魏少興（廣東省東莞市寮步鎮(zhèn)香市中學(xué)　廣東東莞　523400）

幫助學(xué)生有序地初步構(gòu)建微粒觀——以“分子和原子”課堂教學(xué)為例

魏少興
（廣東省東莞市寮步鎮(zhèn)香市中學(xué)廣東東莞523400）

摘要：微粒觀是義務(wù)教育階段要求學(xué)生構(gòu)建的基本觀念之一。在化學(xué)教學(xué)的啟蒙階段，應(yīng)該有序地引導(dǎo)學(xué)生初步完成微粒觀的建立，以幫助學(xué)生能用微粒的觀點(diǎn)去看待化學(xué)現(xiàn)象和解決化學(xué)問題。文章通過教學(xué)實(shí)例，論述如何有序地幫助學(xué)生初步構(gòu)建微粒觀。

關(guān)鍵詞：有序；初步構(gòu)建；微粒觀；課堂教學(xué)

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0023-03G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程目標(biāo)和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中指出：通過義務(wù)教育階段的化學(xué)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生要初步認(rèn)識物質(zhì)的微觀構(gòu)成。［1］初中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)是啟蒙性的、基礎(chǔ)性的，形成物質(zhì)的微粒觀對于學(xué)生理解和解釋宏觀的事實(shí)與現(xiàn)象、理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、了解化學(xué)符號的意義等方面具有重要的意義。微粒觀的主要內(nèi)容包括：物質(zhì)都是由分子、原子、離子等基本微粒構(gòu)成的；微粒很?。晃⒘Ｊ遣粩噙\(yùn)動(dòng)的；微粒間有間隙；微粒間存在著相互作用等等。

人教版上冊第三單元課題1“分子和原子”是學(xué)生從宏觀學(xué)習(xí)走向微觀學(xué)習(xí)的開始，是微粒觀學(xué)習(xí)的開端。然而初中學(xué)生因?yàn)榭臻g想象能力、抽象思維還不夠成熟，對分子、原子等這些微觀粒子的學(xué)習(xí)往往感覺到困難。筆者認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)微觀粒子的知識，可以通過教師循序漸進(jìn)地引導(dǎo)，有序地建構(gòu)微粒觀。下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，以“分子和原子”的課堂教學(xué)為例，闡述如何有序地幫助學(xué)生初步構(gòu)建微粒觀。

一、利用觸覺體驗(yàn)，幫助學(xué)生感知微觀粒子的存在

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了體驗(yàn)性目標(biāo)要求，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的自主體驗(yàn)。真正有效的學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者用自己的心智去感受、體驗(yàn)，從而把一個(gè)陌生的、外在的、與己無關(guān)的對象，變?yōu)檎J(rèn)知的、可以交流的、甚至是融于心智的感悟。［2］進(jìn)入微觀粒子的學(xué)習(xí)，首先應(yīng)該讓學(xué)生知道微觀粒子是真實(shí)存在的，這是微粒觀建構(gòu)的第一步。在真正學(xué)習(xí)“分子”和“原子”時(shí)，如果只用一句話告訴學(xué)生“分子和原子是真實(shí)存在的”，那么學(xué)生的認(rèn)識只會(huì)膚淺，被迫接受。也有教師用問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識，教材中也呈現(xiàn)兩幅插圖，告訴學(xué)生粒子的存在。但筆者認(rèn)為，作為微粒觀建構(gòu)的開端、奠定基礎(chǔ)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該讓學(xué)生親身感知微粒是真實(shí)存在的。能夠通過觸覺感知到微粒的存在，這樣給學(xué)生的留下的印象與感悟是告知或插圖所無法比擬的。

如何讓學(xué)生通過觸覺體驗(yàn)出粒子的存在？筆者在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)了如下簡單的體驗(yàn)活動(dòng)：第一，讓學(xué)生對著自己的手背20厘米遠(yuǎn)吹氣。學(xué)生真真實(shí)實(shí)地看到自己的嘴巴與手背之間沒有任何物質(zhì)，卻感覺到自己的手背上被“某些東西”撞擊，學(xué)生興奮又好奇。第二，把手伸入到裝有三分之二水的水槽中，并左右移動(dòng)，感受到有“某種東西”在手中滑動(dòng)，學(xué)生激動(dòng)又神奇。

感知是基礎(chǔ)，是后續(xù)認(rèn)識的前提。簡單的兩個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生親身感受到微粒是真實(shí)存在的，微粒觀意識在學(xué)生頭腦中初步形成。學(xué)生在進(jìn)一步學(xué)習(xí)微粒性質(zhì)的時(shí)候，能根據(jù)自己的感知對粒子進(jìn)行想象及認(rèn)識，有助于微粒觀的建構(gòu)。

二、利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識微觀粒子的性質(zhì)

人的認(rèn)知過程是從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識，從感知的基礎(chǔ)上升到抽象的一個(gè)認(rèn)知過程。分子、原子屬于抽象的、肉眼看不見的微觀世界，借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生獲得一些直觀認(rèn)識，能降低學(xué)生理解微觀世界的難度。在感知微觀粒子真實(shí)存在的基礎(chǔ)上，筆者通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識微觀粒子的性質(zhì)。

教材中主要介紹了分子的三個(gè)性質(zhì)：分子的質(zhì)量和體積都很小，分子在不斷運(yùn)動(dòng)，分子間有間隔。由于條件的局限，“分子的質(zhì)量和體積都很小”我們只能夠以數(shù)字對比的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。“分子在不斷運(yùn)動(dòng)”和“分子間有間隔”兩個(gè)性質(zhì)，筆者采用了以下實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)二對此兩個(gè)性質(zhì)進(jìn)行了驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)一分子在不斷運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)二分子間有間隔

實(shí)驗(yàn)一把教材中裝有酚酞的小燒杯換成滴有酚酞的“棉花樹”，在提高實(shí)驗(yàn)趣味性的同時(shí)，通過小百花由下至上逐漸變紅，學(xué)生能更直觀地認(rèn)識到分子在不斷運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二在一支注射器內(nèi)抽入空氣，用手抵住注射器頂端，然后將注射器活塞用力向內(nèi)推。空氣可以壓縮，說明分子間有間隔。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性起著其他教學(xué)方法不可替代的作用。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生必須要經(jīng)過一系列復(fù)雜的思維活動(dòng)才能得到正確的處理結(jié)果，從而培養(yǎng)了學(xué)生的認(rèn)知能力，使學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

三、利用微粒模型，幫助學(xué)生了解微觀粒子的構(gòu)成

認(rèn)識了微觀粒子的性質(zhì)，學(xué)生對微觀粒子的真面目更加充滿好奇心。究竟微觀粒子是“長什么樣的呢？”但由于微觀粒子是肉眼無法觀察的，學(xué)生很難在腦海中建立關(guān)于微觀粒子的直觀形象。因此，可以借助模型組裝出分子的構(gòu)成，讓分子和原子從不可視變?yōu)椤翱梢暋薄?/p>

模型可以是規(guī)范的球棍模型、比例模型，也可以用磁鐵或卡紙自制的模型，或?qū)ふ移渌线m的替代品。在教學(xué)中，我用不同顏色的卡紙制作了幾種原子，并在卡紙上標(biāo)示出原子的元素符號，再用原子拼成分子模型，展示在學(xué)生面前。

師：同學(xué)們，看看老師手中的模型，這是一個(gè)氧分子，老師是怎么拼出氧分子的呢？

生：兩個(gè)橙色球連在一起。

師：橙色的球是什么呢？

生：氧原子。

師：所以氧分子是由什么構(gòu)成的呢？

生：氧分子是由氧原子構(gòu)成的。

師：老師呈現(xiàn)的是1個(gè)氧分子，1個(gè)氧分子中有多少個(gè)氧原子呢？

生：2個(gè)。

師：所以1個(gè)氧分子由多少個(gè)氧原子構(gòu)成？

生：1個(gè)氧分子由2個(gè)氧原子構(gòu)成。

師：同學(xué)們再看看這個(gè)二氧化碳分子的模型，它是一個(gè)黑色球與兩個(gè)橙色球連在一起，黑色球代表什么？橙色球代表什么？

生：黑色球代表碳原子，橙色球代表氧原子。

師：為什么黑色球就是代表碳原子，橙色球就是代表氧原子呢？能否反過來？

生：不能。因?yàn)槎趸嫉幕瘜W(xué)符號為CO2，1個(gè)C，2個(gè)O，模型中就是一個(gè)黑色球、兩個(gè)橙色球，所以黑色球代表碳原子，橙色球代表氧原子。

師：也就是說1個(gè)二氧化碳分子由什么構(gòu)成呢？

生：1個(gè)二氧化碳分子由1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子構(gòu)成。

制作分子模型，不僅讓學(xué)生建構(gòu)了分子是由原子構(gòu)成的微粒觀，它還給學(xué)生起了一個(gè)示范作用。在后續(xù)學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以發(fā)揮自己的創(chuàng)意，尋找合適的物質(zhì)拼出分子和原子模型，用于解釋化學(xué)變化、物理變化、化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)等。這樣，學(xué)生都能參與進(jìn)來，在自己的動(dòng)手活動(dòng)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，不但培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，且在不知不覺中將學(xué)生帶入了奇妙的微觀世界，親身領(lǐng)會(huì)微粒觀的深層涵義。

四、利用動(dòng)畫模擬，幫助學(xué)生理解化學(xué)變化過程中的微觀實(shí)質(zhì)

化學(xué)變化（宏觀上）是有新物質(zhì)生成，這是學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)可以觀察到的；而實(shí)質(zhì)上（微觀）上是分子分裂成原子，原子又可以結(jié)成新的分子。微觀上的變化是無法觀察的，讓學(xué)生想象，并不是讓學(xué)生憑空猜想，而是需要生動(dòng)形象、直觀的載體。在分子模型的幫助下，學(xué)生在頭腦中已經(jīng)形成了分子、原子的“樣子”，此時(shí)再利用多媒體動(dòng)畫模擬反應(yīng)過程的實(shí)質(zhì)，學(xué)生不言而喻。

在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)時(shí)，將氧化汞分子的分解過程制作成動(dòng)畫（下圖1），學(xué)生可以清晰地看到氧化汞分子分解的過程。用兩個(gè)大小、顏色不同的球分別表示汞原子和氧原子，兩個(gè)大小不同的球挨在一起表示一個(gè)氧化汞分子。加熱后氧化汞分子分為兩種不同的原子——汞原子和氧原子，而后汞原子聚在一起構(gòu)成汞這種物質(zhì)，氧原子又重新組合成新的分子。

圖1　氧化汞分子分解過程動(dòng)畫截屏示意圖

這樣，學(xué)生既理解分子由原子構(gòu)成，又理解了化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合，而原子本身并沒有變化，也理解了原子是化學(xué)變化中的最小粒子。通過計(jì)算機(jī)動(dòng)畫把微觀世界宏觀化、形象化，幫助學(xué)生成功地建構(gòu)了微粒觀的概念。

五、“宏觀—微觀—符號”有機(jī)結(jié)合，潛移默化

“宏觀、微觀、符號”三重表征是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特征的思維方式，能增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解。［3］教材從本課題開始引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀、符號三者相結(jié)合的視角認(rèn)識物質(zhì)。教材中呈現(xiàn)了兩幅插圖（下圖2、圖3），給出物質(zhì)的微觀構(gòu)成示意圖和反應(yīng)的微觀表達(dá)式，下方結(jié)合符號表達(dá)式，引導(dǎo)學(xué)生在感知宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上想象分子和原子在化學(xué)變化中的行為，并以符號形式表達(dá)。

圖2　氧化汞分子分解示意圖

圖3　氫氣與氯氣反應(yīng)的示意圖

在本課題的教學(xué)中并不涉及符號表達(dá)式的學(xué)習(xí)，但從本節(jié)課開始，可以慢慢引導(dǎo)學(xué)生以宏觀現(xiàn)象為載體，想象微觀反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，再用符號表達(dá)式表達(dá)，也就是從宏觀到微觀、從微觀到符號、從宏觀到符號的有機(jī)結(jié)合。這種思維在學(xué)生微粒觀的建構(gòu)中是潛移默化的，它在促進(jìn)學(xué)生對微觀概念的深層理解、發(fā)展學(xué)生思維能力等方面起到了積極的推動(dòng)作用。隨著學(xué)生對大量事物三重表征的學(xué)習(xí)及學(xué)生思維能力和想象能力的發(fā)展，通過教學(xué)，學(xué)生可在沒有具體可觀察事物的宏觀表征時(shí)，直接形成對事物的微觀表征和符號表征，這樣學(xué)生對事物的認(rèn)識和理解也更加深刻了。

六、結(jié)語

對于剛接觸化學(xué)的初中學(xué)生來說，關(guān)于化學(xué)宏觀事實(shí)的學(xué)習(xí)相對容易，對于微觀和符號的學(xué)習(xí)較為困難。因此，將學(xué)生最為熟悉的物質(zhì)及變化作為載體，借助教學(xué)手段，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從宏觀認(rèn)識向微觀認(rèn)識的過渡。形成“物質(zhì)的微粒觀”對于學(xué)生理解和解釋宏觀的事實(shí)和現(xiàn)象，理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，了解化學(xué)符號的意義等方面具有重要的意義?！拔⒘Ｓ^”的學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，我們在教學(xué)中要使“微粒觀”的具體內(nèi)容以層層深入的方式被學(xué)生所理解，進(jìn)而使學(xué)生逐漸建立起從微粒角度看物質(zhì)及其變化的意識和能力。

參考文獻(xiàn)

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doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．008