初高中化學(xué)銜接教學(xué)中學(xué)生微粒觀的培養(yǎng)

莫蕙伊

[摘要]微粒觀是化學(xué)基本觀念的重要內(nèi)容，是學(xué)生理解化學(xué)概念、把握化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。在初高中化學(xué)銜接教學(xué)中，教師可通過問題驅(qū)動(dòng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、情境創(chuàng)設(shè)等教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀，提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]微粒觀；銜接教學(xué)；初高中化學(xué)

[中圖分類號(hào)]G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2017）05-0082-02

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》指出：“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)。”新課程標(biāo)準(zhǔn)非常注重學(xué)生化學(xué)觀念的養(yǎng)成，“微粒觀”是重要的化學(xué)觀念之一。“微粒觀”作為一個(gè)重要的化學(xué)基本觀念，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中正確地認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成，理解物質(zhì)的化學(xué)變化，掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，了解化學(xué)符號(hào)和化學(xué)用語的意義等都具有深遠(yuǎn)的影響。在初中化學(xué)學(xué)習(xí)階段，物質(zhì)微粒觀為學(xué)生開辟了一條新的學(xué)習(xí)思路，指出了一種全新的思維方法，而高中化學(xué)則注重對(duì)微粒觀的具體運(yùn)用和思維的提升。因此只有讓學(xué)生切實(shí)建立了“微粒觀”，從微觀視角認(rèn)識(shí)和考察物質(zhì)世界，才能為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道物質(zhì)是由分子、原子、離子等微粒組成的，了解了微粒很小，微粒不是靜止的，微粒間能夠互相作用以及元素符號(hào)、化學(xué)式和化學(xué)方程式等知識(shí)。但這只是對(duì)物質(zhì)的微觀世界有了初步認(rèn)識(shí)。高中化學(xué)會(huì)涉及物質(zhì)的量中微粒的計(jì)算、電解質(zhì)在溶液中存在的形式、離子反應(yīng)中離子的重新結(jié)合、氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移等，這些知識(shí)既是高一化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，又是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。許多學(xué)生由于在初中階段的學(xué)習(xí)中，沒有形成一定的“微粒觀”，所以學(xué)習(xí)高中這部分內(nèi)容時(shí)，會(huì)存在思維障礙，形成知識(shí)盲點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒。因此，如何在初高中化學(xué)銜接教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的微粒觀，為學(xué)生掃除學(xué)習(xí)障礙，是我們?cè)诮虒W(xué)過程中要探討和解決的問題。

二、初中生對(duì)“微粒觀”認(rèn)識(shí)的缺陷

初中化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)就是教會(huì)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識(shí)自然界物質(zhì)的變化，建立起對(duì)宏觀物質(zhì)的微粒性認(rèn)識(shí)，形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)及其變化的科學(xué)認(rèn)識(shí)。初中化學(xué)教學(xué)中物質(zhì)微粒觀的基本要點(diǎn)有：（1）構(gòu)成物質(zhì)的粒子是極其微小的；（2）物質(zhì)是由分子、原子、離子等基本粒子構(gòu)成的；（3）微粒之間存在一定的間隔；（4）微粒處于永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中；（5）微粒之間存在相互作用。

在初中化學(xué)教學(xué)中，對(duì)于物質(zhì)的微觀性認(rèn)識(shí)強(qiáng)調(diào)較多的是前四點(diǎn)，學(xué)生在經(jīng)過學(xué)習(xí)之后，基本都能清楚地記憶“分子運(yùn)動(dòng)論”等相關(guān)微粒知識(shí)，而往往會(huì)忽視“微粒間存在相互作用”這一根本觀點(diǎn)，造成學(xué)生在進(jìn)入高一化學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，雖然學(xué)習(xí)了大量化學(xué)知識(shí)，但卻難從微觀的角度理解并解釋許多宏觀變化和現(xiàn)象的原因。在高中教學(xué)實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的問題：學(xué)生雖然能夠描述許多宏觀變化和現(xiàn)象，但卻不具備相應(yīng)的微觀認(rèn)識(shí)，也就是當(dāng)把微粒知識(shí)運(yùn)用于具體情境時(shí)，學(xué)生就不能全面、科學(xué)地分析出問題的本質(zhì)。這就說明，初中生對(duì)微粒知識(shí)掌握程度還是以識(shí)記為主，沒有真正理解物質(zhì)微粒觀的內(nèi)涵。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)新的情境要運(yùn)用分子、原子、離子的觀點(diǎn)去解釋時(shí)，學(xué)生就不知該從哪些方面回答，也不知道回答的要點(diǎn)是什么。究其原因是，在初三化學(xué)的入門階段，從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來看，學(xué)生只是機(jī)械地記憶這些知識(shí)點(diǎn)，而不是根據(jù)觀察到的現(xiàn)象做出合理的科學(xué)推論。初中生對(duì)“微粒觀”認(rèn)識(shí)的缺陷，必然會(huì)影響到學(xué)生對(duì)高一化學(xué)中物質(zhì)的量、電解質(zhì)、離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等涉及“微粒觀”的內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

三、初高中化學(xué)銜接教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生微粒觀的措施

1.借助問題驅(qū)動(dòng)深化學(xué)生對(duì)微粒知識(shí)的認(rèn)識(shí)

由于中考對(duì)學(xué)生微粒知識(shí)的考查要求比較低，只要求知道構(gòu)成物質(zhì)的微粒是什么，構(gòu)成原子的微粒是什么，看得懂和會(huì)書寫一些微粒的元素符號(hào)或化學(xué)式就可以了。所以，學(xué)生頭腦中的“微粒觀”比較欠缺，尤其到了高中學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”和“離子反應(yīng)”的有關(guān)知識(shí)時(shí)，這種缺陷表現(xiàn)得更加突出。因此，我們?cè)诟咭唤虒W(xué)過程中，若涉及微粒知識(shí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)有層次的問題，幫助學(xué)生回顧初中所學(xué)的一些微粒知識(shí)，并通過問題的解決進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)微粒知識(shí)的理解和掌握，從而為新知識(shí)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。例如，在學(xué)習(xí)“電解質(zhì)”概念時(shí)，在做完氯化鈉溶液、鹽酸、氫氧化鈉溶液和蔗糖溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)后，我們可以設(shè)計(jì)以下問題。

問題1：為什么氯化鈉、氯化氫、氫氧化鈉的水溶液能夠?qū)щ姡崽堑乃芤翰荒軐?dǎo)電？

問題2：氯化鈉、氯化氫、氫氧化鈉和蔗糖在水溶液中是以什么形式存在的？

問題3：溶液導(dǎo)電的條件是什么？

通過對(duì)問題1和問題2的討論和分析，學(xué)生知道溶液能夠?qū)щ姷脑蚴侨芤褐杏锌梢宰杂梢苿?dòng)的離子。氯化鈉溶于水會(huì)變成鈉離子和氯離子，氯化氫溶于水會(huì)變成氫離子和氯離子，氫氧化鈉溶于水會(huì)變成鈉離子和氫氧根離子，所以它們的水溶液可以導(dǎo)電。但是，蔗糖在水溶液中還是蔗糖分子，不會(huì)變成離子，所以其水溶液不能導(dǎo)電。從微觀的角度對(duì)電解質(zhì)導(dǎo)電原因進(jìn)行分析，可讓學(xué)生知道電離的本質(zhì)。接下來解決問題3，通過討論分析學(xué)生可以得出，溶液能導(dǎo)電是因?yàn)槿苡谒奈镔|(zhì)可以電離出離子，從而進(jìn)一步引出“電解質(zhì)”的概念。

2.利用實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生用微粒觀解釋宏觀事實(shí)和現(xiàn)象

在基于物質(zhì)微粒觀培養(yǎng)的教學(xué)中，我們希望學(xué)生的學(xué)習(xí)能在“現(xiàn)象本質(zhì)”“宏觀微觀”的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換中進(jìn)行，在學(xué)習(xí)中始終能把握現(xiàn)象本身和現(xiàn)象之間的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系。當(dāng)學(xué)生頭腦中“現(xiàn)象本質(zhì)”“宏觀微觀”的轉(zhuǎn)換越來越迅速，聯(lián)系、認(rèn)識(shí)、理解宏觀現(xiàn)象的能力越來越強(qiáng)時(shí)，這些轉(zhuǎn)換、聯(lián)系就能不斷地遷移、深化，抽象成孤立于具體知識(shí)之外，又能指導(dǎo)具體知識(shí)學(xué)習(xí)的物質(zhì)微粒觀，達(dá)到我們期望的學(xué)習(xí)目標(biāo)。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過這一系列的實(shí)驗(yàn)探究、問題的推進(jìn)和解決，不僅可以幫助和發(fā)展學(xué)生初步形成研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路，還能加深學(xué)生對(duì)微粒觀的認(rèn)識(shí)，尤其是一些抽象的、難以掌握的化學(xué)知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)。例如，為了幫助學(xué)生更好地理解和建構(gòu)“離子反應(yīng)”的概念，我們可以利用好高中化學(xué)必修1第31頁的實(shí)驗(yàn)2—1的實(shí)驗(yàn)素材。為了讓學(xué)生能觀察到更為明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可以把教材實(shí)驗(yàn)中的硫酸鈉溶液改為硫酸銅溶液。接下來，我們可以設(shè)計(jì)以下教學(xué)片斷。

演示實(shí)驗(yàn)1：向盛有2mL的硫酸銅溶液的試管里加人2mL的氯化鉀溶液。

問題1：硫酸銅溶液中有哪些離子？氯化鉀溶液中有哪些離子？

問題2：把硫酸銅和氯化鉀混合在一起，離子會(huì)重新結(jié)合生成新的物質(zhì)嗎？實(shí)驗(yàn)中的哪些現(xiàn)象可以證明你的想法？

通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)合問題的思考，學(xué)生不難得出，溶液顏色依然為藍(lán)色，觀察不到其他現(xiàn)象，沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，所以這兩物質(zhì)電離出的離子之間并沒有發(fā)生反應(yīng)。

演示實(shí)驗(yàn)2：向盛有2mL的硫酸銅溶液的試管里加入2mL的氯化鋇溶液。

問題1：請(qǐng)分析混合前，硫酸銅和氯化鋇溶液中分別有哪些離子？

問題2：兩種溶液混合后，觀察到什么現(xiàn)象？并從微觀的角度解釋原因。

問題3：離子之間發(fā)生反應(yīng)的條件是什么？

問題4：若離子間能發(fā)生反應(yīng)，你能用符號(hào)表征嗎？

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會(huì)觀察到有沉淀產(chǎn)生，溶液呈藍(lán)色，說明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。我們可以繼續(xù)追問：“那么，是否溶液中的離子都相互反應(yīng)了呢？沉淀是什么物質(zhì)？”通過教師的問題提示，學(xué)生可以分析得出：溶液呈藍(lán)色，說明溶液中的銅離子沒有參加反應(yīng)，參加反應(yīng)的是鋇離子和硫酸根離子，生成硫酸鋇沉淀。這時(shí)，我們便能自然地引入“離子反應(yīng)”的概念，完成“現(xiàn)象本質(zhì)”“宏觀微觀”的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。接下來，分析反應(yīng)實(shí)質(zhì)，寫出離子方程式，完成“微觀符號(hào)”的轉(zhuǎn)化。

3.創(chuàng)設(shè)物質(zhì)微粒觀形成的情境，培養(yǎng)微觀意識(shí)

由于學(xué)生缺乏社會(huì)生產(chǎn)生活經(jīng)驗(yàn)，在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中，只會(huì)一味地記憶知識(shí)，在遇到實(shí)際問題時(shí)不能提取出有效的知識(shí)解決問題，不能運(yùn)用微粒知識(shí)解決問題，這也是學(xué)生物質(zhì)微粒觀培養(yǎng)和發(fā)展過程中遇到的問題之一。在基于物質(zhì)微粒觀培養(yǎng)的教學(xué)中，我們希望通過情境教學(xué)，能讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)微粒知識(shí)的目的，培養(yǎng)微觀意識(shí)，認(rèn)識(shí)到微粒知識(shí)可以用于解決哪些實(shí)際問題，自己原有的關(guān)于微粒的認(rèn)識(shí)存在哪些偏差，面對(duì)實(shí)際問題的時(shí)候如何能動(dòng)地運(yùn)用微粒知識(shí)解決問題。只有在真實(shí)的情境中，結(jié)合自身已有的認(rèn)識(shí)，通過多重感知，學(xué)生才能將抽象、陌生的知識(shí)內(nèi)化為觀念，讓新的知識(shí)在頭腦中動(dòng)態(tài)生成。

例如“物質(zhì)的量”的概念教學(xué)，“物質(zhì)的量”屬于"32具性”概念，是宏觀與微觀聯(lián)系的橋梁，在化學(xué)計(jì)算中處于核心地位。“物質(zhì)的量”對(duì)學(xué)生來說是一個(gè)陌生、抽象的概念，讓學(xué)生生硬地記憶物質(zhì)的量的定義、機(jī)械地背誦公式是毫無意義的。我們要讓學(xué)生真正地理解物質(zhì)的量是搭建宏觀與微觀的橋梁，運(yùn)用好物質(zhì)的量可以簡化我們的運(yùn)算。此時(shí)，我們可以創(chuàng)設(shè)情境幫助學(xué)生理解“物質(zhì)的量”的含義。如讓學(xué)生思考：“一滴水中大約含有十五億億個(gè)水分子，你可以用什么辦法得出這杯水所含的水分子數(shù)？”學(xué)生已經(jīng)具備一定的微粒知識(shí)，可以頓悟出，個(gè)體微小而數(shù)量又非常巨大時(shí)，單純的計(jì)量數(shù)目就顯得很不方便，而且失去實(shí)際的意義。這時(shí)微粒個(gè)數(shù)的多少就需要用一個(gè)適當(dāng)?shù)牧咳プ鳛榛鶞?zhǔn)。但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)該如何確定呢？接下來，教師提供信息：給出“物質(zhì)的量”的概念，即一定量物質(zhì)中含有的一定數(shù)目粒子集體的多少的基準(zhǔn)為1 mol。看到1 mol，學(xué)生此時(shí)會(huì)聯(lián)想到生活中的一打、一箱等集合的計(jì)數(shù)方式。“一打”的具體數(shù)量是12個(gè)，讓學(xué)生猜測(cè)1 mol的具體數(shù)量是多少，從而引出阿伏加德羅常數(shù)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得出1 mol含有的微粒數(shù)目是6.02×10²³個(gè)，我們把這個(gè)數(shù)稱之為“阿伏加德羅常數(shù)N^”。這個(gè)情境不僅能幫助學(xué)生理解定義，還可以幫助學(xué)生將這個(gè)物理量所蘊(yùn)含的“化零為整”的思想運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中。在教學(xué)中，我們應(yīng)注意運(yùn)用各類情境，使學(xué)生在運(yùn)用微粒知識(shí)的過程中感受微粒知識(shí)的重要性，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用微粒知識(shí)、培養(yǎng)微觀意識(shí)的自覺性。

總之，學(xué)生化學(xué)基本觀念的培養(yǎng)是新一輪化學(xué)課程改革的重要目標(biāo)。微粒觀是化學(xué)基本觀念的重要內(nèi)容，是學(xué)生理解化學(xué)概念、把握化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。在初高中化學(xué)銜接教學(xué)中，教師可以通過問題驅(qū)動(dòng)，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活或生產(chǎn)實(shí)例，創(chuàng)設(shè)情境等教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)微粒觀，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，更好地從思維層面建構(gòu)化學(xué)知識(shí)，促使學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力得到更進(jìn)一步的發(fā)展，提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)“弱電解質(zhì)的電離平衡”“化學(xué)平衡”“鹽類的水解”以及有機(jī)化合物等高中教材中有關(guān)微粒知識(shí)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯 羅艷）