初中生化學(xué)微粒觀念形成的教學(xué)策略

楊素紅陸麗萍

（1.江陰市新橋中學(xué) 江蘇江陰 214426 2．江陰市第一初級中學(xué) 江蘇江陰 214400）

初中生化學(xué)微粒觀念形成的教學(xué)策略

楊素紅1陸麗萍2

（1.江陰市新橋中學(xué) 江蘇江陰 214426 2．江陰市第一初級中學(xué) 江蘇江陰 214400）

微粒觀是化學(xué)基本觀念之一，對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識和培養(yǎng)化學(xué)思維具有重要的意義。本文闡述了微粒觀的內(nèi)涵以及初中生發(fā)展微粒觀的現(xiàn)狀，并結(jié)合人教版教材和教學(xué)實踐活動舉例談?wù)劙l(fā)展初中生化學(xué)微粒觀的教學(xué)策略。

初中生 微粒觀 教學(xué)策略

化學(xué)是在分子原子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，因此微觀與宏觀的聯(lián)系是化學(xué)不同于其他科學(xué)最特征的思維方式。建立對微觀世界的想象力是初中化學(xué)教學(xué)不同于其他課程的特點，也是其他課程不能代替的，所以培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀是初中化學(xué)教學(xué)中的重點和難點之一。[1]

引言

1．微粒觀的內(nèi)涵

化學(xué)的微粒觀是基于物理的微觀論而產(chǎn)生的，即物質(zhì)的物理構(gòu)成，最初其主要包括以下內(nèi)容：物質(zhì)都是由分子、原子等基本微粒構(gòu)成的；微粒很小；微粒是永不停息的運動的；微粒間有間隙；微粒間存在著相互作用等。[2]

隨著化學(xué)工作者的深入研究，化學(xué)的微粒觀也在不斷發(fā)展更新。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，化學(xué)的微粒觀的具體內(nèi)容有：物質(zhì)是由原子、分子、離子等層次的微粒構(gòu)成的；構(gòu)成物質(zhì)的微粒很小很小；構(gòu)成物質(zhì)的微粒是運動的，微粒之間是有間隔的，且存在著相互作用；在化學(xué)反應(yīng)中分子發(fā)生變化，而原子不變；原子間通過化學(xué)鍵結(jié)合成分子。初中教材中沒有明確給出化學(xué)鍵的說法，而是以原子間存在相互作用從而形成分子或離子來降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。除此以外，微粒觀包含的其它觀點都需在初中化學(xué)教學(xué)中來形成。[3]

2．微粒觀在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要意義

微粒觀是對化學(xué)基本知識的認(rèn)知觀念，這種觀念不是具體某一面或者某一個點的化學(xué)知識，它是人們基于化學(xué)知識的了解和滲透，而對化學(xué)知識產(chǎn)生的一種認(rèn)知的思維構(gòu)成。對于初中學(xué)生而言，如果能深刻理解化學(xué)知識所包含的微粒的觀念，有助于今后對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，同時能提高學(xué)生的化學(xué)思維方式和思維空間的擴展，從而提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)以及對學(xué)生對世界的認(rèn)知思想有相當(dāng)重要的作用。[4]

3．初中生形成微粒觀的現(xiàn)狀

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們可以輕而易舉地通過電子儀器設(shè)備觀察到微觀世界的活動。化學(xué)工作者將觀察到的微觀粒子及其變化制作成圖片、動畫等多媒體素材直接呈現(xiàn)給初中生，在一定程度上大大降低了學(xué)生理解和想象的難度；同時初中生有著對陌生事物強烈的好奇心和探求欲望，有悖于常理形態(tài)的東西能夠深深吸引住他們，急于了解其中的“內(nèi)幕”；對微觀世界的認(rèn)識擁有較高的興趣。[5]

但是初中生因為空間想象能力和抽象思維能力還不夠成熟，在微粒觀的形成過程中存在一定的困難。康波在《初中化學(xué)教學(xué)中學(xué)生微粒觀的現(xiàn)狀調(diào)查與分析》的研究中發(fā)現(xiàn)，初中生在微粒觀的形成過程中有以下兩個障礙：一是不易完全分清宏觀和微觀之間的區(qū)別和聯(lián)系，比如元素和原子之間的關(guān)系，物質(zhì)擴散和分子不斷運動之間的關(guān)系；二是初中所涉及到的元素化合物知識有限，所以對于微粒之間的作用缺少更多的感性認(rèn)識。[6]

一、促進“微粒觀”形成的教學(xué)策略

對學(xué)生來講，初中化學(xué)“微粒觀”的形成是一個從無到有、循序漸進的建構(gòu)過程：從形成物質(zhì)構(gòu)成的“微粒性”開始，發(fā)展至?xí)摹拔⒘５挠^點”來解釋物質(zhì)物理變化和化學(xué)變化的成因，然后至認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)異同是因為“微觀上粒子結(jié)構(gòu)”的異同等。因此教學(xué)中要依據(jù)初中學(xué)生的認(rèn)知水平，把握初中化學(xué)“微粒觀”教學(xué)內(nèi)容的層次性和階段性；重視通過化學(xué)模型、實證研究、多媒體動畫演示等有效方式促進“微粒觀”的建構(gòu)。

1．類比策略

（1）用宏觀物體類比微觀粒子來突破學(xué)生感知的困境

成為化學(xué)基礎(chǔ)的原子和分子是如此之小，用肉眼直接看是看不見的，即使借助于實驗室里的光學(xué)顯微鏡仍然無法觀察。因此教材中利用學(xué)生可感知的宏觀物體類比微觀粒子來突破學(xué)生感知的困境。

“原子的體積很小。如果將一個原子跟一個乒乓球相比，就相當(dāng)于將一個乒乓球跟地球相比（如圖1）。”

圖1 原子的體積很小

學(xué)生沒有見過原子，想象不出原子到底有多小；可是學(xué)生見過乒乓球，腦海里有乒乓球大小的形象（直徑40mm），學(xué)生也沒見過地球的全貌，但能體會到地球的“大”。以乒乓球和地球比大小來類比原子和乒乓球比大小，讓學(xué)生發(fā)出一陣驚嘆：“原子真小啊！”

原子已經(jīng)很小了，仍然能夠分割為原子核和電子。那么原子核有多小呢？教材中有這么一段文字：“與原子相比，原子核的體積更小，如果把原子比作一個體育場，那么原子核只相當(dāng)于體育場中的一只螞蟻。”體育場和螞蟻兩者學(xué)生都見過，教師不用多說，學(xué)生也能想象出原子核的小。

（2）巧用日常游戲類比分子的形成來降低學(xué)生理解的難度

搭積木和手拉手是學(xué)生在幼年時常玩的游戲，將其與分子的形成巧妙地連接起來，著實能降低學(xué)生理解分子形成的難度。“對于初學(xué)者來說，把分子的構(gòu)建過程設(shè)想為類似于積木搭接的過程，可能更容易從中體會到化學(xué)的思維方法，并感受到其中無限的樂趣。

“有機高分子化合物大部分是由有機小分子化合物聚合而成的。聚乙烯分子是由成千上萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物。”初三的學(xué)生閱讀這段文字并不能在腦海中勾畫出聚乙烯分子的模型，教材中使用兒童手拉手的游戲來類比乙烯分子聚合成聚乙烯分子（如圖2），非常形象有趣。

圖2 聚乙烯分子

微粒是怎樣構(gòu)成物質(zhì)的呢？對于化學(xué)初學(xué)者來說，用化學(xué)語言來解釋他們是聽不懂的，況且也不是一兩句就能解釋清楚的。教材編寫者用類比的方法，配上優(yōu)美的文字，化解了這個難題。“品種繁多的材料，五彩繽紛的花朵、璀璨奪目的寶石和維持生命活動的食品等，不過是不同種類、不同數(shù)量元素的原子按照特定方式搭接而成的。就像浩如煙海的英語單詞是由26個字母所組成，造型奇特的建筑物的基本材料不外乎磚、木、灰、石、鋼材、鋁材、玻璃、塑料等那樣。”

2．實驗實證策略

在初中化學(xué)啟蒙教學(xué)中，讓學(xué)生認(rèn)識到分子的存在和性質(zhì)是教學(xué)的重點和難點。人教版設(shè)計了以下“可視化”實驗來認(rèn)識分子的運動、分子間的間隔。

實驗1：向盛有水的小燒杯中加入少量品紅，靜置，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

此實驗設(shè)計的目的是通過觀察宏觀現(xiàn)象（品紅向水中擴散）來感知微粒（品紅分子）運動。

實驗2：氨在空氣中的擴散

向盛有約40mL蒸餾水的燒杯中加入5～6滴酚酞溶液，攪拌均勻，觀察溶液的顏色。

圖3 氨分子運動

（1）取少量上述溶液置于試管中，向其中慢慢滴加濃氨水，觀察溶液顏色有什么變化。

（2）將裝有酚酞溶液的燒杯標(biāo)記為A，另取一個燒杯標(biāo)記為B，在B中加入約5mL濃氨水。用一個大燒杯罩住A、B兩個小燒杯（如圖3），觀察幾分鐘，有什么現(xiàn)象發(fā)生？這一現(xiàn)象說明了什么？

實驗3：自動吹氣球

為幫助學(xué)生感知分子間的間隔，我們設(shè)計如下趣味實驗-----吹氣球：取干冰于氣球中，封閉氣球口，氣球自動鼓起，通過實驗，激起初中學(xué)生的興趣，由此激發(fā)學(xué)生的思維，通過感受感知到微粒間是有間隔的，繼而理解宏觀上物質(zhì)的三態(tài)變化。

在實證探究過程中，學(xué)生通過動手實驗，觀察到宏觀現(xiàn)象，提升了，逐步形成、建構(gòu)物質(zhì)的“微粒觀”。過程中不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了實驗技能，而且充分體驗到實驗是科學(xué)探究的重要手段。

3．表征策略

表征是認(rèn)知心理學(xué)的一個術(shù)語，通俗地講就是將某一問題采用合適的形式在頭腦中呈現(xiàn)出來。在實際教學(xué)中，一張恰到好處的圖示或模型給學(xué)生的幫助可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于教師千言萬語的講解，往往能收到事半功倍的效果。在人教版的教材中，教材編寫者考慮到學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，運用大量的圖片，形象地揭示了一些概念的內(nèi)涵，同時還將微觀過程顯性化，富有直觀性、趣味性和指導(dǎo)性，對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到啟發(fā)和點撥的作用。

（1）圖像——幫助學(xué)生真正“走進”微觀世界

科學(xué)家用最先進的掃描隧道顯微鏡拍攝到的苯分子和硅原子的照片，呈現(xiàn)了物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使學(xué)生對分子、原子的真實性確信不疑。通過分析移走硅原子構(gòu)成的文字，還能發(fā)現(xiàn)原子和原子之間是有間隙的。

圖4 用掃描隧道顯微鏡獲得的苯分子的圖像

圖5 通過移走硅原子構(gòu)成的文字

為了培養(yǎng)學(xué)生樹立“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)”的觀點，教材插入了金剛石的結(jié)構(gòu)（圖6）和石墨的結(jié)構(gòu)（圖7），幫助學(xué)生直觀地認(rèn)識“由于碳原子的排列方式不同導(dǎo)致金剛石和石墨的物理性質(zhì)有很大的差異”。

圖6 金剛石的結(jié)構(gòu)

圖7 石墨的結(jié)構(gòu)

（2）模型圖——幫助學(xué)生認(rèn)識分子的構(gòu)成

圖8 幾種分子的模型

分子是由原子構(gòu)成的，在學(xué)習(xí)了原子和分子的關(guān)系之后，利用實驗?zāi)Ｐ停寣W(xué)生制作分子結(jié)構(gòu)模型（比例模型或球棍模型）小組間進行展示，如下圖8等，幫助學(xué)生理解不同物質(zhì)是由不同分子構(gòu)成的。

學(xué)習(xí)中，利用模型認(rèn)識物質(zhì)微觀粒子分子的同時，運用符號表征，例如氧分子—O2、氫分子—H2、二氧化碳分子—CO2、氨分子—NH3，運用“宏觀-微觀-符號”三重表征的思維方法進行微粒的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解原子和分子之間的關(guān)系，進一步理解分子的含義，更助于幫助學(xué)生建構(gòu)“物質(zhì)的微粒性”。

（3）示意圖——幫助學(xué)生認(rèn)知微觀粒子的動態(tài)變化

微觀世界的粒子不是靜置的，而是不斷變化的。分子在不斷地運動，原子也在不斷地運動，構(gòu)成原子的質(zhì)子、中子、電子也在不斷地運動。教材中插入了原子的構(gòu)成示意圖、核外電子分層排布示意圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖來描述原子中各粒子的運動。

化學(xué)變化中微粒的變化是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。運用微粒變化示意圖能較好地解決這個問題。綜觀人教版教材上下冊，均有機地插入了很多變化圖示：水分子分解示意圖、氧化汞分子分解示意圖、氫氣與氯氣反應(yīng)的示意圖以及鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)的水中解離圖（圖9）和二者的反應(yīng)示意微觀（圖10）等，教師要指導(dǎo)學(xué)生從原子、分子的角度來分析這些化學(xué)變化，理解化學(xué)反應(yīng)的微觀實質(zhì)。

圖9 HCl和NaOH在水中解離出離子

圖10 氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)示意圖

（4）概念圖——幫助學(xué)生建立微粒間的聯(lián)系

在學(xué)習(xí)物質(zhì)構(gòu)成的奧秘過程中，學(xué)生在很短的時間內(nèi)認(rèn)識了大量的微粒，如分子、原子、離子、原子核、質(zhì)子、中子、電子等。對于初中生來說，要辨析這些微粒間的關(guān)系是很困難的，用文字來描述易使學(xué)生混沌和困惑，此時以概念圖的方式將這些微觀粒子聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生分析、比較綜合，有利于學(xué)生掌握這些粒子的相互聯(lián)系和區(qū)別。

圖11 概念圖 原子、分子、離子、物質(zhì)間的關(guān)系

在人教版“課題2 原子的構(gòu)成”教學(xué)中，我們也嘗試通過學(xué)生自主探究用概念圖對“原子的構(gòu)成”進行描述。學(xué)生通過自主圖式建構(gòu)和交流展示的合作學(xué)習(xí)，加深了對該知識的認(rèn)知。

4．應(yīng)用策略

康波從微粒觀的四個方面（構(gòu)成觀、間隙觀、運動觀、作用觀）展開調(diào)查和訪談發(fā)現(xiàn)，初中生對于微粒觀的認(rèn)知在很大程度上處于簡單記憶的層面，不能夠?qū)⑺私獾降奈⒘Ｓ^的觀點應(yīng)用到實際問題的解決過程中去。教師要從學(xué)生已有的經(jīng)驗出發(fā)，創(chuàng)設(shè)合適的問題情景，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)微粒觀。

山東師范大學(xué)畢華林教授將化學(xué)學(xué)習(xí)分為三種水平：宏觀的、微觀的、符號的。宏觀物質(zhì)以及宏觀現(xiàn)象是學(xué)生認(rèn)知的第一階段，運用微粒觀分析宏觀物質(zhì)以及現(xiàn)象是化學(xué)學(xué)習(xí)的第二階段。在人教版上冊“第三單元 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 課題1 分子和原子”的教學(xué)中，教師從生活和已有化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)中提煉出以下問題：

為什么墻內(nèi)開花墻外可嗅到花香？

濕衣服在陽光下和通風(fēng)處比在陰涼、背風(fēng)處易于晾干。

混合物和純凈物有什么不同？

從分子、原子的角度闡述氧化汞受熱分解的變化。

指導(dǎo)學(xué)生從微粒的角度來解釋上述問題，培養(yǎng)學(xué)生從微粒的觀點來看待物質(zhì)，研究物質(zhì)的變化，逐步發(fā)展學(xué)生的微觀學(xué)習(xí)水平。

結(jié)語

微粒觀是中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)必須樹立的八大基本觀念之一，是化學(xué)認(rèn)知思維的構(gòu)成之一。教師在教學(xué)中要找準(zhǔn)學(xué)生的認(rèn)知起點，發(fā)展的關(guān)鍵點，多種教學(xué)策略綜合運用，才能達到理想的落點。實踐證明，采用類比的策略能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實證實驗的策略能充分滿足學(xué)生探究的欲望，多種圖示表征策略則讓學(xué)生的思維圖示化，微觀顯性化，零散知識系統(tǒng)化，應(yīng)用策略則能使學(xué)生產(chǎn)生一種很強的參與感，從知識到技能，是學(xué)習(xí)的升華。

[1]張永芳．初中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)基本觀念的研究[D]．山東師范大學(xué)，2009

[2]黃 瓊．中學(xué)化學(xué)教學(xué)中學(xué)生物質(zhì)微粒觀的培養(yǎng)[D]．山東師范大學(xué)，2009

[3]辛本春．中學(xué)生化學(xué)基本觀念培養(yǎng)的研究[D]．山東師范大學(xué)，2008

[4]康 波．初中化學(xué)教學(xué)中學(xué)生微粒觀的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[D]．東北師范大學(xué)，2010

[5]化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心．義務(wù)教育教科書（化學(xué)）[M]．人民教育出版社，2012

[6]卓高峰 魏樟慶．高中化學(xué)新課程“微粒觀”的建構(gòu)與教學(xué)策略．化學(xué)教學(xué)參考2016.7

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結(jié)語

電教媒體技術(shù)運用在高校健美操教學(xué)中，起到豐富課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的重要作用。主要通過多媒體設(shè)備音頻視頻對學(xué)生的講解，使學(xué)生更好的掌握、了解健美操。電教媒體技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效的而促進健美操的教學(xué)，拉近學(xué)生與教師之間的距離，規(guī)范學(xué)生的動作，促進健美操的教學(xué)。