構(gòu)建初中化學(xué)微粒觀的教學(xué)策略探尋

摘要：當(dāng)前新課程改革已在全面推廣和開展，課堂教學(xué)要以學(xué)生為主體。在開展化學(xué)課程教學(xué)時，教師要引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)知識進(jìn)行歸類，構(gòu)建化學(xué)相關(guān)理論體系。微粒觀是中學(xué)化學(xué)基本觀念之一，屬于學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)核心觀念?；诖?，文章將微粒觀作為切入點(diǎn)，分析構(gòu)建初中化學(xué)微粒觀的意義，從情境引入、類比推理、實(shí)驗(yàn)探究、表征應(yīng)用、思維導(dǎo)圖等方面探究構(gòu)建微粒觀的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);微粒觀;教學(xué)策略

中圖分類號：G634.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-8918（2022）22-0115-04

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011）版》指出要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)基本觀念，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。微粒觀是初中化學(xué)的核心觀念，中學(xué)化學(xué)微粒觀概括起來大致包含：微粒構(gòu)成觀、微粒間隙觀、微粒運(yùn)動觀和微粒作用觀。在初中化學(xué)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建一定的微粒觀，不僅可以促進(jìn)學(xué)生形成更完整的化學(xué)基本觀念，也可幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識。學(xué)生只有頭腦中形成微粒觀，從微觀視角去感受、解釋周圍的物質(zhì)世界，才能更好地適應(yīng)新內(nèi)容的學(xué)習(xí)以及解決新問題。

九年級學(xué)生雖然抽象思維能力有一定提高，但仍屬于經(jīng)驗(yàn)型的邏輯思維，空間想象力還不夠豐富。在與學(xué)生的交流中，很多學(xué)生反映對微粒觀的學(xué)習(xí)缺乏信心，從學(xué)生作業(yè)和考試反饋中也發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對物質(zhì)的構(gòu)成微粒模棱兩可，書寫化學(xué)符號也是錯誤百出，尤其對酸堿鹽間能否發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的條件出現(xiàn)理解障礙。如何樹立學(xué)生學(xué)習(xí)微粒觀的信心，逐步建構(gòu)微粒觀的知識體系，成為化學(xué)教師比較關(guān)注的課題。文章提出以下幾點(diǎn)教學(xué)策略建議。

一、 情境引入，拉開微粒觀學(xué)習(xí)序幕

情境引入是現(xiàn)代教育教學(xué)中最常用的一種導(dǎo)入手段，萬事開頭難，好的開頭是成功的一半。在第三單元構(gòu)成物質(zhì)的奧秘這一章學(xué)習(xí)中，生動有趣的情境，能激起學(xué)生對未知領(lǐng)域的探知欲望，使原本枯燥的知識變得生動起來。這種情境可以是生活中學(xué)生已知的現(xiàn)象、詩句、科學(xué)發(fā)明，也可以是近代科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)史、名人故事、魔術(shù)探秘等，讓學(xué)生想聽，想學(xué)，并與課題研究學(xué)習(xí)緊密相連。

比如：課題1《分子和原子》這樣設(shè)計(jì)情境引入，朗誦王安石詩句《梅花》：墻角數(shù)枝梅，凌寒獨(dú)自開。遙知不是雪，為有暗香來。引導(dǎo)學(xué)生細(xì)細(xì)品味詩句意境，梅花不畏嚴(yán)寒，還散發(fā)陣陣撲鼻香氣，人為何能聞到香味呢？引入課題，五彩繽紛的物質(zhì)是由肉眼看不見的微觀粒子構(gòu)成，這些微?？傇诓煌＿\(yùn)動，擴(kuò)散到空氣中，所以人能聞到香味，這一章我們將開啟微觀的世界大門，去領(lǐng)略宏觀物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，探索化學(xué)變化中微粒的運(yùn)動特征，學(xué)會從微觀的視角分析問題、解決問題，這樣一下子把學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒調(diào)動起來，產(chǎn)生探索欲望。上到課題2《原子的結(jié)構(gòu)》設(shè)問：原子是化學(xué)變化中最小的粒子，這么小的粒子還能不能再分？接著播放我國在1964年10月16日第一顆原子彈爆炸成功這一激動人心的影像，說明原子還能再分，原子可以分為原子核和核外電子。并借此向?qū)W生介紹第一顆原子彈發(fā)明及爆炸成功使我國的世界地位一下子提高了很多，成為世界少數(shù)擁有核武器的國家之一，知道研究發(fā)展科學(xué)的重要性，國家落后就要挨打，希望同學(xué)們好好學(xué)習(xí)，為國爭光，并介紹兩彈一星的功勛科學(xué)家錢學(xué)森，通過故事向?qū)W生進(jìn)行愛國主義教育;緊接著播放原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史，道爾頓的原子實(shí)心球體論、湯姆生的棗糕原子模型、盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)、玻爾行星云，激起學(xué)生探知原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動力，為認(rèn)識原子核外電子排布的規(guī)律埋下伏筆。

二、 類比推理，初步感知微粒觀

類比法是一種古老的認(rèn)知思維與推測方法，利用對未知或不確定對象與已知的對象進(jìn)行歸類對比，得出對未知的判斷。微觀粒子對學(xué)生來講是陌生的世界，在介紹微粒的一些基本性質(zhì)時，可以利用學(xué)生熟悉的例子或已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對比，初步感知微粒的基本特征。

比如：介紹分子之間有間隔的性質(zhì)時，首先讓學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)：用量筒分別取10mL水和10mL酒精，再分別倒入到20mL的量筒中，觀察兩者混合后總體積小于20mL了。學(xué)生站在宏觀角度分析，雖對演示結(jié)果有一定的了解掌握，但對演示結(jié)果存在疑惑，并不理解造成體積變小的原因。在該情況下，教師可對比演示一個實(shí)驗(yàn)，即將1體積的黃豆與1體積的白糖進(jìn)行混合，所獲得物體的體積明顯小于2體積，學(xué)生能夠清楚看到白糖會存在于黃豆之間。利用類比推理，將兩個演示建立相關(guān)聯(lián)系，學(xué)生即可知道，在水分子與酒精分子之間還存在間隔，其會相互進(jìn)行滲透，導(dǎo)致總體積變小。利用該類比推理學(xué)習(xí)，學(xué)生對分子間存在間隔這一特點(diǎn)，有更全面的了解。

在進(jìn)行原子核外電子分層排布的講解過程中，可將原子核外電子分層運(yùn)動與宇宙天體圍繞太陽遠(yuǎn)動進(jìn)行類比，從而了解到電子是圍繞原子核進(jìn)行分層排布的特征。如何理解有的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動，有的在離核較遠(yuǎn)區(qū)域運(yùn)動呢？可用運(yùn)動場上運(yùn)動員扔鉛球類比，運(yùn)動員能量大，鉛球就扔得遠(yuǎn)，即電子能量大的在離核遠(yuǎn)的電子層上運(yùn)動，通過這些類比推理教學(xué)，學(xué)生就能很快理解原子核外電子是分層排布的特點(diǎn)。

三、 實(shí)驗(yàn)探究，真實(shí)體驗(yàn)微粒觀

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。教師要有意識地設(shè)計(jì)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對微粒運(yùn)動觀，微粒間隙觀和微粒作用觀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，從宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中去感悟微粒觀的特點(diǎn)，對微粒觀的體驗(yàn)更真實(shí)，記憶也更永久。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，還可以培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、操作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及邏輯思維和創(chuàng)新思維能力。

比如：學(xué)習(xí)分子的基本性質(zhì)時，研究分子是運(yùn)動，還是靜止的。可以設(shè)計(jì)讓學(xué)生分組完成探究實(shí)驗(yàn)，拿兩個200mL燒杯，分別倒入100mL冷水和熱水，再各放入一藥匙高錳酸鉀固體，觀察到兩個燒杯中的水都逐漸變成紫紅色，其中熱水中變紅更快，由此得出分子是不停地運(yùn)動，且溫度越高，運(yùn)動越快，這種體驗(yàn)得來的感悟最可靠;同時為了增添趣味，也可以將教材中的濃氨水向酚酞溶液擴(kuò)散的活動探究巧裝成“魔術(shù)表演”，先自制一個和250mL燒杯一般大的紙盒，在紙盒的一側(cè)割一條縫，用燒杯裝點(diǎn)濃氨水，放在紙盒中（如圖1），然后在一張濾紙上用酚酞溶液寫上“加油”等激勵的字，向?qū)W生展示紙張是白的，接著把濾紙插入盒子中，片刻取出，學(xué)生會看到紙張上出現(xiàn)“加油”兩個紅字，頓時掌聲響起，教師再將濾紙輕輕抖動兩下，發(fā)現(xiàn)紙張上的字又不見了。學(xué)生既好奇，又議論紛紛，急于解密魔術(shù)的科學(xué)原理，對分子在不停地運(yùn)動這一微?；拘再|(zhì)深信不疑。同時為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，可以引導(dǎo)學(xué)生思考如果按課本實(shí)驗(yàn)存在不足之處：濃氨水用量大，浪費(fèi)資源，且打開后氨分子擴(kuò)散到空氣中會造成污染。根據(jù)提示，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)。其中設(shè)計(jì)如圖2效果很好，既節(jié)約又環(huán)保。

另外，在進(jìn)行第十單元課題1“酸堿性質(zhì)”的學(xué)習(xí)時，學(xué)生完成稀硫酸和稀鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)對比實(shí)驗(yàn)探究后，發(fā)現(xiàn)酸和堿分別在某些方面具有相似的化學(xué)性質(zhì)，接著立即拋出問題，為什么酸和堿都有一些共同的化學(xué)性質(zhì)呢？學(xué)生表示疑惑。為了幫助學(xué)生找到答案，再讓學(xué)生進(jìn)行溶液導(dǎo)電性的分組實(shí)驗(yàn)，探究蒸餾水、稀鹽酸、稀硫酸、醋、固體氯化鈉、固體氫氧化鈉、NaCl溶液、NaOH溶液、Ca（OH）2溶液的導(dǎo)電能力對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生異常興奮，通過開展實(shí)驗(yàn)，觀察到燈泡亮暗程度不一樣，結(jié)合物理的知識，得出能導(dǎo)電的物質(zhì)必須具有自由移動的帶電粒子，從而明確：水是由水分子構(gòu)成的，不存在自由移動的帶電粒子;固體氯化鈉、氫氧化鈉雖然有帶電的陰陽離子，但是固體下不能自由移動，而形成水溶液后陰陽離子能自由移動，就可以導(dǎo)電，進(jìn)一步理解為什么把一些固體配成溶液后反應(yīng)速度會加快的緣故;酸和堿溶液都能導(dǎo)電，是因?yàn)樵谒芤褐兴岫寄芙怆x出氫離子（H+）和酸根離子、堿都能解離出金屬離子和氫氧根離子（OH-），引出酸和堿的概念。同時從醋酸燈比較暗，說明導(dǎo)電能力比較弱，即為弱酸。從以上分析中，學(xué)生不難歸納出酸具有相似的化學(xué)性質(zhì)是它們的構(gòu)成中都含有氫離子（H+），同理，堿中具有相似的化學(xué)性質(zhì)是因?yàn)槎己袣溲醺x子（OH-），再次證明了微觀結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)宏觀性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的關(guān)系。補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)：做氫氧化鈉溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)中，還可往溶液中滴入幾滴酚酞試液，實(shí)驗(yàn)中還會有意外的收獲，會看到電極的正極周圍比較紅，而負(fù)極沒有，由此現(xiàn)象可以判斷，正極周圍有大量氫氧根離子（OH-），說明通電時陰離子往正極移動，陽離子往負(fù)極移動，進(jìn)而幫助學(xué)生理解通電分解水時正極產(chǎn)生的氣體是氧氣，負(fù)極是氫氣的原因。

四、 表征應(yīng)用，簡潔具化微粒觀

表征，是認(rèn)知心理學(xué)之中的一項(xiàng)專業(yè)術(shù)語，即在對某問題進(jìn)行講解時，利用合適的形式進(jìn)行表述。教師在進(jìn)行化學(xué)微粒觀知識教學(xué)時，對部分抽象化、復(fù)雜化知識，通過利用科學(xué)合理的圖片、模型、動畫進(jìn)行表述，可以使學(xué)生對相關(guān)知識有更為直觀的了解，相比教師的語言表述，學(xué)生更易進(jìn)行理解。

（一）圖片展示，實(shí)證微粒真實(shí)存在

介紹教材中苯分子和硅原子兩張圖片，說明分子和原子是真實(shí)存在的，并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識苯是由苯分子構(gòu)成的，硅是由硅原子構(gòu)成的，說明有些物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，有些物質(zhì)是由原子構(gòu)成的觀念。同時從硅原子圖片中留下“中國”兩個漢字告訴同學(xué)們粒子不僅能在不停地作無規(guī)則運(yùn)動，人類還能夠操控粒子定向運(yùn)動這一偉大技術(shù)。第六單元課題1展示金剛石與石墨的微觀結(jié)構(gòu)圖片，可以看出金剛石中碳原子排列為正八面體結(jié)構(gòu)，石墨是片層結(jié)構(gòu)，這樣學(xué)生對“碳原子排列方式不同，使金剛石與石墨物理性質(zhì)差異顯著”這一知識點(diǎn)，有更加直觀的了解。

（二）模型制作，架起宏觀-微觀-符號三重表征橋梁

在第三單元課題1《分子和原子》一課中，為了便于學(xué)生進(jìn)一步理解物質(zhì)、分子、原子的構(gòu)成關(guān)系，展示了四種分子的模型：

通過模型表示，學(xué)生對分子是由原子構(gòu)成的關(guān)系更容易理解，同時對今后介紹化學(xué)式的書寫也有很大幫助。授課中，教師可以預(yù)先提供一些材料（如橡皮泥、塑料球體道具或者是不同顏色的吸鐵石），讓學(xué)生根據(jù)自己的想象制作一些分子、原子模型，隨后將其在小組間展示，從而使學(xué)生對“不同分子構(gòu)成不同物質(zhì)”這一知識點(diǎn)有更全面的了解，也學(xué)會從微觀角度辨別物質(zhì)的分類，認(rèn)識物質(zhì)的多樣性。

（三）動畫設(shè)計(jì)，還原化學(xué)反應(yīng)本真

利用多媒體技術(shù)把物質(zhì)的構(gòu)成微粒制作成各種模型，動畫模擬物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化過程中，生動再現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：分子分裂成原子，原子再重新組合新的分子過程，這樣的教學(xué)方式，有時候比教師再多的語言解釋更有用、更形象、更直觀。

比如：介紹第五單元探討為什么一切化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量總是守恒的，就可以播放水的通電分解微觀動畫，再現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：

引導(dǎo)學(xué)生觀察變化前后原子的種類、數(shù)目的關(guān)系，從而得出質(zhì)量守恒的根本原因。學(xué)習(xí)酸和堿之間發(fā)生的中和反應(yīng)時，利用動畫模擬中和反應(yīng)的過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察變化前后微粒的改變，并最終確定酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)是：H++OH-H2O。（見圖3）

五、 思維導(dǎo)圖，編織微粒觀知識網(wǎng)

思維導(dǎo)圖能將知識點(diǎn)集中在一個中心圖形中，脈絡(luò)清楚。用于單元小結(jié)、階段復(fù)習(xí)，對學(xué)生的理解記憶幫助都很大，在教學(xué)中已經(jīng)被廣泛推廣應(yīng)用。微粒觀知識點(diǎn)多，內(nèi)容比較分散，分布廣，跨度大，不容易記憶，在教學(xué)中根據(jù)進(jìn)度，逐漸把微觀知識點(diǎn)整合起來，做成相關(guān)的思維導(dǎo)圖，形成知識框架，學(xué)生的學(xué)習(xí)理解就方便了許多，也便于構(gòu)建學(xué)生的微粒觀基本觀念。（見圖4、圖5）

六、 結(jié)語

微粒觀是化學(xué)的核心觀念，學(xué)生對微粒觀的知識理解掌握程度，對學(xué)習(xí)元素觀、分類觀、變化觀、守恒觀等觀念會有很大的促進(jìn)和幫助作用。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師要注意微粒觀的形成不是一蹴而就，應(yīng)該循序漸進(jìn)地推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度，時刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時總結(jié)和反思。要以“微粒觀”為主線，采用多種教學(xué)策略相結(jié)合，幫助學(xué)生構(gòu)建微觀思維方式，用微觀的視角看待不一樣的物質(zhì)世界。

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課題項(xiàng)目：文章系莆田市教育科學(xué)“十三五規(guī)劃”2020年度課題（課題立項(xiàng)號：PTGFKT20040）“課題名稱：深度教學(xué)視域下初中化學(xué)微粒觀建構(gòu)的研究”的研究成果。

作者簡介：林俊偉（1976～），男，漢族，福建莆田人，福建省莆田市外國語學(xué)校（莆田市第一中學(xué)媽祖城校區(qū)），研究方向：初中化學(xué)教學(xué)。