謝如俊

摘要：對于“構成物質的基本微粒”教學，提出“用變換的角度看世界”的教學思路，具體提出4點教學建議：一是突出宏觀現象與微粒性質辯證關系教學;二是強化宏觀物質、微觀粒子、符號及微觀模型的對應教學;三是從宏觀上辨識物質的分類及變化類型，從微觀上探析微粒的行為特征;四是利用科學史教學，滲透科學精神與社會擔當，巧妙歸納。

關鍵詞：微粒;宏觀;微觀;符號;模型;表征

文章編號：1008-0546（2022）10-0007-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

“構成物質的基本微?！笔菧贪婢拍昙壔瘜W第3章第1節(jié)的教學內容，它涉及：微粒的性質、分子、原子、離子等教學內容，[1]具體一點有物質是由哪些微：粒構成的;每一種微粒有哪些重要的性質;分子、原子、離子之間的區(qū)別與聯系;原子的結構;物質的變化類型與物質的類別從微觀角度的判斷等等。學生在學習這一部分知識時常感到困難，困難的原因是微觀世界是無法感知的，常會產生理解的障礙;其次，學生在學習這一部分知識時，“三聯”即：聯系、聯想與關聯的較少，宏觀與微觀、符號之間無法建立聯系，知識出現斷層現象;再次，由宏觀推出微粒的性質及由微粒的性質去理解宏觀的現象及結論的能力較弱，還常以宏觀、感性的理由去解釋宏觀的現象?；诖?，在教學時，針對這一部分知識相對較多，學生難于從整體上把握，不能有效地梳理知識，在大腦中還不能有效建立知識網絡，在教學的實踐過程中，提出“用變換的角度看世界”教學思路，引導學生善于變換思維方式，多種表征方式認識物質與研究物質。下面就這一部分的教學提幾點建議，以便在教學時幫助學生突破理解的障礙，化解理解的難點。

一、突出宏觀現象與微粒性質辯證關系教學，學會從宏觀現象推測微粒性質，由微粒性質理解與解釋宏觀現象，建立兩者的辯證關系。

宏觀現象與微粒性質之間建立聯系，有助于學生從現象與本質兩個層面學習化學知識，使學得的知識更為扎實。在教學時發(fā)現學生對宏觀現象的解釋處于淺層的狀態(tài)，解釋的切入點也不對，不能從微觀處找到本質原因。教學時應突出宏觀現象與微粒性質兩者的辯證關系教學，幫助學生建立合理的思維模式。

首先，教學時應突出關聯教學，通過典型實驗的操作，指導學生比較、分析，正確描述其宏觀現象，再指導學生通過宏觀現象去推測微粒具有的性質，反過來，由微粒的性質啟發(fā)學生理解宏觀現象與結論。例如，圖1所示實驗是為了證明“微粒是不斷運動的”這個結論，在教學過程中應首先引導學生得出宏觀現象：酚酞試液變紅，由此現象幫助學生分析濃氨水與酚酞試液并沒有接觸，由結論推知可能是濃氨水“跑到”了酚酞試液當中去了，由這種“跑”可進一步推測出構成氨水的微粒不斷運動的結果，由此得出了“微粒是不斷運動的”這個結論;同時，在教學時還可引導學生從“微粒是不斷運動的”這個微粒的性質理解宏觀現象：酚酞試液變紅，整個過程合情合理，符合邏輯。圖2所示實驗是為了證明“微粒之間存在著間隙”的結論。教學過程中首先通過實驗操作，引導學生描述實驗現象：兩液體混合時，總體積減少，再由宏觀現象引導學生作出合理的推測，此時可通過比喻幫助學生理解，推測出微粒在相互運動的過程中，互相鉆到了對方微粒之間的空隙中，這種推測合情，符合學生認知。反過來，教者再由微粒所具有這種性質出發(fā)，理解總體積減小的宏觀現象，幫助學生樹立宏觀現象與微粒性質之間的辯證關系。

其次，由具體的案例教學進行概括、整合，建立宏觀現象與微粒性質的辯證關系。通過圖1中宏觀現象——酚酞試液變紅，推測出微粒性質——微粒是不斷運動的，反之，由微粒性質去理解宏觀現象，這已成為我們學習宏微知識、解決此類問題的重要的思路與模式。在教學時，應通過大量的案例教學幫助學生形成這種學習的思路與思維的模式（圖3）。幫助學生建立這種模式與思維方式，引導學生在學習的過程中嘗試運用這種模式與思維方式學習宏微方面的知識，主動建構較為有效的化學思維模式。

再次，引導學生運用此思維的模式解決有關實際問題。教學時設置有效問題，讓學生通過討論、交流、聯系等方式，運用模式解決問題，從中鞏固已學的相關知識及解決問題的思維模式。例如，在教學中可設置如下3個問題：

問題1：取一個透明的玻璃杯，先倒入半杯水，再放入一大塊冰糖，立即在玻璃杯外壁液面位置做上記號，冰糖完全溶解后液面低于記號，解釋原因？

問題2：水銀溫度計溫度升高，汞柱上升的原因。

問題3：有人說，1L黃豆與1L芝麻相混合，其體積小于2L，這個事例說明了分子之間有間隙。你認為對嗎？

這3個問題中有涉及模式的模仿、遷移與運用的，問題1直指課本上的實驗的范式運用;有涉及問題的變式與深化的，問題2要求學生在原來認知基礎上，更深入地思考，微粒的運動與溫度的關系，這樣的思考關鍵還在于靈活運用宏微思維模式進行;還有對此類問題的辨析與反思的，問題3要求學生學會辨析與反思，尋找到現象與原因之間不能形成邏輯關系的本質，有些宏觀現象的原因不需要推理，它的原因通過宏觀原因就能推知，而有些宏觀現象的原因是需要推理的，它的原因不能通過宏觀加以推知，正是通過推理得知的，才能體現微粒的性質。通過實際問題的解決，幫助學生深化了對此思維模式的理解，完成了知識的內化，形成解決問題的技能與智慧。

二、強化宏觀物質、微觀粒子、符號及微觀模型的對應教學，形成它們之間有效轉換，建立學習化學物質多重表征的方式。

化學的研究對象是物質，教學的基本任務是幫助學生正確、全面地認識物質。[2]對于物質的宏觀特征，較為感性，學生理解較為容易，而學生在學習微觀粒子及符號時，總出現張冠李戴，符號寫錯的現象，本質根源，沒有建立它們之間的聯系，對應教學還很弱，在進行分子教學時，可強化對應教學，使學生形成宏觀物質、微觀粒子、符號及微觀模型之間有效轉換。

首先，教學時展示宏觀物質的實物或圖片（氫氣、水、二氧化碳），引導學生從宏觀上感知宏觀物質。為了宏觀上全面了解物質，可引導學生回顧此物質常見的物理性質與化學性質，以此強化對宏觀物質的理解。

其次，提出問題：物質是由肉眼所看不到的微粒構成的，說出構成這些物質的微粒分別是什么？引導學生得出構成這些物質的具體的微粒，在此基礎上再提出問題：為了形象地表示物質的組成與微粒的構成，用什么可表示？強化符號表征。化學式不僅表示出物質的組成元素還形象表示出每一個分子中原子的構成情況，化學式是化學學習重要的化學語言。

再次，由于微粒是看不見與摸不著的，帶來了學生在學習時的困難，為了幫助學生理解，教者強調運用模型的方式幫助學習，教學中出示常見的分子模型，結合模型講解分子的構成，進一步幫助學生理解宏觀性質的不同主要體現在微觀粒子的不同。

通過以上幾個階段教學，使學生對宏觀物質、微觀粒子、符號及模型之間建立了有效聯系，再通過多媒體出示這樣的過程，讓學生再次從整體上感知學習化學物質的思路與方法（圖4）。

接下來，幫助學生梳理，形成宏觀物質、微觀粒子、符號及模型的關系圖，構建它們的網絡關系結構圖（圖5）。在構建時，向同學們闡述它們之間的邏輯關系，宏觀物質與微觀粒子是構成與被構成的關系，宏觀物質的組成及微觀粒子的構成在化學學習時可用符號表示，微觀粒子及符號的形象化可用模型表示。每一組概念之間的關系是雙向的，采用互聯的學習方式展開，由此及彼，由彼及此地展開“三聯”學習活動。向學生講述用這樣的方式學習物質更深刻、更全面，學習物質表征方式可以是宏觀表征、還有微觀表征、符號表征及模型表征等多種方式，[3]并向學生講述宏觀物質的性質的差異關鍵可從微觀粒子的構成的不同找到原因，建立邏輯關系，使有意義學習落到實處。

最后，學以致用，設置問題幫助學生鞏固多重表征的學習方式，加強不同表征方式之間的聯系與轉換，強化不同表征方式的邏輯聯系。

問題：過氧化氫和水都是由兩種元素組成的，但二者化學性質卻不同。例如，過氧化氫在條件下能迅速分解，水在條件下能分解，二者性質不同的原因是不同。

物質的宏觀表征，包括物質的組成元素、宏觀性質及變化，問題要求學生分析出宏觀性質不同的本質原因，指導學生學會用微觀的表征、符號表征及模型表征加以理解，找到性質不同的真正原因。從符號及模型理解，分析出分子的構成是不同的，導致宏觀性質的差異。

三、從宏觀上辨識物質的分類及變化類型，從微觀上探析微粒的行為特征，用宏微結合的方式全面認識物質的分類及變化。

中學化學的核心素養(yǎng)之一是培養(yǎng)學生“宏觀辨識與微觀探析”的能力水平，[4]化學的研究范圍包括研究物質的變化及其分類，學會用“分類”的化學思維方式認識物質，此部分知識的教學可從不同的視角認識物質，善用變換的方式認識物質的分類及變化。

首先，宏觀辨識，利用問題驅動，讓學生帶著問題思考從宏觀角度對物質的分類及變化類型進行辨識。

問題1：什么是混合物？什么是純凈物？

下列物質中屬于混合物的有。

①納米銅，②氧氣與臭氧混合，③二氧化錳，④氫氣，⑤蒸餾水，⑥冰水共存物，⑦過氧化氫溶液，⑧硬水，⑨空氣，⑩高錳酸鉀

問題2：什么是物理變化？化學變化？

下列屬于物理變化的是;屬于化學變化的是。

①水汽化，②電解水，③分離液態(tài)空氣制氧氣，④汞變成汞蒸氣，⑤過氧化氫制氧氣，⑥氧化汞分解，⑦氫氣燃燒。

回顧舊知，鞏固所學的知識，引導學生宏觀角度理解物質的分類與變化，進一步明確宏觀辨識物質分類與變化的標準。

其次，微觀探析，設置兩個問題，利用模型展開教學。

問題1：用模型表示出一種純凈物（以氫氣為例）和一種混合物（以氧氣與臭氧混合為例），畫出示意圖，并說明純凈物與混合物的組成情況。

問題2：分別用模型表示出一個物理變化（以水氣化為例）和一個化學變化（以水變成氫氣與氧氣為例）的過程。要求：模擬過程用示意圖表示出來。

模型探究的目的是較為形象地從微觀角度展現物質變化與分類教學過程中微粒的行為。問題1教學時指導學生通過組合磁性分子模型達到解決問題的目的。氫氣，學生拼湊的只有1種分子模型，而氧氣與臭氧混合，學生拼湊的是2種分子模型，從模型中很直觀地得出純凈物與混合物的區(qū)別，純凈物中存著一種分子，而混合物中存在著多種分子（分子角度）;問題2教學時引導學生在黑板上利用水分子模型的移動、拆缷與重組，完成化學變化與物理變化在微觀層面模擬變化過程（圖6、圖7），在活動中讓學生感受到物理變化中分子本身沒有改變，只是間隙在改變，而化學變化中分子首先分解成原子，原子再重新組成新的分子。通過這樣的教學活動，讓學生從宏微兩個角度認識物質的變化與分類，使認知更具有深刻性。

四、利用科學史教學，滲透科學精神與社會擔當，巧妙歸納，探究原子結構，完善知識結構。

對于原子結構的教學，這是很好的滲透科學精神與社會擔當的好機會，對于微粒的發(fā)現與由來的介紹，會使同學們對科學家的科學精神有更深的領悟，情感得以進一步升華，學生充滿對科學家人格的敬重。利用科學史的教學是對學生人生觀的一次正面積極教育，幫助其樹立正確的人生觀與價值觀。

首先，教學時教者應用富有激情的語言感染學生，“同學們，對于微觀世界的探究，科學前行的腳步其實一直都沒有停止，從遠古的哲學猜想到當代的眼見為實，經歷了2500多年！”繼而利用多媒體展示科學家與微粒發(fā)現的故事的表格（表1）。教者利用通俗化語言給予講解，早在公元前400多年前希臘的學者就提出物質由“原子”構成，而原子學說與分子學說的提出具有劃時代的意義，讓化學從一門分支學科成為一門獨立的學科。湯姆生發(fā)現了電子又推翻了道爾頓的一些觀點（認為原子是密不可分的實心球體），讓科學的腳步更前行一步，他提出的觀點 （正電荷與負電荷是均勻分布的）又被他的學生盧瑟福所否定，他成功地發(fā)現了原子核，繼而他還發(fā)現了質子，盧瑟福的學生查德威爾又成功地發(fā)現了中子等。直到1982年，人類利用掃描隧道顯微鏡第一次“看”到了分子、原子微粒，獲得了清晰的圖像。這一系列歷史故事再次證明科學是不斷發(fā)展的，科學結論不斷完善的，科學結論的得出是一個不斷修正的過程。歷史回放讓學生在回味故事中，豐富了微粒的知識。

其次，幫助學生梳理知識，建立知識網絡。由于學生在第一環(huán)節(jié)中認識微粒并不是片面的，產生了很豐富的情感，也對知識產生了多角度的理解，趁熱打鐵，引導學生把原子、原子核、核外電子、質子、中子等微粒串聯起來，尋找它們的從屬關系，構建知識的網絡，幫助學生分析原子所呈現的電性與質量的特征。實踐證明，由于學生是在真實的情境中感受了知識，豐富了概念的知識內涵，對于微觀概念的學習就不會感到枯燥，絕大同學能迅速地理清概念之間的關系，取得了不錯的效果（圖8）。

參考文獻

[1]王祖浩，等.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2013.

[2]中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版集團，2011.

[3]張丙香，畢華林.化學三重表征的含義及其教學策略[J].中國教育學刊，2013（2）：73-76.

[4]朱鵬飛，徐惠.核心素養(yǎng)的研究進展及對化學核心素養(yǎng)構建的啟示[J].化學教學，2016（7）：3-7.