“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”教學(xué)中幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題探討

楊軍

摘要：“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”這一主題內(nèi)容比較抽象，初中學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備不足，易形成認(rèn)識(shí)偏差。教師在教學(xué)中借助生活實(shí)例、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)物模型等可以幫助學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀、從定性到定量的轉(zhuǎn)化。但是宏觀物質(zhì)的變化規(guī)律并不能完全推演得出微觀世界的變化本質(zhì)。教學(xué)中要注意情境運(yùn)用的合理性、問(wèn)題解釋的科學(xué)性、語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)范性。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)構(gòu)成的奧秘;微粒間作用力;教學(xué)問(wèn)題

文章編號(hào)：1008-0546（2022）07-0096-02中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.024

人教版教材九年級(jí)上冊(cè)第三單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”在課題1“分子和原子”部分的教學(xué)目標(biāo)為：1.要求學(xué)生從宏觀角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成，從而認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)的多樣性;2.要求學(xué)生從微觀角度認(rèn)識(shí)構(gòu)成物質(zhì)的微粒，理解相關(guān)的概念，從而認(rèn)識(shí)到物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的。主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的;微觀粒子（如分子）總是在不斷運(yùn)動(dòng)著，在受熱的情況下，微觀粒子運(yùn)動(dòng)速率加快;構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子之間有間隔，物質(zhì)處于不同狀態(tài)時(shí)，微觀粒子之間的間隔不同，同一物質(zhì)的微觀粒子間隔受熱時(shí)增大，遇冷時(shí)縮小;在化學(xué)變化中，分子可以分為原子，原子又可以結(jié)合成新的分子[1]。關(guān)于該課程內(nèi)容，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中的要求是：知道分子、原子、離子等都是構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子;微觀粒子處于不停的運(yùn)動(dòng)之中;微觀粒子之間存在間隔，且物質(zhì)在改變溫度和壓強(qiáng)的條件下，微觀粒子的間隔會(huì)發(fā)生變化;能用微粒的觀點(diǎn)解釋生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象和化學(xué)變化[2]。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師常常用“小東西”（小、動(dòng)、隙）來(lái)高度概括微觀粒子的三個(gè)特征，這充分展示了教師基于初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)而發(fā)揮的教學(xué)智慧。另外，由于本部分內(nèi)容比較抽象，教師常借助生活實(shí)例、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)物模型、模擬動(dòng)畫(huà)等手段輔助教學(xué)，幫助學(xué)生建立從宏觀到微觀的認(rèn)知模型，取得了比較好的教學(xué)效果。但教師處理其中某些知識(shí)目標(biāo)的方式值得商榷，例舉及分析如下。

一、微粒的運(yùn)動(dòng)

在一次調(diào)研的課堂上（如表1案例所示），有學(xué)生直接就向老師拋出了表1 中的困惑。可惜的是老師當(dāng)時(shí)被這個(gè)提問(wèn)給懵住了。顯然，老師當(dāng)時(shí)沒(méi)有意識(shí)到水揮發(fā)的本質(zhì)原因是由于水分子之間的作用力被破壞，抑或是老師不知道如何向?qū)W生解釋微粒間存在作用力的這一問(wèn)題。不同的物質(zhì)，不同微粒間的相互作用力的大小不同。水分子的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致水的揮發(fā)，在加熱、紫外光等能量作用下，水分子間作用力被破壞了，但這部分能量不足以破壞衣服纖維分子間作用力。

在初中化學(xué)教學(xué)中我們也可以回避分子間作用力的問(wèn)題，但我們應(yīng)該要了解并設(shè)法讓學(xué)生懂得利用“控制變量”的方法去研究問(wèn)題。當(dāng)研究分子運(yùn)動(dòng)速率快慢時(shí)，取水為研究對(duì)象，外界的溫度是變量，溫度高，水分子運(yùn)動(dòng)速率快。研究衣服沒(méi)有“揮發(fā)”而水揮發(fā)的原因時(shí)，環(huán)境的溫度相同，不同的是構(gòu)成水的水分子和衣服中的纖維分子的分子大小、形狀等存在差異，因而揮發(fā)的速率不一樣。

二、微粒的構(gòu)成

一般的教學(xué)思路如表2的案例所示。

課標(biāo)只要求學(xué)生知道“分子、原子、離子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒”，并不要求知道具體的物質(zhì)是由哪種微粒構(gòu)成，所以初中化學(xué)關(guān)于物質(zhì)構(gòu)成微粒種類(lèi)的教學(xué)還是盡量不要拓展，教學(xué)評(píng)價(jià)中最好回避此類(lèi)問(wèn)題的考查。

由于分子、原子、離子間的相互作用力存在較大差異，因而表現(xiàn)出由分子、原子或離子直接構(gòu)成的物質(zhì)，它們?cè)谌鄯悬c(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等方面存在著較大差異。這些性質(zhì)是微觀粒子間作用力的外在表現(xiàn)。例如：由分子通過(guò)分子間作用力構(gòu)成的物質(zhì)，常溫下通常呈液態(tài)或氣態(tài);由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)，熔沸點(diǎn)高、硬度大、耐磨。從微粒間作用力的角度分析，“稀有氣體是由原子直接構(gòu)成”的結(jié)論是不夠準(zhǔn)確的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，目前也可以通過(guò)儀器分析來(lái)輔助認(rèn)識(shí)物質(zhì)的構(gòu)成微粒。

三、微粒間存在間隙

微觀粒子具有波粒二象性的運(yùn)動(dòng)特征，與宏觀物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著明顯不同。因此，用宏觀物質(zhì)相互混合后體積變化來(lái)直接類(lèi)推、解釋所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得出微觀粒子進(jìn)入了其它粒子間隔中的結(jié)論是不嚴(yán)密的。教學(xué)案例如表3所示。

兩液體混合時(shí)分子間相互作用力直接影響到分子間的距離，而分子間平衡距離的大小又決定著溶液的體積，所以一切影響分子間相互作用力的因素（如分子體積、形狀、極性、組成，各分子對(duì)間的相互作用等）都會(huì)影響到液體混合時(shí)體積的變化。由于液體組分不同，分子間相互作用力也不同，導(dǎo)致了液體混合時(shí)體積可能縮小，也可能不變甚至增大[4]。

酒精與水混合時(shí)，由于氧原子的電負(fù)性很大，酒精分子與水分子之間可以形成氫鍵，這個(gè)過(guò)程就是酒精分子和水分子水合的過(guò)程，即酒精分子上羥基的氧原子吸引水分子上的氫原子，同時(shí)水分子上的氧原子也會(huì)吸引酒精分子羥基上的氫原子，使電子云收縮，重疊程度增大，分子半徑減小，分子間的聯(lián)系更為緊密。微粒間存在間隔為液體混合后體積的變化提供了可能，微粒間的相互作用才是導(dǎo)致體積變化結(jié)果的真正原因。

四、水分解過(guò)程中微觀粒子的變化

教學(xué)案例如表4所示。

人教版教材示意圖所對(duì)應(yīng)的描述是：水分子分解時(shí)，生成了氫原子和氧原子，2個(gè)氫原子結(jié)合成1個(gè)氫分子，很多氫分子結(jié)合成氫氣;2個(gè)氧原子結(jié)合成1個(gè)氧分子，很多氧分子結(jié)合成氧氣。很明顯，該微觀粒子的變化示意圖表示的是水分子分解過(guò)程中的變化，而并不代表電解過(guò)程中的變化。由于該示意圖和相關(guān)解釋在教材中處于電解水的實(shí)驗(yàn)之后，教師誤以為這就是水的電解的微觀解釋。

其實(shí)，對(duì)于“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”的教學(xué)誤區(qū)還不止這些。包括分子和原子的概念，部分教師自己都不能準(zhǔn)確理解這些概念的適用范圍。教師對(duì)教材中的闡述不加思考、不作分析，直接教給學(xué)生并要求學(xué)生死記硬背的現(xiàn)象普遍存在。

五、總結(jié)與思考

從以上幾個(gè)教學(xué)案例的分析中可以看出，微觀粒子如何構(gòu)成物質(zhì)，確實(shí)存在無(wú)窮的奧秘。但不考慮微粒間作用力的因素，將構(gòu)成物質(zhì)的微粒進(jìn)行簡(jiǎn)單歸類(lèi)是不嚴(yán)密的。用微觀粒子的某個(gè)性質(zhì)解釋宏觀變化中的現(xiàn)象，是片面和膚淺的?；诔踔谢瘜W(xué)基礎(chǔ)性和啟蒙性的特點(diǎn)，教學(xué)不需要對(duì)其中某些問(wèn)題挖得太深，試題考查也應(yīng)該盡可能回避這些問(wèn)題。教師不應(yīng)該“根深蒂固”地接受并強(qiáng)迫學(xué)生接受一些并不嚴(yán)密的結(jié)論。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)原子、分子、離子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，了解構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間存在相互作用力，不同微粒之間可以相互轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)是非常重要的。讓學(xué)生知道這種變化和微粒間的相互關(guān)系比記住一兩個(gè)似是而非的化學(xué)概念更重要[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究中心. 義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M]. 北京：人民教育出版社，2012.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[3]中國(guó)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)編制組. 義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）[M]. 上海：上海教育出版社，2012：63.

[4]趙平. 兩種液體混合時(shí)體積一定縮小嗎[J]. 化學(xué)教學(xué)， 1997（2）：42.

[5]吳星，呂琳，張?zhí)烊? 中學(xué)化學(xué)疑難辨析[M]. 南京：江蘇教育出版社，2012.