謝如俊

摘要：對于“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”教學(xué)，提出“用變換的角度看世界”的教學(xué)思路，具體提出4點教學(xué)建議：一是突出宏觀現(xiàn)象與微粒性質(zhì)辯證關(guān)系教學(xué);二是強化宏觀物質(zhì)、微觀粒子、符號及微觀模型的對應(yīng)教學(xué);三是從宏觀上辨識物質(zhì)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(xué)史教學(xué)，滲透科學(xué)精神與社會擔當，巧妙歸納。

關(guān)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(gòu)成物質(zhì)的基本微?！笔菧贪婢拍昙壔瘜W(xué)第3章第1節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，它涉及：微粒的性質(zhì)、分子、原子、離子等教學(xué)內(nèi)容，[1]具體一點有物質(zhì)是由哪些微：粒構(gòu)成的;每一種微粒有哪些重要的性質(zhì);分子、原子、離子之間的區(qū)別與聯(lián)系;原子的結(jié)構(gòu);物質(zhì)的變化類型與物質(zhì)的類別從微觀角度的判斷等等。學(xué)生在學(xué)習(xí)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(chǎn)生理解的障礙;其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)這一部分知識時，“三聯(lián)”即：聯(lián)系、聯(lián)想與關(guān)聯(lián)的較少，宏觀與微觀、符號之間無法建立聯(lián)系，知識出現(xiàn)斷層現(xiàn)象;再次，由宏觀推出微粒的性質(zhì)及由微粒的性質(zhì)去理解宏觀的現(xiàn)象及結(jié)論的能力較弱，還常以宏觀、感性的理由去解釋宏觀的現(xiàn)象?；诖?，在教學(xué)時，針對這一部分知識相對較多，學(xué)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(wǎng)絡(luò)，在教學(xué)的實踐過程中，提出“用變換的角度看世界”教學(xué)思路，引導(dǎo)學(xué)生善于變換思維方式，多種表征方式認識物質(zhì)與研究物質(zhì)。下面就這一部分的教學(xué)提幾點建議，以便在教學(xué)時幫助學(xué)生突破理解的障礙，化解理解的難點。

一、突出宏觀現(xiàn)象與微粒性質(zhì)辯證關(guān)系教學(xué)，學(xué)會從宏觀現(xiàn)象推測微粒性質(zhì)，由微粒性質(zhì)理解與解釋宏觀現(xiàn)象，建立兩者的辯證關(guān)系。

宏觀現(xiàn)象與微粒性質(zhì)之間建立聯(lián)系，有助于學(xué)生從現(xiàn)象與本質(zhì)兩個層面學(xué)習(xí)化學(xué)知識，使學(xué)得的知識更為扎實。在教學(xué)時發(fā)現(xiàn)學(xué)生對宏觀現(xiàn)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(zhì)原因。教學(xué)時應(yīng)突出宏觀現(xiàn)象與微粒性質(zhì)兩者的辯證關(guān)系教學(xué)，幫助學(xué)生建立合理的思維模式。

首先，教學(xué)時應(yīng)突出關(guān)聯(lián)教學(xué)，通過典型實驗的操作，指導(dǎo)學(xué)生比較、分析，正確描述其宏觀現(xiàn)象，再指導(dǎo)學(xué)生通過宏觀現(xiàn)象去推測微粒具有的性質(zhì)，反過來，由微粒的性質(zhì)啟發(fā)學(xué)生理解宏觀現(xiàn)象與結(jié)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(jié)論，在教學(xué)過程中應(yīng)首先引導(dǎo)學(xué)生得出宏觀現(xiàn)象：酚酞試液變紅，由此現(xiàn)象幫助學(xué)生分析濃氨水與酚酞試液并沒有接觸，由結(jié)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(gòu)成氨水的微粒不斷運動的結(jié)果，由此得出了“微粒是不斷運動的”這個結(jié)論;同時，在教學(xué)時還可引導(dǎo)學(xué)生從“微粒是不斷運動的”這個微粒的性質(zhì)理解宏觀現(xiàn)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(jié)論。教學(xué)過程中首先通過實驗操作，引導(dǎo)學(xué)生描述實驗現(xiàn)象：兩液體混合時，總體積減少，再由宏觀現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生作出合理的推測，此時可通過比喻幫助學(xué)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(xué)生認知。反過來，教者再由微粒所具有這種性質(zhì)出發(fā)，理解總體積減小的宏觀現(xiàn)象，幫助學(xué)生樹立宏觀現(xiàn)象與微粒性質(zhì)之間的辯證關(guān)系。

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

再次，引導(dǎo)學(xué)生運用此思維的模式解決有關(guān)實際問題。教學(xué)時設(shè)置有效問題，讓學(xué)生通過討論、交流、聯(lián)系等方式，運用模式解決問題，從中鞏固已學(xué)的相關(guān)知識及解決問題的思維模式。例如，在教學(xué)中可設(shè)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(xué)生在原來認知基礎(chǔ)上，更深入地思考，微粒的運動與溫度的關(guān)系，這樣的思考關(guān)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(xué)生學(xué)會辨析與反思，尋找到現(xiàn)象與原因之間不能形成邏輯關(guān)系的本質(zhì)，有些宏觀現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)微粒的性質(zhì)。通過實際問題的解決，幫助學(xué)生深化了對此思維模式的理解，完成了知識的內(nèi)化，形成解決問題的技能與智慧。

二、強化宏觀物質(zhì)、微觀粒子、符號及微觀模型的對應(yīng)教學(xué)，形成它們之間有效轉(zhuǎn)換，建立學(xué)習(xí)化學(xué)物質(zhì)多重表征的方式。

化學(xué)的研究對象是物質(zhì)，教學(xué)的基本任務(wù)是幫助學(xué)生正確、全面地認識物質(zhì)。[2]對于物質(zhì)的宏觀特征，較為感性，學(xué)生理解較為容易，而學(xué)生在學(xué)習(xí)微觀粒子及符號時，總出現(xiàn)張冠李戴，符號寫錯的現(xiàn)象，本質(zhì)根源，沒有建立它們之間的聯(lián)系，對應(yīng)教學(xué)還很弱，在進行分子教學(xué)時，可強化對應(yīng)教學(xué)，使學(xué)生形成宏觀物質(zhì)、微觀粒子、符號及微觀模型之間有效轉(zhuǎn)換。

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

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

再次，由于微粒是看不見與摸不著的，帶來了學(xué)生在學(xué)習(xí)時的困難，為了幫助學(xué)生理解，教者強調(diào)運用模型的方式幫助學(xué)習(xí)，教學(xué)中出示常見的分子模型，結(jié)合模型講解分子的構(gòu)成，進一步幫助學(xué)生理解宏觀性質(zhì)的不同主要體現(xiàn)在微觀粒子的不同。

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

接下來，幫助學(xué)生梳理，形成宏觀物質(zhì)、微觀粒子、符號及模型的關(guān)系圖，構(gòu)建它們的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系結(jié)構(gòu)圖（圖5）。在構(gòu)建時，向同學(xué)們闡述它們之間的邏輯關(guān)系，宏觀物質(zhì)與微觀粒子是構(gòu)成與被構(gòu)成的關(guān)系，宏觀物質(zhì)的組成及微觀粒子的構(gòu)成在化學(xué)學(xué)習(xí)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(guān)系是雙向的，采用互聯(lián)的學(xué)習(xí)方式展開，由此及彼，由彼及此地展開“三聯(lián)”學(xué)習(xí)活動。向?qū)W生講述用這樣的方式學(xué)習(xí)物質(zhì)更深刻、更全面，學(xué)習(xí)物質(zhì)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?qū)W生講述宏觀物質(zhì)的性質(zhì)的差異關(guān)鍵可從微觀粒子的構(gòu)成的不同找到原因，建立邏輯關(guān)系，使有意義學(xué)習(xí)落到實處。

最后，學(xué)以致用，設(shè)置問題幫助學(xué)生鞏固多重表征的學(xué)習(xí)方式，加強不同表征方式之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，強化不同表征方式的邏輯聯(lián)系。

問題：過氧化氫和水都是由兩種元素組成的，但二者化學(xué)性質(zhì)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(zhì)不同的原因是不同。

物質(zhì)的宏觀表征，包括物質(zhì)的組成元素、宏觀性質(zhì)及變化，問題要求學(xué)生分析出宏觀性質(zhì)不同的本質(zhì)原因，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用微觀的表征、符號表征及模型表征加以理解，找到性質(zhì)不同的真正原因。從符號及模型理解，分析出分子的構(gòu)成是不同的，導(dǎo)致宏觀性質(zhì)的差異。

三、從宏觀上辨識物質(zhì)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(jié)合的方式全面認識物質(zhì)的分類及變化。

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

首先，宏觀辨識，利用問題驅(qū)動，讓學(xué)生帶著問題思考從宏觀角度對物質(zhì)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(zhì)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(xué)變化？

下列屬于物理變化的是;屬于化學(xué)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(xué)的知識，引導(dǎo)學(xué)生宏觀角度理解物質(zhì)的分類與變化，進一步明確宏觀辨識物質(zhì)分類與變化的標準。

其次，微觀探析，設(shè)置兩個問題，利用模型展開教學(xué)。

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(xué)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(xiàn)物質(zhì)變化與分類教學(xué)過程中微粒的行為。問題1教學(xué)時指導(dǎo)學(xué)生通過組合磁性分子模型達到解決問題的目的。氫氣，學(xué)生拼湊的只有1種分子模型，而氧氣與臭氧混合，學(xué)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(xué)時引導(dǎo)學(xué)生在黑板上利用水分子模型的移動、拆缷與重組，完成化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)活動，讓學(xué)生從宏微兩個角度認識物質(zhì)的變化與分類，使認知更具有深刻性。

四、利用科學(xué)史教學(xué)，滲透科學(xué)精神與社會擔當，巧妙歸納，探究原子結(jié)構(gòu)，完善知識結(jié)構(gòu)。

對于原子結(jié)構(gòu)的教學(xué)，這是很好的滲透科學(xué)精神與社會擔當?shù)暮脵C會，對于微粒的發(fā)現(xiàn)與由來的介紹，會使同學(xué)們對科學(xué)家的科學(xué)精神有更深的領(lǐng)悟，情感得以進一步升華，學(xué)生充滿對科學(xué)家人格的敬重。利用科學(xué)史的教學(xué)是對學(xué)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(xué)時教者應(yīng)用富有激情的語言感染學(xué)生，“同學(xué)們，對于微觀世界的探究，科學(xué)前行的腳步其實一直都沒有停止，從遠古的哲學(xué)猜想到當代的眼見為實，經(jīng)歷了2500多年！”繼而利用多媒體展示科學(xué)家與微粒發(fā)現(xiàn)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(xué)者就提出物質(zhì)由“原子”構(gòu)成，而原子學(xué)說與分子學(xué)說的提出具有劃時代的意義，讓化學(xué)從一門分支學(xué)科成為一門獨立的學(xué)科。湯姆生發(fā)現(xiàn)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(xué)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(xué)生盧瑟福所否定，他成功地發(fā)現(xiàn)了原子核，繼而他還發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，盧瑟福的學(xué)生查德威爾又成功地發(fā)現(xiàn)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(xué)是不斷發(fā)展的，科學(xué)結(jié)論不斷完善的，科學(xué)結(jié)論的得出是一個不斷修正的過程。歷史回放讓學(xué)生在回味故事中，豐富了微粒的知識。

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

參考文獻

[1]王祖浩，等.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（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(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版集團，2011.

[3]張丙香，畢華林.化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J].中國教育學(xué)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(xué)核心素養(yǎng)構(gòu)建的啟示[J].化學(xué)教學(xué)，2016（7）：3-7.