幫助學生有序地初步構建微粒觀——以“分子和原子”課堂教學為例

魏少興（廣東省東莞市寮步鎮香市中學　廣東東莞　523400）

幫助學生有序地初步構建微粒觀——以“分子和原子”課堂教學為例

魏少興
（廣東省東莞市寮步鎮香市中學廣東東莞523400）

摘要：微粒觀是義務教育階段要求學生構建的基本觀念之一。在化學教學的啟蒙階段，應該有序地引導學生初步完成微粒觀的建立，以幫助學生能用微粒的觀點去看待化學現象和解決化學問題。文章通過教學實例，論述如何有序地幫助學生初步構建微粒觀。

關鍵詞：有序；初步構建；微粒觀；課堂教學

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0023-03G633．8

文獻標識碼：B

《義務教育化學課程標準》在課程目標和內容標準中指出：通過義務教育階段的化學課程學習，學生要初步認識物質的微觀構成。［1］初中階段的化學學習是啟蒙性的、基礎性的，形成物質的微粒觀對于學生理解和解釋宏觀的事實與現象、理解化學反應的實質、了解化學符號的意義等方面具有重要的意義。微粒觀的主要內容包括：物質都是由分子、原子、離子等基本微粒構成的；微粒很??；微粒是不斷運動的；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”是學生從宏觀學習走向微觀學習的開始，是微粒觀學習的開端。然而初中學生因為空間想象能力、抽象思維還不夠成熟，對分子、原子等這些微觀粒子的學習往往感覺到困難。筆者認為，學生學習微觀粒子的知識，可以通過教師循序漸進地引導，有序地建構微粒觀。下面結合自己的教學實踐，以“分子和原子”的課堂教學為例，闡述如何有序地幫助學生初步構建微粒觀。

一、利用觸覺體驗，幫助學生感知微觀粒子的存在

新課程標準提出了體驗性目標要求，強調了學生的自主體驗。真正有效的學習是學習者用自己的心智去感受、體驗，從而把一個陌生的、外在的、與己無關的對象，變為認知的、可以交流的、甚至是融于心智的感悟。［2］進入微觀粒子的學習，首先應該讓學生知道微觀粒子是真實存在的，這是微粒觀建構的第一步。在真正學習“分子”和“原子”時，如果只用一句話告訴學生“分子和原子是真實存在的”，那么學生的認識只會膚淺，被迫接受。也有教師用問題來引導學生進行認識，教材中也呈現兩幅插圖，告訴學生粒子的存在。但筆者認為，作為微粒觀建構的開端、奠定基礎的重要環節，應該讓學生親身感知微粒是真實存在的。能夠通過觸覺感知到微粒的存在，這樣給學生的留下的印象與感悟是告知或插圖所無法比擬的。

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

感知是基礎，是后續認識的前提。簡單的兩個體驗活動，讓學生親身感受到微粒是真實存在的，微粒觀意識在學生頭腦中初步形成。學生在進一步學習微粒性質的時候，能根據自己的感知對粒子進行想象及認識，有助于微粒觀的建構。

二、利用化學實驗，幫助學生認識微觀粒子的性質

人的認知過程是從感性認識到理性認識，從感知的基礎上升到抽象的一個認知過程。分子、原子屬于抽象的、肉眼看不見的微觀世界，借助化學實驗幫助學生獲得一些直觀認識，能降低學生理解微觀世界的難度。在感知微觀粒子真實存在的基礎上，筆者通過實驗讓學生進一步認識微觀粒子的性質。

教材中主要介紹了分子的三個性質：分子的質量和體積都很小，分子在不斷運動，分子間有間隔。由于條件的局限，“分子的質量和體積都很小”我們只能夠以數字對比的形式呈現給學生。“分子在不斷運動”和“分子間有間隔”兩個性質，筆者采用了以下實驗一與實驗二對此兩個性質進行了驗證。

實驗一分子在不斷運動

實驗二分子間有間隔

實驗一把教材中裝有酚酞的小燒杯換成滴有酚酞的“棉花樹”，在提高實驗趣味性的同時，通過小百花由下至上逐漸變紅，學生能更直觀地認識到分子在不斷運動。實驗二在一支注射器內抽入空氣，用手抵住注射器頂端，然后將注射器活塞用力向內推。空氣可以壓縮，說明分子間有間隔。

化學實驗教學的直觀性起著其他教學方法不可替代的作用。在實驗過程中，學生必須要經過一系列復雜的思維活動才能得到正確的處理結果，從而培養了學生的認知能力，使學生從感性認識上升到理性認識。

三、利用微粒模型，幫助學生了解微觀粒子的構成

認識了微觀粒子的性質，學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，學生很難在腦海中建立關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成，讓分子和原子從不可視變為“可視”。

模型可以是規范的球棍模型、比例模型，也可以用磁鐵或卡紙自制的模型，或尋找其他合適的替代品。在教學中，我用不同顏色的卡紙制作了幾種原子，并在卡紙上標示出原子的元素符號，再用原子拼成分子模型，展示在學生面前。

師：同學們，看看老師手中的模型，這是一個氧分子，老師是怎么拼出氧分子的呢？

生：兩個橙色球連在一起。

師：橙色的球是什么呢？

生：氧原子。

師：所以氧分子是由什么構成的呢？

生：氧分子是由氧原子構成的。

師：老師呈現的是1個氧分子，1個氧分子中有多少個氧原子呢？

生：2個。

師：所以1個氧分子由多少個氧原子構成？

生：1個氧分子由2個氧原子構成。

師：同學們再看看這個二氧化碳分子的模型，它是一個黑色球與兩個橙色球連在一起，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。因為二氧化碳的化學符號為CO2，1個C，2個O，模型中就是一個黑色球、兩個橙色球，所以黑色球代表碳原子，橙色球代表氧原子。

師：也就是說1個二氧化碳分子由什么構成呢？

生：1個二氧化碳分子由1個碳原子和2個氧原子構成。

制作分子模型，不僅讓學生建構了分子是由原子構成的微粒觀，它還給學生起了一個示范作用。在后續學習中，學生可以發揮自己的創意，尋找合適的物質拼出分子和原子模型，用于解釋化學變化、物理變化、化學反應的實質等。這樣，學生都能參與進來，在自己的動手活動中進行學習，不但培養了學生自主學習的能力，且在不知不覺中將學生帶入了奇妙的微觀世界，親身領會微粒觀的深層涵義。

四、利用動畫模擬，幫助學生理解化學變化過程中的微觀實質

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

在學習化學反應實質時，將氧化汞分子的分解過程制作成動畫（下圖1），學生可以清晰地看到氧化汞分子分解的過程。用兩個大小、顏色不同的球分別表示汞原子和氧原子，兩個大小不同的球挨在一起表示一個氧化汞分子。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成汞這種物質，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畫截屏示意圖

這樣，學生既理解分子由原子構成，又理解了化學變化的實質是原子的重新組合，而原子本身并沒有變化，也理解了原子是化學變化中的最小粒子。通過計算機動畫把微觀世界宏觀化、形象化，幫助學生成功地建構了微粒觀的概念。

五、“宏觀—微觀—符號”有機結合，潛移默化

“宏觀、微觀、符號”三重表征是體現化學學科特征的思維方式，能增進學生對化學知識的理解。［3］教材從本課題開始引導學生從宏觀、微觀、符號三者相結合的視角認識物質。教材中呈現了兩幅插圖（下圖2、圖3），給出物質的微觀構成示意圖和反應的微觀表達式，下方結合符號表達式，引導學生在感知宏觀實驗現象的基礎上想象分子和原子在化學變化中的行為，并以符號形式表達。

圖2　氧化汞分子分解示意圖

圖3　氫氣與氯氣反應的示意圖

在本課題的教學中并不涉及符號表達式的學習，但從本節課開始，可以慢慢引導學生以宏觀現象為載體，想象微觀反應的實質，再用符號表達式表達，也就是從宏觀到微觀、從微觀到符號、從宏觀到符號的有機結合。這種思維在學生微粒觀的建構中是潛移默化的，它在促進學生對微觀概念的深層理解、發展學生思維能力等方面起到了積極的推動作用。隨著學生對大量事物三重表征的學習及學生思維能力和想象能力的發展，通過教學，學生可在沒有具體可觀察事物的宏觀表征時，直接形成對事物的微觀表征和符號表征，這樣學生對事物的認識和理解也更加深刻了。

六、結語

對于剛接觸化學的初中學生來說，關于化學宏觀事實的學習相對容易，對于微觀和符號的學習較為困難。因此，將學生最為熟悉的物質及變化作為載體，借助教學手段，幫助學生實現從宏觀認識向微觀認識的過渡。形成“物質的微粒觀”對于學生理解和解釋宏觀的事實和現象，理解化學反應的實質，了解化學符號的意義等方面具有重要的意義。“微粒觀”的學習是一個循序漸進的過程，我們在教學中要使“微粒觀”的具體內容以層層深入的方式被學生所理解，進而使學生逐漸建立起從微粒角度看物質及其變化的意識和能力。

參考文獻

［1］宋心琦．初等化學中的基本概念［J］．化學教學，2011，（12）：3－6

［2］蔡文聯，饒志明，張金含．在化學新課程中培養學生元認知能力的教學策略研究［J］．化學教育，2010，（7）：18－20，27

［3］畢華林，黃婕，亓英麗．化學學習中“宏觀－微觀－符號”三重表征的研究［J］．化學教育，2005，（5）：51－54

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