洪茲田 王鋒 陳女婷

摘? ? 要：“變化觀念”著重從物質(zhì)的動態(tài)層面研究化學變化，它貫穿于化學學習的始終。教師應在遵循學生認知發(fā)展規(guī)律的前提下，結(jié)合素養(yǎng)的核心內(nèi)涵和提升的階段性特點，梳理教材的邏輯順序，整體規(guī)劃設(shè)計“變化觀念”的教學。教師可采用直觀形象策略，增強學生的主體情感體驗，促進“變化觀念”的內(nèi)化;引導學生多維分析化學變化的特征和本質(zhì)，使其形成結(jié)構(gòu)化思維;挖掘化學方程式的教學價值，深化學生對“變化觀念”的理解，促使學生形成守恒思想。

關(guān)鍵詞：初中化學;變化觀念;化學變化;教學策略

“變化觀念”從物質(zhì)轉(zhuǎn)化層面對學科思想進行了高度凝練，重點是研究化學變化的條件、規(guī)律、守恒、利用等物質(zhì)的動態(tài)層面的問題。它體現(xiàn)了化學的學科思想和學科特點，貫穿于化學學習的始終。以下，筆者梳理了初中化學“變化觀念”的內(nèi)涵和特點，探索“變化觀念”建構(gòu)的教學策略，為核心素養(yǎng)在初中化學課堂教學中的落地提供借鑒。

一、“變化觀念”的內(nèi)涵解讀

《義務(wù)教育化學課程標準（2011年版）》有關(guān)“變化觀念”的內(nèi)容如下：認識化學變化的基本特征;逐步了解化學反應的本質(zhì);逐步形成“在一定條件下物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化”的觀點;能用轉(zhuǎn)化的觀點看物質(zhì)之間的關(guān)系;能用定量和能量的觀點初步認識化學變化;能說明化學反應中的質(zhì)量關(guān)系并進行簡單計算;能用變化和聯(lián)系的觀點分析常見的化學現(xiàn)象，解釋一些簡單的化學問題?！白兓^念”的內(nèi)涵主要包括化學變化是有條件的、化學變化是守恒的、化學變化是有規(guī)律的、化學變化是可利用的等。

（一）化學變化是有條件的

世界是物質(zhì)的，物質(zhì)的變化無處不在，時時都在發(fā)生。這就要求我們用變化的眼光認識世界，用觀察、實驗的方法獲取宏觀物質(zhì)變化的定性和定量的信息。物質(zhì)的變化是有一定層次的（包括物理變化和化學變化），化學變化的本質(zhì)特征是有新物質(zhì)的生成。化學變化是有條件的，在一定條件下物質(zhì)可以發(fā)生轉(zhuǎn)化，反應條件不同，發(fā)生的變化可能也不同。

（二）化學變化是守恒的

從宏觀角度看，發(fā)生化學變化的特征是有新物質(zhì)的生成。從微觀角度看，發(fā)生化學變化時反應物分子被破壞成原子，原子重新結(jié)合構(gòu)成新的分子，眾多新分子聚集成新物質(zhì)。因此，化學反應前后，從宏觀角度看物質(zhì)種類發(fā)生變化而元素種類不發(fā)生變化，從微觀角度看分子種類發(fā)生變化而原子種類和數(shù)目不發(fā)生變化。

（三）化學變化是有規(guī)律的

物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了物質(zhì)的性質(zhì)和變化。物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)特點構(gòu)成了物質(zhì)變化的內(nèi)因，反應條件構(gòu)成了物質(zhì)變化的外因。內(nèi)因、外因相互作用、相互影響，導致物質(zhì)發(fā)生相應的變化?；瘜W反應在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，且以光、電、熱等形式表現(xiàn)出來。不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中總能量沒有改變，遵循能量守恒定律。質(zhì)量守恒定律是所有化學反應都遵守的基本規(guī)律，也是分析化學反應前后質(zhì)量關(guān)系的理論依據(jù)。物質(zhì)之間的化學反應是按一定質(zhì)量比（或粒子個數(shù)比）進行的，根據(jù)化學方程式計算可獲得化學反應中相關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量。化學反應的規(guī)律還有：酸、堿、鹽反應的規(guī)律;燃燒的反應規(guī)律;化學反應的快慢與物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溫度、催化劑等條件有關(guān)。不同基本反應類型的變化特征和規(guī)律不同，例如：用金屬活動性順序?qū)τ嘘P(guān)的置換反應進行判斷;復分解反應進行的條件是“兩種化合物互相交換成分后，生成的另外兩種化合物中有沉淀或氣體或水”。

（四）化學變化是可利用的

化學反應在生成新物質(zhì)的同時，還伴隨著能量的變化，且以光、電、熱等形式表現(xiàn)出來?；瘜W變化中的物質(zhì)變化和能量變化是可利用的。通過化學變化，人們可以獲得有用物質(zhì)或消除有害物質(zhì)，使物質(zhì)變化朝著對人類更有利的方向發(fā)展，更好地造福人類。同時，能量變化的最常見表現(xiàn)形式為熱量的變化?；瘜W反應可分為放熱反應和吸熱反應。通過化學反應，人們可以儲存或釋放能量。當今社會，人類生產(chǎn)生活中所需要的大部分能量都是通過化學反應產(chǎn)生的。有效利用化學變化中的能量變化作為能量的來源，可以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

二、建構(gòu)“變化觀念”的教學策略

（一）整體設(shè)計，促進“變化觀念”的進階

學科核心素養(yǎng)的達成和觀念的建構(gòu)都不是一蹴而就的，而是一個循序漸進、逐漸深化的過程。教師應在遵循學生認知發(fā)展規(guī)律的前提下，結(jié)合素養(yǎng)的核心內(nèi)涵和提升的階段性特點進行整體規(guī)劃設(shè)計。以“變化觀念”建構(gòu)為例，教師在進行整體規(guī)劃設(shè)計時，應明確“變化觀念”包括哪些內(nèi)容，這些內(nèi)容分布在教材的哪些章節(jié)，該觀念提升的階段性特點（起點、障礙點和延伸點）是什么，教學關(guān)鍵點的突破策略是什么[1]?！白兓^念”貫穿于人教版義務(wù)教育教科書《化學》九年級（以下簡稱“教材”）的絕大部分章節(jié)，其滲透和發(fā)展可分為四個階段。第一階段（從緒論到第四單元），認識化學變化的特征及本質(zhì)，即從宏觀變化入手獲得感性認識，再從微觀角度理解變化本質(zhì)。第二階段（第五單元），認識質(zhì)量守恒定律及化學反應的表示方法，即從定性分析轉(zhuǎn)到定量分析化學變化。第三階段（第六、七單元），認識化學反應的物質(zhì)變化、能量變化及其應用。第四階段（第八、十、十一單元），認識置換反應，酸、堿通性及中和反應，復分解反應及其變化規(guī)律，即從變化的特征轉(zhuǎn)向變化的規(guī)律。教師應整體規(guī)劃設(shè)計教學，促進“變化觀念”的精準化滲透、進階式發(fā)展和高效性達成。

（二）直觀呈現(xiàn)，感受變化的過程

1.利用宏觀模型使變化過程直觀化

物質(zhì)變化的微觀過程較為抽象，教師可利用宏觀模型（如球棍模型、磁性黑板貼等）代替微觀粒子，促進學生對物質(zhì)變化微觀過程及其本質(zhì)的理解。

例如，在探究物質(zhì)的變化時，教師可利用磁性黑板貼的宏觀模型模擬物理變化和化學變化的過程。在模擬物理變化時，用磁性黑板貼模擬分子的整體運動，直觀表現(xiàn)出物理變化過程中分子種類不變而分子間的間隔發(fā)生變化。在模擬化學變化過程時，用磁性黑板貼模擬分子的拆分和原子的組合，讓學生直觀感受化學變化的實質(zhì)。

2.利用角色扮演使變化過程趣味化

由于物質(zhì)變化的微觀過程是看不見、摸不著且較為抽象的，學生普遍感覺枯燥乏味。教師可利用角色扮演（或動畫）模擬物質(zhì)變化的微觀過程，使變化過程趣味化。

例如，在教材下冊第十單元課題2中“中和反應的微觀本質(zhì)”的教學中，筆者讓學生分別扮演Na+、H+、Cl-、OH-（以繪制的微觀模型圖示展現(xiàn)），配合音樂用肢體動作表演NaOH溶液和稀鹽酸發(fā)生中和反應的微觀過程。學生在趣味化的氛圍中主動參與角色扮演，增進了對中和反應的過程、結(jié)果和本質(zhì)的深層次理解。

3.利用實驗現(xiàn)象使變化過程可視化

化學實驗是激發(fā)學生學習化學的興趣和動力的重要手段，也是學生感受和認識物質(zhì)變化的最有效途徑。教師讓學生親自動手操作實驗，并仔細觀察和分析實驗現(xiàn)象，可以讓學生對發(fā)生的物質(zhì)變化和能量變化獲得最直觀的認識。

例如，稀鹽酸與NaOH溶液的中和反應沒有明顯現(xiàn)象，教師可改變實驗手段使學生通過可觀測的現(xiàn)象獲得相應認知。

（1）向溶液中滴加酚酞試液，溶液顏色會發(fā)生變化，這能讓學生感受到化學反應中有新物質(zhì)生成。

（2）改變滴加的酸或堿的量，使溶液顯色不同，可讓學生感受到化學反應中的反應物之間是按照一定比例進行反應的。

（3）讓學生在反應前后觸摸儀器外壁，他們可體驗到化學變化過程中伴隨著能量變化。

（4）用手持技術(shù)（數(shù)字化實驗）的pH傳感器和溫度傳感器，測出混合過程中溶液的pH及溫度變化，可讓學生感受到酸堿溶液在混合過程中的物質(zhì)變化和能量變化[2]。

（三）建構(gòu)“變化觀念”，形成守恒思想

守恒思想是“變化觀念”的重要組成部分。質(zhì)量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一，是守恒思想的支撐。運用學習進階的方法開展教學，可以較好地促進核心概念的建構(gòu)，促進“變化觀念”的形成。

例如，在教材上冊第五單元課題1“質(zhì)量守恒定律”的教學中，筆者以波義耳、羅蒙諾索夫、施塔爾、拉瓦錫四位科學家關(guān)于“化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量變化”的“爭鳴”導入，激發(fā)學生探究化學變化前后物質(zhì)總質(zhì)量變化的興趣。筆者先以學生熟悉的水的電解為例，從微觀領(lǐng)域分析，引導學生用微粒的觀點推測化學變化前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等。然后再讓學生自主設(shè)計實驗，應用定量探究的方法驗證“化學反應前后質(zhì)量守恒”的猜測，引導學生從微觀視角解釋質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)原因。同時，筆者利用宏觀模型展示并模擬分子的拆分和原子的組合，使學生更直觀明了地體驗化學變化的微觀過程及其本質(zhì)。此外，筆者又利用兩個貌似違反質(zhì)量守恒定律的實驗，激發(fā)學生思維的碰撞，幫助學生深化對質(zhì)量守恒定律的理解。需要注意的是，在知識的遷移運用中，教師要利用質(zhì)量守恒定律在定性和定量分析方面的應用，幫助學生進一步體會化學反應前后原子種類、數(shù)目和質(zhì)量“三不變”的觀點。

（四）增強主體情感體驗，內(nèi)化“變化觀念”

1.基于科學探究

以化學實驗為主的科學探究是學習物質(zhì)及其變化的基本方法，也是促進“變化觀念”內(nèi)化的重要途徑。以科學探究為載體的學習活動，可增強學生的主體情感體驗，幫助學生深度認識化學變化的規(guī)律和研究化學變化的思想方法。

例如，在教材下冊第八單元課題3“鐵制品銹蝕條件”的教學中，筆者以科學探究的基本程序為引領(lǐng)，設(shè)計如下學習活動過程。

（1）以問題“鐵制品生銹需要的條件是什么”引導學生查閱相關(guān)資料，明確鐵銹的主要成分，并對鐵制品生銹條件進行猜想假設(shè)。

（2）讓學生自主設(shè)計實驗方案，用家庭生活用品進行家庭實驗探究（提前一周進行），注意收集證據(jù)（含實驗用品、操作方法及現(xiàn)象）。

（3）引導學生從條件控制、現(xiàn)象分析等方面梳理總結(jié)，得出鐵制品生銹條件、防銹措施，拓展延伸“鐵粉用作食品保鮮劑的原理”。

如此，學生在經(jīng)歷了完整的科學探究過程之后，就能學會控制實驗條件進行對比探究，認識鐵制品生銹過程中的物質(zhì)變化及其現(xiàn)象，了解金屬發(fā)生銹蝕的條件，知道防止金屬銹蝕的原理及其應用，從而逐步形成“物質(zhì)是變化的”“化學變化需要一定的條件”“物質(zhì)的變化是可利用的”“物質(zhì)的變化是可控制的”等觀點[3]。

2.基于真實問題

真實而富有價值的問題情境為“變化觀念”的建構(gòu)提供了表現(xiàn)機會。教師在課堂上展示社會新聞、科技前沿、生活經(jīng)驗等與生產(chǎn)、生活實際緊密相關(guān)的各種變化的真實素材，有利于提升學生的參與意識，使其真切地感受發(fā)生的化學變化、特征及應用。

例如，“CaO—Ca（OH）2—CaCO3”（俗稱“鈣三角”）相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的復習教學[4]。

師：用酒精燈灼燒粉筆，如何證明該過程中CaCO3遇高溫分解生成CaO？

生：將灼燒后的粉筆加水靜置，若伴隨放熱現(xiàn)象，即可證明其中含CaO。

師：若CaO量少，則該反應放熱可能不明顯，是否有其他方案？

生：可用酚酞試液檢驗靜置后的上層清液，若清液變紅，證明分解生成CaO。同時，將粉筆研碎放入鹽酸中，將生成的CO2通入靜置后的上層清液。

師：指導學生結(jié)合實驗現(xiàn)象書寫“CaCO3→CO2，Ca（OH）2→CaCO3”的方程式。

如此，學生就能在真實的情境中感受物質(zhì)變化的特征及其相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，進而總結(jié)出轉(zhuǎn)化過程中元素守恒的特點，習得無明顯現(xiàn)象的反應發(fā)生的證明方法。

（五）多維視角分析，形成結(jié)構(gòu)化思維

1.建構(gòu)變化網(wǎng)絡(luò)，深入理解化學變化特征

建構(gòu)物質(zhì)變化網(wǎng)絡(luò)，有利于引導學生從結(jié)構(gòu)化角度深化對化學變化的理解，樹立物質(zhì)間的反應是相互聯(lián)系的觀念。教師可基于元素守恒、反應類型、物質(zhì)類別等視角建構(gòu)物質(zhì)變化特征網(wǎng)絡(luò)圖[5]。

（1）基于元素守恒視角?；瘜W變化前后元素種類不變，因此可圍繞核心元素（如C、O）建構(gòu)物質(zhì)變化的網(wǎng)絡(luò)。

（2）基于反應類型視角。從四大基本反應類型出發(fā)，對所認識的化學變化進行分類。通過判斷反應類型、理解反應條件、比較不同的反應，進一步建構(gòu)物質(zhì)變化的觀念。

（3）基于物質(zhì)類別視角。一是同一類物質(zhì)具有相似的化學性質(zhì)，因此可由典型代表物的研究拓展到類別通性。二是不同類別的物質(zhì)（如單質(zhì)、酸、堿、鹽）間可相互轉(zhuǎn)化。

此外，教師也可視情況，綜合元素守恒、反應類型、物質(zhì)類別等多維視角建構(gòu)物質(zhì)變化網(wǎng)絡(luò)，幫助學生形成結(jié)構(gòu)化思維。例如，以CO2為核心物質(zhì)建構(gòu)碳及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，凸顯“變化觀念”，著眼于物質(zhì)觀的建立與發(fā)展。這可以為后續(xù)從化合價和物質(zhì)分類（即“價—類”二維）、化學反應類型、化學反應中的能量變化、有機物等多種角度，全方位、多層次地對“碳家族”進行梳理和整合作鋪墊。

2.分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)，深刻揭示化學變化本質(zhì)

物質(zhì)是由一定數(shù)目的微粒按一定的空間結(jié)構(gòu)形成的?；瘜W變化的過程是舊結(jié)構(gòu)的破壞（舊鍵斷裂）和新結(jié)構(gòu)的形成（新鍵形成）。物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，物質(zhì)性質(zhì)反映物質(zhì)結(jié)構(gòu)。教師從微觀層面研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，可以幫助學生從本質(zhì)上認識物質(zhì)變化的內(nèi)因，即結(jié)構(gòu)被破壞。同時，教師還要結(jié)合反應條件，即物質(zhì)變化的外因?qū)ζ溥M行具體分析，深刻揭示化學變化的本質(zhì)，幫助學生更全面地認識變化條件、物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)變化，解決“變化觀念”的基本問題。其中，物質(zhì)性質(zhì)即是否變化，物質(zhì)變化又包括變化規(guī)律和變化本質(zhì)，即怎樣變化和為什么變化。

例如，教師引導學生分析原子結(jié)構(gòu)中的核外電子排布情況，學生就能推斷出物質(zhì)發(fā)生化學反應的難易程度及反應進行的方向，也能更好地理解原子按一定的數(shù)量關(guān)系可結(jié)合成為種類繁多的分子的原因，從而對離子化合物和共價化合物產(chǎn)生初步的認識。又如，教師從離子角度分析酸與堿的反應，結(jié)合水的穩(wěn)定性和微觀模型圖示，可幫助學生更好地認識中和反應的本質(zhì)，更深刻地認識酸與堿之間的反應規(guī)律。

（六）挖掘化學方程式的教學價值，深化對“變化觀念”的理解

化學方程式是一種高度凝練的符號化語言，蘊含著豐富的信息，是學生學習化學的通用語言和重要工具。深度挖掘化學方程式的教學功能和教育價值，可以深化學生對“變化觀念”的理解。

化學方程式的教學功能及教育價值包括以下幾個方面。

（1）從宏現(xiàn)的角度看，化學方程式反映了一個客觀的化學反應事實，清楚地表達了反應物、生成物和反應條件。學生在分析反應條件的過程中，既能認識到化學變化的發(fā)生是有條件的，又能認識到反應條件可以影響化學反應的方向及反應進行的速度。由此，學生認識到可以調(diào)控（包括“促進”和“抑制”）化學反應的方向和進行的程度。

（2）從微觀角度看，化學方程式反映了反應物、生成物之間微粒的數(shù)量關(guān)系，它能幫助學生更好地認識化學反應的本質(zhì)。

（3）從質(zhì)量的角度看，化學方程式能反映反應物、生成物之間的質(zhì)量關(guān)系，體現(xiàn)了質(zhì)量守恒定律。根據(jù)反應物、生成物之間的質(zhì)量關(guān)系可進行有關(guān)化學方程式的計算，而控制物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系可達到控制反應進行程度甚至反應進行方向的目的[6]。

總之，要在初中化學階段建構(gòu)“變化觀念”，教師應做到：首先，明確“變化觀念”的核心內(nèi)涵和提升的階段性特點，并在此基礎(chǔ)上進行整體規(guī)劃設(shè)計;其次，利用直觀形象策略，讓學生感受變化過程的具象性;再次，讓學生增強主體情感體驗，并在“變化觀念”的建構(gòu)中形成守恒思想;最后，通過多維視角，引導學生分析化學變化的特征和本質(zhì)，挖掘化學方程式的教學價值，形成結(jié)構(gòu)化思維，深化對“變化觀念”的理解。

參考文獻：

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[2]王鋒.基于促進學生認知發(fā)展的教學案例——“酸和堿的中和反應”教學設(shè)計[J].化學教與學，2014（4）：55-57.

[3][5]陳友樓，張旭東.促進初中學生建構(gòu)物質(zhì)化學變化觀的策略[J].化學教育，2013（12）：50-52.

[4]楊雪，張賢金，吳新建.基于觀念培養(yǎng)的初中化學實驗復習課研究——以“CaCO3、CaO、Ca（OH）2相互轉(zhuǎn)化”為例[J].教學月刊·中學版（教學參考），2017（7/8）：99-103.

[6]王鋒.社會主義核心價值觀學科教育叢書·初中化學學科教育[M].北京：教育科學出版社，2016：24.