關(guān)勁梅

【摘 要】本文從微觀辨識(shí)與微觀探析的角度出發(fā)，論述培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)的方法，提出從基礎(chǔ)知識(shí)開始落實(shí)，讓學(xué)生明確宏觀與微觀之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，小心求證，以此形成端正的態(tài)度;給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)踐機(jī)會(huì)，營(yíng)造好化學(xué)學(xué)習(xí)氛圍。

【關(guān)鍵詞】宏觀辨識(shí) 微觀探析 化學(xué)核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）09B-0075-02

在高中化學(xué)階段，教師需要培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析能力，即面對(duì)各種物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)，教師不僅要引領(lǐng)學(xué)生觀察其表面宏觀現(xiàn)象，而且要從其微觀本質(zhì)深度探究，更加深刻地掌握化學(xué)原理。但是學(xué)生只有具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才能做好從現(xiàn)象到本質(zhì)、從性質(zhì)到結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。因此教師要營(yíng)造好的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想、驗(yàn)證，并為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)踐機(jī)會(huì)。如何在教學(xué)中做好宏觀辨識(shí)與微觀探析，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)呢？本文筆者將從下面三個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

一、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，引導(dǎo)轉(zhuǎn)化

（一）從現(xiàn)象到本質(zhì)，建構(gòu)體系。教學(xué)課堂上經(jīng)常做一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但一切化學(xué)反應(yīng)展示在學(xué)生面前的只有宏觀現(xiàn)象。然而僅僅掌握現(xiàn)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，教師要引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看微觀本質(zhì)，通過(guò)微觀分析更好地理解化學(xué)反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，從而建構(gòu)化學(xué)知識(shí)體系。

例如，在教授高中化學(xué)必修一“氧化還原反應(yīng)”這一節(jié)時(shí)，筆者先向同學(xué)們展示這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：Na 與 Cl2 點(diǎn)燃，請(qǐng)同學(xué)們告訴筆者你看到了什么現(xiàn)象？“產(chǎn)生了大量的白煙?！苯又P者告訴學(xué)生白煙就是反應(yīng)生成的 NaCl2，大家一起列出化學(xué)方程式：2Na+Cl2=2NaCl（點(diǎn)燃條件，反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量白煙）。既然這是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，自然存在氧化劑和還原劑，我們已知發(fā)生反應(yīng)時(shí)氧化劑得到電子被還原，還原劑失去電子化合價(jià)升高，被氧化。在這個(gè)方程式中標(biāo)出各個(gè)元素的化合價(jià)，觀察其前后變化，就可以看出 Na 是還原劑，Cl2 是氧化劑。從微觀上來(lái)講，化合價(jià)變化的本質(zhì)是電子的得失，鈉原子最外層只有一個(gè)電子，容易失去，氯原子得到一個(gè)電子成了氯離子。最后進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的習(xí)題訓(xùn)練加以鞏固。

不同的化學(xué)物質(zhì)相遇會(huì)發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，學(xué)生若是僅僅從表面現(xiàn)象觀察或者記憶難度非常大，因此要學(xué)會(huì)分析其本質(zhì)。從本質(zhì)上理解這些瑣碎的化學(xué)反應(yīng)，按照一定的規(guī)律歸類，在腦海中構(gòu)建化學(xué)知識(shí)體系。

（二）從性質(zhì)到結(jié)構(gòu)，循序漸進(jìn)。每種物質(zhì)都有其獨(dú)特的物理以及化學(xué)性質(zhì)，且其微觀結(jié)構(gòu)也各不相同，那么性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間是否存在一定的聯(lián)系呢？教師帶領(lǐng)學(xué)生逐步分析，循序漸進(jìn)，從最基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)分析以夯實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)，通過(guò)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)掌握其中的連接關(guān)系，以利于今后更深層次的探究。

例如，在講授高中化學(xué)選修三“晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”這一章節(jié)時(shí)，如何區(qū)別晶體與非晶體呢？從概念出發(fā)就是區(qū)別是否具有規(guī)則的幾何外形，但單憑肉眼是無(wú)法觀察到的，因此我們需要借助多媒體工具觀察物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比學(xué)生可以直觀看到，構(gòu)成晶體的粒子在三維空間內(nèi)呈現(xiàn)周期性的有序排列，而正是由于這種規(guī)則的結(jié)構(gòu)使得晶體具有自范性、固定的熔點(diǎn)、各向異性等特點(diǎn)。由于狀態(tài)的不同，晶體的熔沸點(diǎn)也不盡相同。對(duì)于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的物質(zhì)而言，固態(tài)分子之間的距離更短，彼此之間的吸引力最大，因此要想破壞這種結(jié)構(gòu)需要的外力就更大，熔沸點(diǎn)最高;液體熔沸點(diǎn)居中;氣體的熔沸點(diǎn)最低。

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)。學(xué)生跟隨老師的步伐剖析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，找出一定的規(guī)律，今后若遇到相似的結(jié)構(gòu)時(shí)那就可以推理出一定的規(guī)律。這便是夯實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)的過(guò)程，學(xué)生知道基本物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，分析化學(xué)反應(yīng)時(shí)從結(jié)構(gòu)變化出發(fā)，有事半功倍的效果。

二、鼓勵(lì)猜想驗(yàn)證，形成態(tài)度

（一）發(fā)現(xiàn)生活問題，提出猜想。如何培養(yǎng)學(xué)生宏觀與微觀結(jié)合分析的習(xí)慣呢？經(jīng)過(guò)初中階段化學(xué)基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)學(xué)生已經(jīng)有了一定的了解，對(duì)自己身邊的現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生更加濃厚的興趣。因此筆者鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)身邊的生活問題，根據(jù)已有的知識(shí)做出合理的微觀猜想，形成態(tài)度。

例如，在教授高中化學(xué)選修四“鹽類的水解”這一章節(jié)時(shí)，筆者問，大家是否能猜測(cè)一下各種鹽類水解之后得到溶液的酸堿性呢？剛開始筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生都在隨意猜測(cè)，毫無(wú)根據(jù)，甚至根據(jù)鹽類的名稱來(lái)猜測(cè)，這使得給出結(jié)論的正確率大大降低。因此筆者要求他們給出答案時(shí)要加以解釋，為什么你認(rèn)為它是酸性或者堿性？這時(shí)有一位同學(xué)這樣猜測(cè)：“筆者認(rèn)為 Na2CO3 水解以后得到的溶液是堿性的，因?yàn)樵诩抑形业母改附?jīng)常會(huì)用熱的純堿溶液來(lái)清洗油污，洗得很干凈。去年我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)油脂能夠在堿性溶液中溶解，因此我認(rèn)為水解后溶液呈堿性。”這樣的猜想就具有了實(shí)際現(xiàn)實(shí)依據(jù)，可以作為參考。其他學(xué)生也要像這位同學(xué)一樣根據(jù)身邊的情況合理推測(cè)，這樣的猜想才有意義，也值得我們加以驗(yàn)證。

顯然學(xué)生對(duì)自己身邊事物的關(guān)注度和興趣度都會(huì)更高，因此當(dāng)學(xué)生看到一些現(xiàn)象時(shí)教師不要直接告訴他們其中的反應(yīng)原理，而是進(jìn)行一定的鼓勵(lì)和引導(dǎo)，誘導(dǎo)學(xué)生大膽猜想其中的奧秘。當(dāng)然，這樣的猜想需得有前期知識(shí)儲(chǔ)備作為鋪墊，有所依據(jù)才能有所進(jìn)步。

（二）自主探究實(shí)驗(yàn)，推測(cè)驗(yàn)證。學(xué)生提出猜想問題就解決了嗎？當(dāng)然還需要進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生的猜想都是基于已有的知識(shí)，教師要引導(dǎo)他們自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究驗(yàn)證，以事實(shí)來(lái)證明自己的猜想是否正確。這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)用到許多化學(xué)試劑，教師需要嚴(yán)格監(jiān)督，保證學(xué)生的安全。

例如，在教授高中化學(xué)選修四“原電池”這一節(jié)時(shí)，當(dāng)我們已知原電池的構(gòu)成有必要的三個(gè)要素：電極材料由活動(dòng)性不同的金屬或者金屬與其他導(dǎo)電材料組成;兩電極浸泡在電解質(zhì)溶液中;兩電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路。學(xué)生提出水果中的果酸是一種電解質(zhì)，在容易獲取的金屬物質(zhì)中鋅片的活動(dòng)性較強(qiáng)，容易失去電子，可以將其作為電源的負(fù)極;銅片的活動(dòng)性較弱，可以作為電源的正極，我們是否可以做一個(gè)“水果電池”呢？筆者為他們準(zhǔn)備好銅片和鋅片、檸檬、LED 燈、導(dǎo)線，分成不同的小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生先將檸檬切開插入銅片和鋅片，再用導(dǎo)線連接 LED 燈，多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)燈會(huì)發(fā)光，驗(yàn)證了水果中的果酸確實(shí)可以作為電解質(zhì)，水果電池也是真正可行的。

大膽猜想，小心求證，這才是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)宏觀微觀之間關(guān)系的正確方式。宏觀的現(xiàn)象可以直觀地看到，但微觀的結(jié)構(gòu)變化、反應(yīng)原理需要學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生保持著這樣由微觀驗(yàn)證宏觀、宏觀推測(cè)微觀的態(tài)度，培養(yǎng)好化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)一定的學(xué)習(xí)能力。

三、創(chuàng)設(shè)實(shí)踐機(jī)會(huì)，營(yíng)造氛圍

（一）放，發(fā)現(xiàn)并解決疑問。教師切勿過(guò)于干涉學(xué)生思維，只有盡量放手，給學(xué)生自由的探究空間，才能真正培養(yǎng)他們善于發(fā)現(xiàn)身邊的問題以及嘗試解決身邊問題的能力。根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)設(shè)有效的實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在真實(shí)情景中發(fā)現(xiàn)問題，通過(guò)對(duì)事物表征的觀察深入挖掘本質(zhì)，解決問題。

例如，在講授高中化學(xué)選修三“共價(jià)鍵”這一節(jié)時(shí)，為什么氫離子與別的元素在一起時(shí)顯負(fù)價(jià)，氫氣分子不顯電性呢？學(xué)生猜測(cè)氫離子在與別的離子結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，比如 HCl ，氫原子最外層有 1 個(gè)電子，氯原子最外層有 7 個(gè)電子，氫離子將最外層的 1 個(gè)電子給了氯離子使其達(dá)到最外層 8 個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。但又遇到另一個(gè)問題：如果這樣那么氫離子外面將沒有電子。但氫離子和氯離子都需要 1 個(gè)電子以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此它們應(yīng)該是共用一個(gè)電子，這樣的電子被稱為共用電子對(duì)。為什么 H2 中的離子相對(duì)不顯電性，HCl 中的離子一個(gè)顯正電性一個(gè)顯負(fù)電性呢？是因?yàn)楣灿秒娮訉?duì)的偏移。相同的元素我們可以理解為吸引力相同，形成非極性共價(jià)鍵，不同的元素之間形成極性共價(jià)鍵。

在解決問題的過(guò)程中教師引導(dǎo)學(xué)生從宏觀和微觀兩個(gè)角度進(jìn)行分析，從微觀模型出發(fā)解釋宏觀現(xiàn)象，從表象觀察反應(yīng)過(guò)程，從物質(zhì)本質(zhì)變化究其根本，極大提高學(xué)生的化學(xué)能力，使知識(shí)儲(chǔ)備更加豐厚堅(jiān)實(shí)。

（二）扶，實(shí)現(xiàn)并體驗(yàn)成功。高中階段的學(xué)生雖然已經(jīng)具備了一定的化學(xué)基礎(chǔ)，但是要讓他們獨(dú)立完成復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然存在困難，這時(shí)教師需要適時(shí)給予幫扶。使其在成功的喜悅里得到更加真切的感受，對(duì)物質(zhì)的變化、反應(yīng)過(guò)程掌握得更加透徹，更加建立起長(zhǎng)期學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和信心。

例如，在教授高中化學(xué)必修二“化學(xué)反應(yīng)的速率和限度”這一節(jié)時(shí)，影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些呢？筆者先播放了一段多媒體視頻：同溫同壓下，同濃度的 HCl 和 CH3COOH 與 Mg 的反應(yīng)，其反應(yīng)的快慢不同，學(xué)生從氣泡產(chǎn)生的速率很快感知到反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響反應(yīng)速率的內(nèi)因。接著分析外因，有學(xué)生提出溫度應(yīng)該會(huì)影響反應(yīng)的速率，并想要用過(guò)氧化氫在不同溫度下的分解來(lái)證明。于是筆者為他準(zhǔn)備需要的實(shí)驗(yàn)素材，請(qǐng)他到講臺(tái)上親自動(dòng)手證明溫度越高反應(yīng)速率越快的猜想。之后其余同學(xué)紛紛舉手表達(dá)自己的觀點(diǎn)：催化劑的有無(wú)、物質(zhì)的濃度、環(huán)境的壓強(qiáng)、表面積等。針對(duì)各種觀點(diǎn)，筆者都會(huì)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，當(dāng)不便做實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者也會(huì)利用多媒體 flash 軟件進(jìn)行三維立體操作，讓學(xué)生通過(guò)成功的操作使記憶更加深刻。

學(xué)生自主參加實(shí)踐，在教師的幫助下不斷摸索嘗試出解決問題的辦法，體會(huì)到成功的喜悅與自豪，使其對(duì)學(xué)好化學(xué)更有信心。在這個(gè)過(guò)程中更學(xué)到一些探究的手段和技巧，當(dāng)他們今后面臨同樣的問題時(shí)能像老師那樣雙管齊下，宏觀微觀結(jié)合分析，少走不必要的彎路。

總而言之，宏觀辨識(shí)與微觀探析能力是每一個(gè)學(xué)習(xí)化學(xué)的高中生必不可少的能力，更是學(xué)科核心素養(yǎng)之一。學(xué)生不僅要從宏觀整體角度而且要從微觀角度分析物質(zhì)及其變化，只有這樣雙管齊下才能將化學(xué)真正學(xué)好。

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（責(zé)編 盧建龍）