摘要：在化學(xué)課堂教學(xué)中，通過探析宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)來更深入地認(rèn)識(shí)和了解物質(zhì)，是學(xué)生能力、素質(zhì)涵養(yǎng)提升不可或缺的部分。實(shí)際教學(xué)中，這個(gè)過程耗時(shí)多，且學(xué)生的探究微觀的能力培養(yǎng)難以取得明顯成效，于是很多課堂便把這個(gè)過程弱化甚至取消了。對如何在教學(xué)中有效發(fā)展學(xué)生探析微觀的能力做了一些探討。

關(guān)鍵詞：探析微觀；學(xué)科核心素養(yǎng)；化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2017）5–0021–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

既然化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的科學(xué)，便注定了化學(xué)的學(xué)習(xí)絕不能止步于宏觀現(xiàn)象，而應(yīng)能睹著知微，洞悉本質(zhì)。因此在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)宏觀現(xiàn)象探究其微觀本質(zhì)顯得尤為必要。不過在教學(xué)中會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)過程常常會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，并且在短時(shí)間內(nèi)難以取得明顯成效。于是很多的課堂教學(xué)便將其逐漸壓縮、弱化甚至完全取消了，因?yàn)樵诤芏嗳丝磥?，與其將時(shí)間花在這，還不如多做幾道題目。而事實(shí)上，這個(gè)探究微觀的過程實(shí)在是課堂教學(xué)中學(xué)生能力提升、素質(zhì)涵養(yǎng)不可或缺的部分。本文從探析微觀能力的重要性出發(fā)，提出一些有助于提升學(xué)生探析微觀能力的教學(xué)方法。

1 探析微觀有利于學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展

宏觀物質(zhì)充滿了我們的現(xiàn)實(shí)生活，這是人們認(rèn)識(shí)世界的起點(diǎn)。大自然中形形色色的物質(zhì)，撲朔迷離的變化總吸引著人類的眼睛。通過漫長的時(shí)間，人類慢慢熟悉了它們的特性，掌握了其中的部分規(guī)律，并逐漸建立起了各種各樣的微觀模型來對這些特性和規(guī)律進(jìn)行詮釋。這個(gè)過程就是探析微觀的過程，科學(xué)上很多的大匠巨擘以此取得了巨大的成功。比如凱庫勒根據(jù)苯的組成和理化性質(zhì)推測苯的結(jié)構(gòu)模型來解釋苯的宏觀性質(zhì)；貝采里烏斯發(fā)現(xiàn)酒石酸和葡萄酸、雷酸銀和氰酸銀、尿素和氰酸銨具有相同的組成卻具有不同的性質(zhì)，提出了同分異構(gòu)體的概念[1]等等。

引導(dǎo)學(xué)生觀察宏觀物質(zhì)和現(xiàn)象，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生親近自然、親近宏觀物質(zhì)的情感，而且在探析微觀經(jīng)歷中，還能有效提升學(xué)生的觀察能力、歸納能力、抽象思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。這些能力是學(xué)生終身發(fā)展所需要的素養(yǎng)[2]、且適用于多種專業(yè)、職業(yè)，對學(xué)生來說，具有普遍的、長遠(yuǎn)的意義。

2 發(fā)展學(xué)生探析微觀能力的教學(xué)策略

2.1 引導(dǎo)全面、客觀地觀察宏觀現(xiàn)象

觀察是研究的開始，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的各種現(xiàn)象和變化，總能為化學(xué)課堂教學(xué)增色，并有效提高學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。目前的化學(xué)教學(xué)，常將“觀察要具有目的性”異化成選擇性觀察、片面的觀察?？偸且龑?dǎo)學(xué)生觀察與課堂教學(xué)目的直接相關(guān)的一部分，其余被一概略去。如鎂帶的燃燒只關(guān)注發(fā)出耀眼的強(qiáng)光、生成白色的固體，對裊裊升起的白煙、生成的白色固體上有鵝黃色物質(zhì)視而不見；金屬鈉在空氣中燃燒，只觀察到黃色的火焰、淡黃色固體，卻對生成物中夾雜有很多白色固體避而不談等，于是內(nèi)涵豐富的實(shí)驗(yàn)，很多便被flash動(dòng)畫演示所庖代了！

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，其實(shí)并不應(yīng)該規(guī)定主要現(xiàn)象和次要現(xiàn)象，只要學(xué)生對某個(gè)現(xiàn)象存疑或有利于學(xué)生思維的發(fā)展的，那么它就是主要現(xiàn)象。對于現(xiàn)象觀察的恰當(dāng)做法是：讓學(xué)生“保持純凈”的頭腦[3]，不受外來的暗示，全面記錄所觀察到的各種現(xiàn)象，再對各種現(xiàn)象進(jìn)行思考和分析[4]。比如上述鎂帶的燃燒，產(chǎn)生白煙的現(xiàn)象可以提出如下問題讓學(xué)生思考：白煙的主要成分可能是什么？氧化鎂的密度為3.58g·cm-3，是鋼鐵的一半，可為什么白煙還會(huì)裊裊上升？在課堂主要內(nèi)容完成后，對這個(gè)“次要現(xiàn)象”作深入探討，就會(huì)讓學(xué)生對鎂燃燒放熱、熱空氣上升、氧化鎂熔點(diǎn)高，這種條件難以形成大的顆粒，只能形成很細(xì)小的粉末等有深刻的理解和體驗(yàn)。通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象全面的思考和分析，該實(shí)驗(yàn)就會(huì)變得豐滿而有血有肉。從上述討論中也可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)畫演示是不能代替真正的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的。

2.2 增強(qiáng)探究微觀本質(zhì)的意識(shí)

就化學(xué)學(xué)科而言，各種宏觀性質(zhì)或現(xiàn)象背后，總有可以追溯的微觀本質(zhì)。但教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，即使到了高三，也很少有學(xué)生主動(dòng)對所學(xué)到各種性質(zhì)作微觀上的思考，探析微觀的意識(shí)非常單薄。比如閱讀堿金屬的密度表：

大多數(shù)學(xué)生總結(jié)出“堿金屬的密度會(huì)隨著原子序數(shù)的增大而增大”的規(guī)律就滿足了，細(xì)心一點(diǎn)的會(huì)發(fā)現(xiàn)鉀密度反常的現(xiàn)象。但鮮有人會(huì)思考：密度增大的原因是什么？為什么鉀的密度會(huì)反常？有利和不利于鈉密度增大的因素各是什么？金屬鍵的強(qiáng)弱對密度有沒有影響？如何通過計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證等。

這就要求教師在教學(xué)中，不能跟著教材亦步亦趨，而要大膽突破教材，努力引導(dǎo)學(xué)生對教材中的各種宏觀的性質(zhì)和現(xiàn)象進(jìn)行微觀探析，特別在高三年級(jí)一輪復(fù)習(xí)階段尤為如此，努力增加學(xué)生微觀探析的頻率；讓學(xué)生在微觀探析的結(jié)果中找到確定性，從而增強(qiáng)探析微觀的自信和意識(shí)。

2.3 加強(qiáng)對微觀知識(shí)的理解和應(yīng)用

中學(xué)化學(xué)中微觀結(jié)構(gòu)的知識(shí)涉及面很廣，從構(gòu)成物質(zhì)的微粒到微粒間的相互作用，從原子的核外電子排布到分子的空間結(jié)構(gòu)等等，蜻蜓點(diǎn)水式地涵蓋了近現(xiàn)代化學(xué)微觀領(lǐng)域研究的大多數(shù)內(nèi)容。但這些內(nèi)容從教材到練習(xí)甚至課堂教學(xué)，不期然地都出現(xiàn)了“一把鑰匙開一把鎖”的局面，即理論和性質(zhì)，形成了一一對應(yīng)關(guān)系。

例如：如果讓學(xué)生比較NaF和NaCl的熔點(diǎn)，則會(huì)得到一個(gè)令人滿意的回答：氟離子半徑小于氯離子，因而NaF的晶格能大于NaCl的晶格能，所以NaF的熔點(diǎn)大于NaCl的熔點(diǎn)。如果將問題變?yōu)椋撼叵翹aCl的溶解度為36.6g，而NaF的溶解度僅為4.17g，說明可能的原因。很難有學(xué)生從晶格能的角度加以說明，似乎在學(xué)生的頭腦中，晶格能的概念是針對離子化合物的熔點(diǎn)量身定做的。微觀知識(shí)的應(yīng)用方式極為僵化，缺乏靈活性。

其實(shí)微觀結(jié)構(gòu)的知識(shí)常常具有普遍存在的意義，應(yīng)用僵化，是不能充分理解概念的標(biāo)志。教學(xué)中需要不斷地思考，挖掘，在更廣泛的情境中使用相同的微觀知識(shí)，以訓(xùn)練學(xué)生使用知識(shí)的靈活性。比如極性與非極性分子的知識(shí)，可以用于比較物質(zhì)的溶解性大小，熔沸點(diǎn)高低，還可以用于說明不同類型的分子對氣體摩爾體積、對密度的影響；原子半徑大小的知識(shí)不僅可以用于化學(xué)鍵強(qiáng)弱的判斷，還可以用于說明分子間作用力的大小、說明為什么一氧化碳分子配體的時(shí)候總是碳原子做配位原子、說明鹵化銀溶解性的遞變規(guī)律等等。

2.4 豐富學(xué)生的宏觀體驗(yàn)

雖說微觀粒子之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律與宏觀事物常有云泥之別，然而人們建立微觀模型時(shí)，卻總是以宏觀事物為基礎(chǔ)的。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生探析微觀能力的不足，很大程度上對宏觀物質(zhì)的作用方式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律體驗(yàn)不夠深刻。就連一些最基本的模型，學(xué)生可能不能夠表達(dá)出來，理解也不是很真切的。

簡單地如理解金屬鈉的微觀結(jié)構(gòu)及熔化和結(jié)晶過程，也存在很多的問題：大量微粒因?yàn)楸舜酥g存在相互作用力而堆積在一起、這些粒子發(fā)生相對滑動(dòng)依然還能粘聚在一起到底是什么情形？溫度變化對微觀結(jié)構(gòu)有什么影響？為什么運(yùn)動(dòng)速度加快，粒子之間作用力就會(huì)被克服？作用力被克服后粒子由聚合變?yōu)榉稚ⅲ⒘＿\(yùn)動(dòng)速度減慢后，粒子又重新堆積可能是什么情形？如果有直觀的、與之類似的宏觀體驗(yàn)對學(xué)生理解這個(gè)過程無疑是有益的。

對如何讓學(xué)生理解物質(zhì)微觀粒子的種種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，早些年筆者也曾為之困擾。后來參觀老家的全國拋丸機(jī)生產(chǎn)基地，從中獲得了啟發(fā)：用宏觀的大小不同的各種被磁化的鋼丸做道具，通過它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來加強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)，促進(jìn)他們的理解。比如上述過程的理解：（1）觀察一團(tuán)吸附在一起的鋼丸，感受粒子之間的作用力；（2）用力擠壓這團(tuán)鋼丸，使其中的鋼丸發(fā)生相對滑動(dòng)；（3）將這團(tuán)鋼丸放在一只透明的密閉塑料盒中，由慢到快晃動(dòng)塑料盒，直到這些鋼丸完全散開；（4）速度減慢，直至鋼丸重新堆積到一起。

通過這個(gè)方式，學(xué)生很好地理解了鈉的結(jié)構(gòu)和熔化、重新結(jié)晶的過程。在中學(xué)化學(xué)中，強(qiáng)酸制弱酸、物質(zhì)的電離、萃取、離子化合物導(dǎo)電等知識(shí)，都可通過磁化鋼丸設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)來理解。當(dāng)然宏觀現(xiàn)象可以用作微觀結(jié)構(gòu)暗示的還很多，只要教師不斷地收集、思考，恰如其分地應(yīng)用，必然對發(fā)展學(xué)生的探析微觀的能力大有裨益。

2.5 經(jīng)歷探究微觀的過程

素養(yǎng)與人的成長經(jīng)歷密切相關(guān)，雖說個(gè)體即使有了一定的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，也不一定會(huì)形成某種素養(yǎng)，但沒有一定時(shí)間的相應(yīng)經(jīng)歷，則很難形成相關(guān)素養(yǎng)[5]。探析，是根據(jù)宏觀現(xiàn)象，結(jié)合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，通過相似或相關(guān)聯(lián)想、查閱資料、探究分析、形成微觀模型的過程。學(xué)生只有全身心地投入其中，并通過較長時(shí)間的“孵化”，才能算是經(jīng)歷了探析微觀的過程。但在很多的課堂教學(xué)中，這個(gè)過程被壓縮漸而以至于萎縮了。

比如質(zhì)量守恒定律的教學(xué)，通過多種實(shí)驗(yàn)的觀察，學(xué)生體驗(yàn)并歸納出了“化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量”的結(jié)論。接下來的教學(xué)環(huán)節(jié)本該是進(jìn)入探析其微觀本質(zhì)的過程，然而實(shí)際課堂教學(xué)卻是進(jìn)入了“反應(yīng)前后總質(zhì)量不變”這一結(jié)論的大量練習(xí)中。等訓(xùn)練結(jié)束，課堂時(shí)間所剩無幾，而引導(dǎo)學(xué)生思考、猜測、分析等過程完全被忽視了。很多教師此時(shí)總是很直白地展示出水分解的微觀示意圖，然后告知學(xué)生——因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)前后，原子的種類、數(shù)目、質(zhì)量不變，因此質(zhì)量守恒。既沒有引導(dǎo)，也沒有啟發(fā)，更沒有學(xué)生獨(dú)立的思考分析，探析微觀其實(shí)并沒有真正發(fā)生，能力自然也不可能得到真正的提升。

當(dāng)然，探析微觀是一個(gè)過程，當(dāng)前中學(xué)化學(xué)的課堂教學(xué)仍然是知識(shí)、結(jié)果重于一切。在這種背景下，探析微觀的教學(xué)更是雪上加霜。因此，作為一線的教師，需要有一份不為當(dāng)下的評價(jià)方式所動(dòng)，不為一時(shí)的考試成績所左右，始終堅(jiān)守以學(xué)生終身發(fā)展為本的教育底線，并一以貫之地在此基礎(chǔ)上組織自己的課堂教學(xué)，學(xué)生的探析微觀能力、學(xué)生的核心素養(yǎng)才能真正得到發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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