關(guān)注化學(xué)“核心素養(yǎng)”構(gòu)建學(xué)生“微粒觀”

吳國(guó)英

（浙江省紹興市高級(jí)中學(xué)）

一、核心素養(yǎng)與微粒觀

新課程改革特別注重觀念的培養(yǎng)，使學(xué)生形成基本的化學(xué)觀念是化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要的教學(xué)目標(biāo)，化學(xué)“微粒觀”是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中的核心觀念。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》修訂過程中，有一種意見認(rèn)為高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)可以用“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”五項(xiàng)內(nèi)容來概括。其中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”指能通過觀察，辨識(shí)一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化的宏觀現(xiàn)象，初步掌握物質(zhì)及其變化的分類方法，并能運(yùn)用符號(hào)表征物質(zhì)及其變化；能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。具體來說，我們把“宏觀辨識(shí)和微觀探析”素養(yǎng)分成4個(gè)水平，見表1。

二、培養(yǎng)學(xué)生的“微粒觀”理論依據(jù)

化學(xué)教學(xué)的過程從本質(zhì)上講是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下的一種特殊的認(rèn)識(shí)過程。盡管它具有自身的特殊性，但從根本上說它是不會(huì)違背人的認(rèn)識(shí)規(guī)律的。辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論認(rèn)為，認(rèn)識(shí)是人腦對(duì)客觀事物的能動(dòng)反映。這種能動(dòng)作用表現(xiàn)為認(rèn)識(shí)上的兩個(gè)“飛躍”，即由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的第一次“飛躍”和由理性認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的第二次“飛躍”。

兩次飛躍的順利進(jìn)行是建立在一個(gè)正確的感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上的。如何才能建立正確的感性認(rèn)識(shí)呢？心理學(xué)家特雷奇勒（Treichler）在1967年曾提出，人們感知客觀世界，從外界獲得的信息，83%通過視覺，11%通過聽覺，2.5%通過觸覺，3.5%通過嗅覺。實(shí)驗(yàn)證明，信息技術(shù)的介入不僅能加速和改善理解，并可以提高信息接受者的興趣和注意力，大大提高學(xué)習(xí)效率，表2、表3列出了心理學(xué)家的一些研究結(jié)果。

表2 人通過視覺和聽覺所獲得知識(shí)比率和注意集中比率

表3 人獲得知識(shí)的記憶保持率

一個(gè)人獲得的信息主要來源于視覺和聽覺，且視、聽綜合將大大提高記憶保持率。通過信息技術(shù)將微觀知識(shí)轉(zhuǎn)化為既能看見又能聽見的信息，這樣多種感官的刺激所獲得的信息比單一感官的刺激要強(qiáng)得多，再通過討論、交流，用自己的語言表達(dá)出來，通過此種方法進(jìn)行微觀知識(shí)的教學(xué)，效果將大大優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)。

三、如何構(gòu)建學(xué)生“微粒觀”

教學(xué)實(shí)踐也表明對(duì)于沒有形成“宏觀—微觀”相互轉(zhuǎn)換的思維方式的學(xué)生會(huì)感到化學(xué)難學(xué)，尤其是高中化學(xué)入門的學(xué)習(xí)更難。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生形成宏觀與微觀相互結(jié)合、相互轉(zhuǎn)換的化學(xué)思維方式，引導(dǎo)學(xué)生用“化學(xué)的眼睛”——“微粒觀”來理解宏觀化學(xué)現(xiàn)象，克服學(xué)習(xí)中的困難，彰顯其重要意義。要解決傳統(tǒng)教學(xué)中微觀知識(shí)教學(xué)的困境，必須將信息技術(shù)與教學(xué)整合，利用生活中一切可利用的資源，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

1.利用模型，使概念呈現(xiàn)形象化

學(xué)生通過老師的講解也許可以記住一些相關(guān)的概念，卻很難在頭腦中有一個(gè)形象的、穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)，也就是無法將這些概念正確地運(yùn)用到生活中去。

2.利用動(dòng)畫，使實(shí)驗(yàn)過程可視化

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，用實(shí)驗(yàn)來解釋很多化學(xué)問題可以起到事半功倍的效果，但是通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看到的是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而中間涉及的實(shí)驗(yàn)原理卻是看不到的。因此，這樣的實(shí)驗(yàn)除了讓學(xué)生感嘆結(jié)果的神奇之外，似乎很難了解具體過程的實(shí)質(zhì)。但是我們可以改變傳統(tǒng)做法，運(yùn)用Flash動(dòng)畫模擬整個(gè)過程。這樣在講解的時(shí)候可以隨時(shí)停在過程的任何時(shí)刻，學(xué)生隨著老師的思路一步步地將過程理解清楚。

3.利用道具，使原理解釋清晰化

化學(xué)原理的教學(xué)一直是難點(diǎn)。學(xué)生記住容易，理解難。比如甲烷的結(jié)構(gòu)是正四面體而非平面結(jié)構(gòu)，學(xué)生不理解，因此容易出錯(cuò)。教師可以用扎在一起的四個(gè)氣球作為道具，四個(gè)氣球無法維持在一個(gè)平面上，這樣學(xué)生馬上就理解了，因?yàn)檫@樣最穩(wěn)定。

四、教學(xué)流程設(shè)計(jì)案例

1.任務(wù)一：同主族元素性質(zhì)的學(xué)習(xí)

［情境一］：蘇教版《必修1》中就有關(guān)于金屬鈉的知識(shí)，金屬鈉是一種非常活潑的金屬，常溫下可以與活潑的非金屬單質(zhì)化合，如氧氣、氯氣。它可以和水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣。

問題1：金屬鉀與金屬鈉相比，金屬性如何？

圖1 金屬鈉、鉀與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖

問題解決：均取綠豆大小的鈉和鉀，分別投入裝有少量水的小燒杯中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，左圖是水和金屬鈉的反應(yīng)，右圖是水和金屬鉀的反應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，學(xué)生得到結(jié)論，金屬鉀比金屬鈉活潑。

構(gòu)建1：同主族物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)具有相似性，金屬性從上到下依次增強(qiáng)。

微觀解釋：因?yàn)榈贗A族的元素最外層都是1個(gè)電子，容易失去電子，體現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性，且從上到下，由于半徑的增大，越來越容易失去電子，體現(xiàn)為金屬性增強(qiáng)。

問題2：預(yù)測(cè)Rb的化學(xué)性質(zhì)？

構(gòu)建2：它是一種比金屬鈉更活潑的金屬，遇水劇烈反應(yīng)，生成氫氣和氫氧化銣。

2.任務(wù)二：氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)

［情境二］2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2屬于四大反應(yīng)中的哪一類？

設(shè)計(jì)意圖：引起學(xué)生認(rèn)知沖突，引入氧化還原反應(yīng)。

問題1：觀察該反應(yīng)的化合價(jià)，有什么特點(diǎn)？

問題解決1：同種元素的化合價(jià)發(fā)生了變化。

問題2：是什么變化引起了化合價(jià)的變化？

微觀解釋：因?yàn)樵摲磻?yīng)存在電子的得失。

問題3：如何驗(yàn)證電子的得失？

電子的定向移動(dòng)形成電流，因此可以通過驗(yàn)證電流來證明存在電子的移動(dòng)。設(shè)計(jì)原電池，用電流計(jì)證明存在電流。讓看不見的電子運(yùn)動(dòng)成為看得到指針偏轉(zhuǎn)。

雖然黑板和粉筆在某些教學(xué)中仍扮演著重要的角色，但信息技術(shù)支撐下的教學(xué)決不能完全沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，特別是微觀知識(shí)的教學(xué)，應(yīng)該有自己的特色。然而，“微粒觀”的形成是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要老師在教學(xué)過程中積極引導(dǎo)，適時(shí)引入微粒觀念，盡可能地將宏觀現(xiàn)象與微觀粒子二者有機(jī)地結(jié)合起來，避免孤立記憶。“微粒觀”揭示了事物本質(zhì)的、深層次的特征與聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)復(fù)雜宏觀知識(shí)的認(rèn)識(shí)變得條理有序，使抽象復(fù)雜的概念定律變得容易理解。促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生，使學(xué)生對(duì)化學(xué)產(chǎn)生興趣，攻克化學(xué)“難教、難學(xué)”的困境，使學(xué)生從“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”轉(zhuǎn)變。

［1］劉前樹.試論化學(xué)核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)［J］.化學(xué)教育，2016（21）:4-8.

［2］陳紹文，吳素娟等.促進(jìn)學(xué)生“微粒觀”建構(gòu)和發(fā)展的探究式教學(xué)研究［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（6）:26-28.