楊素紅　陸麗萍

摘 要：微粒觀是化學基本觀念之一，對學生學習化學知識和培養(yǎng)化學思維具有重要的意義。本文闡述了微粒觀的內涵以及初中生發(fā)展微粒觀的現(xiàn)狀，并結合人教版教材和教學實踐活動舉例談談發(fā)展初中生化學微粒觀的教學策略。

關鍵詞：初中生 微粒觀 教學策略

化學是在分子原子層次上研究物質的組成、結構、性質和變化規(guī)律的科學，因此微觀與宏觀的聯(lián)系是化學不同于其他科學最特征的思維方式。建立對微觀世界的想象力是初中化學教學不同于其他課程的特點，也是其他課程不能代替的，所以培養(yǎng)學生的微粒觀是初中化學教學中的重點和難點之一。[1]

引言

1.微粒觀的內涵

化學的微粒觀是基于物理的微觀論而產生的，即物質的物理構成，最初其主要包括以下內容：物質都是由分子、原子等基本微粒構成的；微粒很??；微粒是永不停息的運動的；微粒間有間隙；微粒間存在著相互作用等。[2]

隨著化學工作者的深入研究，化學的微粒觀也在不斷發(fā)展更新?，F(xiàn)在普遍認為，化學的微粒觀的具體內容有：物質是由原子、分子、離子等層次的微粒構成的；構成物質的微粒很小很小；構成物質的微粒是運動的，微粒之間是有間隔的，且存在著相互作用；在化學反應中分子發(fā)生變化，而原子不變；原子間通過化學鍵結合成分子。初中教材中沒有明確給出化學鍵的說法，而是以原子間存在相互作用從而形成分子或離子來降低學生學習的難度。除此以外，微粒觀包含的其它觀點都需在初中化學教學中來形成。[3]

2.微粒觀在化學學習中的重要意義

微粒觀是對化學基本知識的認知觀念，這種觀念不是具體某一面或者某一個點的化學知識，它是人們基于化學知識的了解和滲透，而對化學知識產生的一種認知的思維構成。對于初中學生而言，如果能深刻理解化學知識所包含的微粒的觀念，有助于今后對化學知識的學習，同時能提高學生的化學思維方式和思維空間的擴展，從而提高學生的化學素質以及對學生對世界的認知思想有相當重要的作用。[4]

3.初中生形成微粒觀的現(xiàn)狀

由于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，人們可以輕而易舉地通過電子儀器設備觀察到微觀世界的活動?；瘜W工作者將觀察到的微觀粒子及其變化制作成圖片、動畫等多媒體素材直接呈現(xiàn)給初中生，在一定程度上大大降低了學生理解和想象的難度；同時初中生有著對陌生事物強烈的好奇心和探求欲望，有悖于常理形態(tài)的東西能夠深深吸引住他們，急于了解其中的“內幕”；對微觀世界的認識擁有較高的興趣。[5]

但是初中生因為空間想象能力和抽象思維能力還不夠成熟，在微粒觀的形成過程中存在一定的困難?？挡ㄔ凇冻踔谢瘜W教學中學生微粒觀的現(xiàn)狀調查與分析》的研究中發(fā)現(xiàn)，初中生在微粒觀的形成過程中有以下兩個障礙：一是不易完全分清宏觀和微觀之間的區(qū)別和聯(lián)系，比如元素和原子之間的關系，物質擴散和分子不斷運動之間的關系；二是初中所涉及到的元素化合物知識有限，所以對于微粒之間的作用缺少更多的感性認識。[6]

一、促進“微粒觀” 形成的教學策略

對學生來講，初中化學“微粒觀”的形成是一個從無到有、循序漸進的建構過程：從形成物質構成的“微粒性”開始，發(fā)展至會從“微粒的觀點”來解釋物質物理變化和化學變化的成因，然后至認識物質性質異同是因為“微觀上粒子結構”的異同等。因此教學中要依據(jù)初中學生的認知水平，把握初中化學“微粒觀”教學內容的層次性和階段性；重視通過化學模型、實證研究、多媒體動畫演示等有效方式促進“微粒觀”的建構。

1.類比策略

（1）用宏觀物體類比微觀粒子來突破學生感知的困境

成為化學基礎的原子和分子是如此之小，用肉眼直接看是看不見的，即使借助于實驗室里的光學顯微鏡仍然無法觀察。因此教材中利用學生可感知的宏觀物體類比微觀粒子來突破學生感知的困境。

“原子的體積很小。如果將一個原子跟一個乒乓球相比，就相當于將一個乒乓球跟地球相比（如圖1）?！?/p>

學生沒有見過原子，想象不出原子到底有多?。豢墒菍W生見過乒乓球，腦海里有乒乓球大小的形象（直徑40mm），學生也沒見過地球的全貌，但能體會到地球的“大”。以乒乓球和地球比大小來類比原子和乒乓球比大小，讓學生發(fā)出一陣驚嘆：“原子真小啊！”

原子已經很小了，仍然能夠分割為原子核和電子。那么原子核有多小呢？教材中有這么一段文字：“與原子相比，原子核的體積更小，如果把原子比作一個體育場，那么原子核只相當于體育場中的一只螞蟻?！斌w育場和螞蟻兩者學生都見過，教師不用多說，學生也能想象出原子核的小。

（2）巧用日常游戲類比分子的形成來降低學生理解的難度

搭積木和手拉手是學生在幼年時常玩的游戲，將其與分子的形成巧妙地連接起來，著實能降低學生理解分子形成的難度?！皩τ诔鯇W者來說，把分子的構建過程設想為類似于積木搭接的過程，可能更容易從中體會到化學的思維方法，并感受到其中無限的樂趣。

“有機高分子化合物大部分是由有機小分子化合物聚合而成的。聚乙烯分子是由成千上萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物?！背跞膶W生閱讀這段文字并不能在腦海中勾畫出聚乙烯分子的模型，教材中使用兒童手拉手的游戲來類比乙烯分子聚合成聚乙烯分子（如圖2），非常形象有趣。

微粒是怎樣構成物質的呢？對于化學初學者來說，用化學語言來解釋他們是聽不懂的，況且也不是一兩句就能解釋清楚的。教材編寫者用類比的方法，配上優(yōu)美的文字，化解了這個難題?！捌贩N繁多的材料，五彩繽紛的花朵、璀璨奪目的寶石和維持生命活動的食品等，不過是不同種類、不同數(shù)量元素的原子按照特定方式搭接而成的。就像浩如煙海的英語單詞是由26個字母所組成，造型奇特的建筑物的基本材料不外乎磚、木、灰、石、鋼材、鋁材、玻璃、塑料等那樣?！?/p>

2.實驗實證策略

在初中化學啟蒙教學中，讓學生認識到分子的存在和性質是教學的重點和難點。人教版設計了以下“可視化”實驗來認識分子的運動、分子間的間隔。

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。

此實驗設計的目的是通過觀察宏觀現(xiàn)象（品紅向水中擴散）來感知微粒（品紅分子）運動。

實驗2：氨在空氣中的擴散

向盛有約40mL蒸餾水的燒杯中加入5～6滴酚酞溶液，攪拌均勻，觀察溶液的顏色。

（1）取少量上述溶液置于試管中，向其中慢慢滴加濃氨水，觀察溶液顏色有什么變化。

（2）將裝有酚酞溶液的燒杯標記為A，另取一個燒杯標記為B，在B中加入約5mL濃氨水。用一個大燒杯罩住A、B兩個小燒杯（如圖3），觀察幾分鐘，有什么現(xiàn)象發(fā)生？這一現(xiàn)象說明了什么？

實驗3：自動吹氣球

為幫助學生感知分子間的間隔，我們設計如下趣味實驗-----吹氣球：取干冰于氣球中，封閉氣球口，氣球自動鼓起，通過實驗，激起初中學生的興趣，由此激發(fā)學生的思維，通過感受感知到微粒間是有間隔的，繼而理解宏觀上物質的三態(tài)變化。

在實證探究過程中，學生通過動手實驗，觀察到宏觀現(xiàn)象，提升了，逐步形成、建構物質的“微粒觀”。過程中不僅激發(fā)了學習興趣，培養(yǎng)了實驗技能，而且充分體驗到實驗是科學探究的重要

手段。

3.表征策略

表征是認知心理學的一個術語，通俗地講就是將某一問題采用合適的形式在頭腦中呈現(xiàn)出來。在實際教學中，一張恰到好處的圖示或模型給學生的幫助可能遠遠勝于教師千言萬語的講解，往往能收到事半功倍的效果。在人教版的教材中，教材編寫者考慮到學生的年齡特征和認知規(guī)律，運用大量的圖片，形象地揭示了一些概念的內涵，同時還將微觀過程顯性化，富有直觀性、趣味性和指導性，對學生的學習起到啟發(fā)和點撥的作用。

（1）圖像——幫助學生真正“走進”微觀世界

科學家用最先進的掃描隧道顯微鏡拍攝到的苯分子和硅原子的照片，呈現(xiàn)了物質的內部結構，使學生對分子、原子的真實性確信不疑。通過分析移走硅原子構成的文字，還能發(fā)現(xiàn)原子和原子之間是有間隙的。

為了培養(yǎng)學生樹立“物質的結構決定物質的性質”的觀點，教材插入了金剛石的結構（圖6）和石墨的結構（圖7），幫助學生直觀地認識“由于碳原子的排列方式不同導致金剛石和石墨的物理性質有很大的差異”。

（2）模型圖——幫助學生認識分子的構成

分子是由原子構成的，在學習了原子和分子的關系之后，利用實驗模型，讓學生制作分子結構模型（比例模型或球棍模型）小組間進行展示，如下圖8等，幫助學生理解不同物質是由不同分子構成的。

學習中，利用模型認識物質微觀粒子分子的同時，運用符號表征，例如氧分子—O2、氫分子—H2、二氧化碳分子—CO2、氨分子—NH3，運用“宏觀-微觀-符號”三重表征的思維方法進行微粒的學習，幫助學生理解原子和分子之間的關系，進一步理解分子的含義，更助于幫助學生建構“物質的微粒性”。

（3）示意圖——幫助學生認知微觀粒子的動態(tài)變化

微觀世界的粒子不是靜置的，而是不斷變化的。分子在不斷地運動，原子也在不斷地運動，構成原子的質子、中子、電子也在不斷地運動。教材中插入了原子的構成示意圖、核外電子分層排布示意圖、原子結構示意圖來描述原子中各粒子的運動。

化學變化中微粒的變化是學生學習的難點。運用微粒變化示意圖能較好地解決這個問題。綜觀人教版教材上下冊，均有機地插入了很多變化圖示：水分子分解示意圖、氧化汞分子分解示意圖、氫氣與氯氣反應的示意圖以及鹽酸和氫氧化鈉反應的水中解離圖（圖9）和二者的反應示意微觀（圖10）等，教師要指導學生從原子、分子的角度來分析這些化學變化，理解化學反應的微觀實質。

（4）概念圖——幫助學生建立微粒間的聯(lián)系

在學習物質構成的奧秘過程中，學生在很短的時間內認識了大量的微粒，如分子、原子、離子、原子核、質子、中子、電子等。對于初中生來說，要辨析這些微粒間的關系是很困難的，用文字來描述易使學生混沌和困惑，此時以概念圖的方式將這些微觀粒子聯(lián)系起來，引導學生分析、比較綜合，有利于學生掌握這些粒子的相互聯(lián)系和區(qū)別。

在人教版“課題2 原子的構成”教學中，我們也嘗試通過學生自主探究用概念圖對“原子的構成”進行描述。學生通過自主圖式建構和交流展示的合作學習，加深了對該知識的認知。

4.應用策略

康波從微粒觀的四個方面（構成觀、間隙觀、運動觀、作用觀）展開調查和訪談發(fā)現(xiàn)，初中生對于微粒觀的認知在很大程度上處于簡單記憶的層面，不能夠將所了解到的微粒觀的觀點應用到實際問題的解決過程中去。教師要從學生已有的經驗出發(fā)，創(chuàng)設合適的問題情景，發(fā)展學生的化學微粒觀。

山東師范大學畢華林教授將化學學習分為三種水平：宏觀的、微觀的、符號的。宏觀物質以及宏觀現(xiàn)象是學生認知的第一階段，運用微粒觀分析宏觀物質以及現(xiàn)象是化學學習的第二階段。在人教版上冊“第三單元 物質構成的奧秘 課題1 分子和原子”的教學中，教師從生活和已有化學學習基礎的學習中提煉出以下問題：

為什么墻內開花墻外可嗅到花香？

濕衣服在陽光下和通風處比在陰涼、背風處易于晾干。

混合物和純凈物有什么不同？

從分子、原子的角度闡述氧化汞受熱分解的變化。

指導學生從微粒的角度來解釋上述問題，培養(yǎng)學生從微粒的觀點來看待物質，研究物質的變化，逐步發(fā)展學生的微觀學習水平。

結語

微粒觀是中學生學習化學必須樹立的八大基本觀念之一，是化學認知思維的構成之一。教師在教學中要找準學生的認知起點，發(fā)展的關鍵點，多種教學策略綜合運用，才能達到理想的落點。 實踐證明，采用類比的策略能有效激發(fā)學生的學習興趣，實證實驗的策略能充分滿足學生探究的欲望，多種圖示表征策略則讓學生的思維圖示化，微觀顯性化，零散知識系統(tǒng)化，應用策略則能使學生產生一種很強的參與感，從知識到技能，是學習的升華。

參考文獻

[1]張永芳.初中化學教學中培養(yǎng)學生化學基本觀念的研究[D].山東師范大學，2009

[2]黃 瓊.中學化學教學中學生物質微粒觀的培養(yǎng)[D].山東師范大學，2009

[3]辛本春.中學生化學基本觀念培養(yǎng)的研究[D].山東師范大學，2008

[4]康 波.初中化學教學中學生微粒觀的現(xiàn)狀調查與分析[D] .東北師范大學，2010

[5]化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育教科書（化學）[M] .人民教育出版社，2012

[6]卓高峰 魏樟慶.高中化學新課程“微粒觀”的建構與教學策略.化學教學參考2016.7