jìn)行有效培養(yǎng)[4]。教師應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)，針對(duì)有效實(shí)踐機(jī)會(huì)進(jìn)行積極創(chuàng)設(shè)，進(jìn)而借助真實(shí)情景引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行挖掘，在觀察事物表征的情況下，對(duì)事物本質(zhì)進(jìn)行深入挖掘，使學(xué)生將問(wèn)題自主解決。

例如：《共價(jià)鍵》是魯科版高中化學(xué)選修三中的知識(shí)，教學(xué)過(guò)程教師可詢問(wèn)學(xué)生，在氫離子和其他元素一起時(shí)，為什么會(huì)有負(fù)價(jià)顯示出來(lái)？為什么氫氣分子電性不顯示？此時(shí)學(xué)生會(huì)有如下猜測(cè)：氫離子和其他離子結(jié)合時(shí)，電子就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移;氫原子結(jié)合成分子時(shí)電子為轉(zhuǎn)移，所以氫氣分子電性不顯示。但是，如果氫離子外沒(méi)有電子呢？此時(shí)以HCl為例，氫離子和氯離子要想實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的，都需要以一個(gè)電子為支撐，所以這兩個(gè)離子是以一個(gè)電子的共用為主，因而有共用電子對(duì)之稱。針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決過(guò)程，如果教師引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)，能從宏觀及微觀為出發(fā)點(diǎn)，立足微觀模型對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行解釋，并且借助表象對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行觀察，加之基于物質(zhì)本質(zhì)變化對(duì)其根本原因進(jìn)行探尋，能使學(xué)生化學(xué)能力大幅度提升，同時(shí)也利于學(xué)生形成牢固的知識(shí)儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)。

（二）給予幫扶、實(shí)現(xiàn)并體驗(yàn)成功

對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)，其化學(xué)基礎(chǔ)已經(jīng)形成，但是，此時(shí)如果教師讓學(xué)生選擇一些復(fù)雜化學(xué)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立完成，難度仍然會(huì)很大，所以就需要教師幫扶、指引學(xué)生，促使學(xué)生感受成功喜悅的同時(shí)，透徹理解、深刻掌握物質(zhì)變化及反應(yīng)過(guò)程，使學(xué)生后續(xù)化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣及信心能夠始終保持。

例如：學(xué)習(xí)魯科版必修二《化學(xué)反應(yīng)速率及限度》這部分知識(shí)的過(guò)程中，有哪些因素會(huì)給化學(xué)反應(yīng)速率造成影響？針對(duì)這一問(wèn)題，教師可先選擇一些視頻內(nèi)容進(jìn)行播放，即在溫度和壓強(qiáng)相同的情況下，鹽酸和醋酸（濃度相同）與金屬鎂反應(yīng)過(guò)程，會(huì)有不同的反應(yīng)速率呈現(xiàn)出來(lái)，而通過(guò)氣泡產(chǎn)生速率，一些學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)影響反應(yīng)速率的內(nèi)因所在是反應(yīng)物自身性質(zhì)[5]。之后對(duì)外因進(jìn)行分析，一些學(xué)生認(rèn)為反應(yīng)速率會(huì)受溫度而產(chǎn)生影響，同時(shí)在證明時(shí)，會(huì)選擇不同溫度下分解氧化氫的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。對(duì)此，教師可將相關(guān)實(shí)驗(yàn)用具準(zhǔn)備好，之后邀請(qǐng)學(xué)生到臺(tái)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)自己的猜測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，而對(duì)于其他學(xué)生猜測(cè)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，教師同樣需要為學(xué)生觀點(diǎn)的驗(yàn)證提供實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)不方便開展的情況下，可選擇Flash進(jìn)行利用，讓學(xué)生操作三維立體實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生深刻記憶知識(shí)。

結(jié)束語(yǔ)

高中生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程中，必備能力就是宏觀辨識(shí)與微觀探析，其作為化學(xué)學(xué)科的一項(xiàng)核心素養(yǎng)培養(yǎng)內(nèi)容，需要教師予以重點(diǎn)關(guān)注，教學(xué)過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生立足宏觀和微觀兩個(gè)角度對(duì)物質(zhì)、物質(zhì)變化進(jìn)行分析，借此推動(dòng)學(xué)生學(xué)好化學(xué)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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