“宏微”素養(yǎng)下核心知識(shí)與關(guān)鍵能力的教學(xué)策略

張少青

廈門市第九中學(xué)，福建 廈門 361004

“宏微”素養(yǎng)下核心知識(shí)與關(guān)鍵能力的教學(xué)策略

張少青

廈門市第九中學(xué)，福建 廈門 361004

“宏微”素養(yǎng)下的教學(xué)，利用實(shí)證素材是基礎(chǔ)，形成結(jié)構(gòu)化的核心知識(shí)是根本，發(fā)展思維能力是關(guān)鍵，培養(yǎng)必備品格是目標(biāo)。

宏微結(jié)合；核心知識(shí)；關(guān)鍵能力；教學(xué)策略

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)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)、變化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其特征是從微觀層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)?！昂晡⒔Y(jié)合”素養(yǎng)目標(biāo)包含能從不同層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性，并對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類；能從元素和原子、分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成化學(xué)基本觀念。能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、利用實(shí)證素材是基礎(chǔ)

“宏微結(jié)合”的核心知識(shí)包括分子、原子、離子、元素等抽象性的基本概念?！叭绾巫寣W(xué)生從宏觀進(jìn)入微觀，幫助學(xué)生建立微粒觀”、“如何引領(lǐng)學(xué)生從微觀視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)和變化”一直是教學(xué)中的難點(diǎn)。利用微觀圖片、分子模型、數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)和化學(xué)史資料等證據(jù)素材，有效幫助學(xué)生形成認(rèn)識(shí)思路。

認(rèn)識(shí)微粒的存在。展示用掃描隧道顯微鏡拍攝的各種分子、原子圖片，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)氧氣、水、二氧化碳等物質(zhì)是由分子構(gòu)成的；常見的金屬和稀有氣體是由原子構(gòu)成的；氯化鈉等化合物是由離子構(gòu)成的。把微粒具體化，讓學(xué)生相信分子、原子、離子的真實(shí)存在，這是建立微粒觀的前提。

認(rèn)識(shí)微粒的基本性質(zhì)。1滴水中含有1.67×1021個(gè)水分子，通過(guò)計(jì)算，假設(shè)每人每天吃5000粒米，1.67×1021粒米可供全世界人吃多少年？讓學(xué)生體會(huì)到分子的不一般“微小”。通過(guò)觀察、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：品紅在熱水和冷水中擴(kuò)散的比較、濃鹽酸和濃氨水相互接近時(shí)的“管中生煙”現(xiàn)象，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)微粒運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。通過(guò)兩支注射器中分別裝入10mL空氣和10mL水，然后用手推壓，比較體積變化情況，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)微粒間隔的特點(diǎn)。

為進(jìn)一步幫助學(xué)生形成認(rèn)識(shí)思路，將化學(xué)史融入課堂教學(xué)。通過(guò)講述道爾頓、湯姆生、盧瑟福等科學(xué)家相繼探索原子構(gòu)成的故事，讓學(xué)生感知電子、質(zhì)子、中子的存在以及它們的特征，內(nèi)化原子構(gòu)成的知識(shí)；還能充分領(lǐng)略科學(xué)家運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、模型等方法認(rèn)識(shí)微觀世界，激發(fā)學(xué)生的情感和思維同步。

二、形成結(jié)構(gòu)化的核心知識(shí)是根本

（一）核心知識(shí)的功能價(jià)值

“宏微結(jié)合”主題教學(xué)對(duì)學(xué)生有兩大發(fā)展點(diǎn)：一是幫助學(xué)生建立微粒觀；二是從微觀角度描述、認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類，解釋物質(zhì)變化和性質(zhì)。

分子概念的功能價(jià)值主要有：對(duì)物質(zhì)以及對(duì)物質(zhì)分類、變化、性質(zhì)的認(rèn)識(shí)從宏觀水平發(fā)展到微觀水平，使學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)到分子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，還能基于微觀視角解釋一些宏觀現(xiàn)象。

原子概念的功能價(jià)值主要有：一是豐富了對(duì)構(gòu)成物質(zhì)微粒的認(rèn)識(shí)，即有些物質(zhì)是由原子直接構(gòu)成的，有些物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子則是由原子構(gòu)成的；二是對(duì)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的認(rèn)識(shí)從宏觀發(fā)展到微觀的原子重新組合，解釋不同分子間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；三是通過(guò)原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，發(fā)展了學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，還為元素概念的本質(zhì)理解創(chuàng)造條件。

元素概念的功能價(jià)值主要有：一是發(fā)展了對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，即從元素角度看物質(zhì)的組成，找到不同物質(zhì)之間的異同之處，區(qū)分單質(zhì)和化合物；二是發(fā)展了對(duì)變化的認(rèn)識(shí)，即從元素角度看化學(xué)反應(yīng)，建立物質(zhì)轉(zhuǎn)化之間的聯(lián)系，轉(zhuǎn)化過(guò)程中元素種類不發(fā)生變化，這對(duì)于設(shè)計(jì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑有重要意義。

（二）整體設(shè)計(jì)，形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)

內(nèi)容線問(wèn)題線設(shè)計(jì)意圖

圖1 “宏微”素養(yǎng)下的知識(shí)結(jié)構(gòu)化

利用核心知識(shí)的功能價(jià)值，首先，集中處理分子、原子、元素等核心概念，幫助學(xué)生從宏觀到微觀建立對(duì)物質(zhì)的整體性認(rèn)識(shí)；其次，是物質(zhì)分類教學(xué)，幫助學(xué)生建立分子與物質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即分子不變、物質(zhì)不變的觀點(diǎn)，為學(xué)生基于分子認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化與性質(zhì)奠定基礎(chǔ)；最后，原子結(jié)構(gòu)與離子教學(xué)，幫助學(xué)生基于微觀認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)，搭建了對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)從組成、構(gòu)成、分類、變化與性質(zhì)的認(rèn)識(shí)發(fā)展脈絡(luò)[1]。

三、發(fā)展思維能力是關(guān)鍵

基于化學(xué)學(xué)科本質(zhì)及“宏微”素養(yǎng)培養(yǎng)要求，將發(fā)展思維能力要素確定為模型思維能力、符號(hào)表征能力、遷移應(yīng)用能力、定量化能力。

（一）模型思維能力

模型思維能力是指學(xué)生運(yùn)用模型描述分子、原子等研究對(duì)象，解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)變化與規(guī)律，并能建構(gòu)模型解釋自己理解的能力。

模型思維有助于學(xué)生搭建宏觀到微觀的橋梁。比如，在《分子和原子》的學(xué)習(xí)中提供了一些分子（N2、H2、NH3）模型圖，引導(dǎo)學(xué)生解讀模型中顯性和隱性信息：①物質(zhì)與分子的對(duì)應(yīng)關(guān)系？②分子與原子的關(guān)聯(lián)？③如果一個(gè)容器中裝有這3種分子，那么容器內(nèi)的物質(zhì)是純凈物還是混合物？什么情況下容器內(nèi)的物質(zhì)是純凈物、單質(zhì)、化合物？④如果把氫分子變成氨分子，需要增加什么微粒？反應(yīng)前后變和不變的各是什么？通過(guò)模型思維，使學(xué)生在宏觀、微觀、模型三者之間構(gòu)建聯(lián)系，增進(jìn)對(duì)物質(zhì)類別及其變化的理解力,促進(jìn)微粒觀的形成。

（二）符號(hào)表征能力

符號(hào)表征能力是指學(xué)生在理解化學(xué)符號(hào)涵義（宏觀、微觀、量的關(guān)系等）的基礎(chǔ)上，能夠利用化學(xué)符號(hào)表達(dá)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律，進(jìn)行思考和推理以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

符號(hào)表征有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維在宏觀和微觀之間轉(zhuǎn)換。比如分子、原子的教學(xué)，當(dāng)學(xué)生觀察電解水實(shí)驗(yàn)后，設(shè)計(jì)如下學(xué)習(xí)活動(dòng)：①用文字表達(dá)式表示這個(gè)化學(xué)反應(yīng)；②分別畫出構(gòu)成水、氫氣、氧氣的分子示意圖；③利用示意圖表達(dá)水分子變成氫分子和氧分子的過(guò)程（或用磁扣在黑板上模擬）；④用化學(xué)式表示變化過(guò)程：2H2O=2H2+O2（提示增加條件等）；⑤討論：該表達(dá)式可以表達(dá)哪些涵義。這樣的活動(dòng)有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的宏觀、符號(hào)、微觀三重表征整合在一起，建立聯(lián)系，使學(xué)生切實(shí)體驗(yàn)到符號(hào)表征的“妙處”，內(nèi)化為自己的思維方式，對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)的理解以及關(guān)鍵能力的形成具有實(shí)踐意義。

（三）遷移應(yīng)用能力

在概念形成過(guò)程中，生活經(jīng)驗(yàn)常提供支持，再把概念應(yīng)用到學(xué)生相對(duì)熟悉的活動(dòng)情景中，容易引起學(xué)生更多關(guān)注和主動(dòng)遷移，使所學(xué)概念進(jìn)一步鞏固、理解，促使概念不斷豐富和發(fā)展。比如，當(dāng)學(xué)完物質(zhì)組成和構(gòu)成的核心概念后，設(shè)計(jì)如下活動(dòng)：如何從對(duì)分子、原子、元素概念的理解來(lái)實(shí)現(xiàn)氧氣的制備，實(shí)現(xiàn)氧氣制備的變化途徑是什么？要解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生不僅要進(jìn)行分子、原子、元素概念基本理解的遷移，還要把對(duì)它們的認(rèn)識(shí)與物質(zhì)種類和變化作系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。如只有含氧元素的物質(zhì)才能用于制備氧氣。如果其中含有氧分子，只需采用物理變化的途徑得到氧氣（工業(yè)制取氧氣）；如果是含有氧原子的化合物，就必須使用化學(xué)變化的途徑得到氧氣。圍繞“元素觀”設(shè)計(jì)引導(dǎo)性問(wèn)題及多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思維，在活動(dòng)中提升學(xué)生核心知識(shí)的遷移應(yīng)用能力。

（四）定量化能力

定量化能力是指學(xué)生依據(jù)化學(xué)知識(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)手段解決物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化中“量”的問(wèn)題的能力?！跋鄬?duì)原子質(zhì)量”、“相對(duì)分子質(zhì)量”、計(jì)算“化合物中各元素的質(zhì)量比”、分析“某元素在物質(zhì)總質(zhì)量中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”等內(nèi)容，都是定量研究物質(zhì)組成的知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生從量的方面來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的規(guī)律，感悟化學(xué)計(jì)算是化學(xué)研究的重要基礎(chǔ)。但是，解決計(jì)算問(wèn)題并非是單純的數(shù)學(xué)運(yùn)算，而是在綜合理解化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用計(jì)量手段解決問(wèn)題。因此，在進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮如何引導(dǎo)學(xué)生從已有的化學(xué)知識(shí)出發(fā)，通過(guò)解題思路分析和解題策略訓(xùn)練，使學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中增進(jìn)對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。

四、培養(yǎng)必備品格是目標(biāo)

“若失品格，一切皆失”。教育要讓教育者養(yǎng)成“健全的人格”，使人得到全面發(fā)展。在主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的過(guò)程中，體驗(yàn)、感悟，形成化學(xué)的基本觀念，理解科學(xué)的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)價(jià)值，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任和科學(xué)精神。例如，通過(guò)分子和原子的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)對(duì)“世界是物質(zhì)的”、“物質(zhì)是變化的”等辯證唯物主義觀點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，初步建立科學(xué)的物質(zhì)觀；通過(guò)原子結(jié)構(gòu)的研究歷史，感悟科學(xué)探究的過(guò)程與方法，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的曲折過(guò)程，體會(huì)科學(xué)家求真務(wù)實(shí)、勤于思考、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。通過(guò)閱讀張青蓮教授為相對(duì)原子質(zhì)量的測(cè)定做出的突出貢獻(xiàn)，激發(fā)愛國(guó)主義情感，體會(huì)化學(xué)定量研究的重要性。通過(guò)了解中科院移走硅原子形成“中國(guó)”兩個(gè)字，感受中國(guó)的科技水平，培養(yǎng)民族自豪感與自信心。

[1]羅濱.初中化學(xué)教學(xué)關(guān)鍵問(wèn)題指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2015.

張少青（1971-），女，福建漳浦人，中學(xué)一級(jí)教師，廈門市市級(jí)骨干教師。研究方向：中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)研究。

張華偉）