初中化學微粒觀建構的有效策略

摘要： 微粒觀是化學基本觀念的重要組成部分，也是化學基本觀念中最基礎的部分。為幫助學生認識豐富多彩的物質微觀世界，引導他們理解、建構微粒觀，課堂教學中從解釋生活現象、分析教材文本、拆分微粒模型、依托實驗探究、實施角色扮演等8個方面進行了探索，促進學生微粒觀的形成和建構。

關鍵詞： 微粒觀; 教學策略; 初中化學教學

文章編號： 1005-6629（2019）2-0031-05??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻標識碼： B

世界萬物都是由分子、原子、離子等基本粒子構成的。“用微粒的眼光看世界”，能夠使學生深刻理解化學現象的本質，讓他們從五彩繽紛的宏觀世界步入充滿神奇色彩的微觀世界。課堂教學中我們創新教學思路、精選教學方法、優化教學策略，化說教為感知、化抽象為具體、化枯燥為有趣，多途徑、多渠道、多方法幫助學生有效建構物質的微粒觀。

1? 透過生活現象，揭示問題本質，建構“微粒觀”

化學源于生活又高于生活，生活中蘊含著許多化學知識與原理?；瘜W教學要從生活經驗、自然現象中選擇素材，引導學生學會觀察、善于發現、勤于思考，通過對日常生活現象的分析建構微粒觀。

日常生活中學生大都有這樣的體驗： 把少量砂糖放到水里，砂糖逐漸“消失”，而水卻變甜了;雨后初晴的夏日，路邊的斑斑水漬一會兒就消失得無影無蹤了;百花盛開季節，陣陣花香，沁人心脾……這些現象學生司空見慣，往往熟視無睹，停留在對宏觀現象的描述層面，不認識其中蘊含的化學原理，只知道是什么，不知道為什么，沒有認識現象的本質。

教學中教師應充分利用這些素材，引導學生思考其中蘊含的化學原理，透過現象認識本質： 物質是由分子等微觀粒子構成的，微觀粒子是不斷運動的;微粒間有一定的間隔，微粒間的間隔隨溫度、壓強的改變而發生變化。透過日常生活現象的分析，認識問題的本質，幫助學生初步形成物質的微粒觀。

學生初步建構微粒觀后，往往還不能準確地運用微粒觀解釋有關現象。例如，有的學生認為用壺燒水時，水燒開后壺蓋被頂開，這是因為水分子體積變大，引起水的體積膨脹，壺蓋被頂開;有的學生以為“春天柳絮飛揚，夏天槐花飄香，秋天落葉繽紛，冬天雪花飄飄”都說明分子是不斷運動的。這說明學生對微粒觀的學習還存在一定的認識誤區，教師要引導學生進一步思考，幫助學生分析錯誤的原因，尋求修正錯誤的路徑，糾正學生的錯誤認識。

2? 閱讀教材文本，提取數字信息，建構“微粒觀”

科學家長期研究證實，物質是由分子（原子）等微觀粒子構成的。不同物質的分子都是很小很小的微觀粒子，它們小得你看不見、摸不著，不能用天平來稱量。如，1個水分子的質量只有3×10-26kg，體積只有3×10-23cm3，在1cm3的小小容器里，竟可容納得下約3×1022個水分子。一般來說，1cm3的水有20滴，假設你每秒鐘可以數4個水分子，每天24小時不停地數，1滴水里的水分子也要讓你數上1萬3千多億年[1]！

原子也是構成物質的一種基本粒子。原子的體積也很小，1個氧原子的直徑大約為1.48×10-10m，如果把氧原子緊密地排成1.48cm長的一列，大約需要1億個原子。如果將氫原子與直徑為1cm的小球相比，相當于將一個蘋果與地球相比[2]。

原子是看不見、摸不著的，原子的質量非常小，例如：

一個氧原子的質量是： 0.00000000000000000000000002657kg即2.66×10-26kg

一個碳原子的質量是： 0.00000000000000000000000001933kg即1.933×10-26kg

一個鐵原子的質量是： 0.00000000000000000000000009288kg即9.288×10-26kg

學生通過分析教材文本中的這些數字信息，不僅認識到分子、原子是構成物質的基本粒子，同時也認識到分子、原子確實很小，但它們有一定的大小和質量。對數據信息的分析，學生加深了對物質微觀粒子的認識，學會了“用微觀眼光看世界”，促進了微粒觀的建構。

3? 拆分微粒模型，體驗組合過程，建構“微粒觀”

化學學習中的微觀粒子是看不見、摸不著，化學反應的微觀過程也是看不見、不可觀察的，教學中我們可以用借助微粒模型搭建宏觀到微觀的橋梁。

學習水的組成時，為了引領學生從微觀角度較為清晰地認識化學反應的微觀過程，理解化學反應的實質，教師設計了讓學生“拆分水分子模型，并將拆分后的原子重新組合，模擬水分子分解的微觀過程”這一教學活動（如圖1所示）。

學生通過拆分分子模型，對原子進行重新組合，“經歷”了化學反應的微觀過程，認識到化學反應的實質，從微粒視角揭開了化學反應中物質總質量守恒的神秘面紗。

在學生“經歷”水通電分解的微觀過程后，教師隨即展示學生學過的“水通電分解為氫氣和氧氣的微觀示意圖”（如圖2所示），推進學生對該變化的深層次理解[3]。

學生觀察圖片，看到水分子分解后的氫原子、氧原子分別“集合”到一塊，重新組合成氫氣和氧氣，加深了對物質的微觀構成和宏觀組成的理解，以微粒觀促進學生對知識的理解。

4? 依托實驗探究，對比分析現象，建構“微粒觀”

實驗探究是體驗知識的產生或形成過程的基本途徑。分子是構成物質的一種基本粒子，分子是不斷運動的，為了探究分子具有不斷運動的特性，我們設計了如下實驗探究活動（如圖3所示）[4]。

[實驗探究1]向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試液，得到甲溶液。向甲溶液中慢慢滴加濃氨水[如圖3（甲）所示]，觀察現象。

[實驗探究2]在燒杯A中裝入20mL無色的甲溶液，在燒杯B中加入3～5mL濃氨水，用一只大燒杯把兩燒杯的溶液罩在一起[如圖3（乙）所示]，觀察實驗現象。

實驗1中，向蒸餾水中滴入酚酞，酚酞不變紅色，說明水不能使無色酚酞變紅色。向滴有酚酞

的水中滴入氨水，酚酞變紅色，這有力證明氨水能使酚酞變紅色;實驗1是實驗2的鋪墊，實驗2中，用大燒杯將A、 B兩燒杯罩在一起，B中的溶液不變紅色，A中的溶液變紅色，說明A燒杯中“有氨水”存在，這是因為B中濃氨水中的氨分子運動到了A燒杯中，形成氨水的緣故。

分子之間有一定的間隔，為了驗證分子間存在一定的間隔這一特性，我們設計了如下實驗探究活動[5]。

[實驗探究3]取兩支大小相同的醫用注射器，將栓塞向外拉，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推入（如圖4所示）。

實驗證明： 吸入空氣的一支注射器內的物質容易被壓縮。而另一只盛有水的注射器內的物質則不易壓縮，兩物質都能被壓縮，但壓縮的難易程度不同，這有力證明： 分子之間有一定的間隔，

氣體物質分子之間的間隔比液體物質分子之間的間隔大得多，因而氣體容易被壓縮。

課堂上，有的學生錯誤地認為氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在一定的間隔，而液體和固體很難被壓縮則錯誤地理解為液體和固體分子之間沒有間隔。其實，液態和固態水分子之間同樣有間隔，它們之所以很難壓縮是因為分子間隔很小，且分子之間存在斥力的緣故。

5? 提煉撰寫文本，歸納微粒特征，建構“微粒觀”

在學習了“運動的水分子”后，為了突出教學重點，促進學生對知識的內化，教師讓學生根據想象，撰寫一篇“水分子的自述”的短文，引導學生用語言把心目中的分子描繪出來，讓化學課堂更具詩情畫意，體現文學味。某同學撰寫的短文如下：

大家好！我是一個水分子。雖然我的學名叫水分子，但人們通常都稱我“小小”。因為我在人們的眼里實在太小了，小得看不見、摸不著。我由兩個氫原子和一個氧原子構成，平日里，我和一大群和我一模一樣的兄弟姐妹們住在一個水滴里，在大家中間我們逛來逛去、悠閑自在，我們互相擁抱著、不離不棄、團結一致。溫度升高時，我們會感到焦躁不安、情緒崩潰，于是我們掙脫各自的束縛，借助吸收的能量，飛向遙遠的天空。我們的家不見了，水滴消失了;我們越跑越遠，空氣中的溫度越來越低，好冷好冷啊，孤單無助的我們，都想回到自己的家，于是我們便不約而同地從四面八方趕回了家、重新聚在一起，回到了這個大家庭里，在這里我們要么緊緊相抱在某一位置振動，要么在同伴之間自由“穿梭”。

外界條件不同，我的變化也不同，加熱或降溫，發生的是物理變化，我們本身的大小、質量不會變化，變化的只是我們兄弟姐妹們之間的距離、排列方式和運動速率;當受到直流電擊的時候，發生的則是化學變化，構成我的氫原子和氧原子便悻悻而去了，它們兩兩重新進行組合，組成新的分子——氫分子和氧分子，大量氫分子和大量氧分子便重新組成了新物質——氫氣和氧氣。

這就是我一個小小水分子的世界，從外表看起來我們很平凡，但卻蘊藏著無數的知識和奧秘等待大家去發現。

6? 繪制微粒模型，感知微粒特性，建構“微粒觀”

微觀粒子看不見、摸不著，課堂教學中我們給想象插上翅膀，讓學生嘗試繪制微粒模型，來感知微觀粒子在他們心目中的“模樣”，從而建構物質的微粒觀。

6.1? 繪制微粒模型，感知微粒的構成[6]

“見著知微，見微知著”是化學常用的思維方法。課堂上教師讓學生畫一杯水。多數學生給出如圖5（甲）所示的答案。

其實，每一種分子都有自己的“模樣”。根據精確的實驗測定，每個水分子是由一個氧原子和兩個氫原子構成的，因此水可以用符號表示為H2O，水分子中兩個氫原子與一個氧原子不是在同一直線上，而是它們之間形成一定的夾角。大家畫出的水中，看不出水分子的模樣。學生根據教師的提示，再次修改并嘗試畫出水分子的模型[如圖5（乙）所示]。根據每個水分子的模型，學生再次進行修改，重新畫出了一杯水[如圖5（丙）所示]。

6.2? 繪制微粒模型，感悟微粒的特性

分子之間存在一定的間隔。為了幫助學生感悟分子間隔的存在。教師提出了如下問題： 水的汽化是大家所熟悉的一種現象，提起壓在容器中水面上方的活塞，容器中的水發生汽化（如圖6所

示），水汽化后在相同空間內粒子是如何分布的呢[7]？請你動手畫一畫。

水的汽化屬于物理變化，該變化過程中水分子的間隔變大了，因此在相同空間內水分子的數量會減少，在教師的指導下，學生畫出了如圖7所示答案。

6.3? 繪制微粒模型，感受微粒的變化

水通入直流電后可產生氫氣和氧氣，這一變化屬于化學變化，化學變化中分子是如何變化的呢？請你發揮想象畫出水分解產生氫氣和氧氣的微觀示意圖。

水在直流電的作用下，水分子分解為氫原子和氧原子，氫原子和氧原子重新組合為氫分子和氧分子，大量氫分子結合成氫氣，大量氧分子結合成氧氣。依據此線索，學生畫出了水分子分解的微觀示意圖（如圖8所示）。

透過畫水活動，學生不僅知道了水分子的“模樣”，而且進一步明晰了水分子的結構，水分子可以構成水，在物理變化中水分子不變，在化學變化中水分子發生了變化。

7? 利用角色扮演，體悟微粒特性，建構“微粒觀”

學習物質的微觀結構時，學生往往缺乏這方面的感性認識，難以想象，不易理解。此時我們可以采用讓學生通過表演問題情境的方法，使問題得以解決。

如在引導學生理解固體、液體和氣體的微觀結構時，教師帶領學生做游戲，用人群的狀態類比物體在固態、液態和氣態三種不同狀態下的情形（如圖9所示）。

甲圖表示固態時分子的排列狀態，分子有序排列;乙圖表示液態時，分子無序排列;丙圖表示氣態時，分子間隔增大，布滿整個空間。這樣的處理，化抽象為具體，恰到好處地幫助學生解決了對微粒間存在一定的間隔這一抽象問題的認識。

8? 借助信息技術，化抽象為直觀，建構“微粒觀”

從微觀角度認識化學反應，能夠使我們更加清晰地認識化學反應的本質，更有利于我們“見著知微”。教學中我們可以利用計算機模擬微觀粒子的變化過程，化無形為有形，化抽象為具體，把學生帶進了一個圖、文、聲、像并茂的“動畫”新天地，實現反應過程的可視化，幫助學生建構微粒觀。

學習質量守恒定律時，教師加熱固體氧化汞，學生觀察到紅色的固體逐漸消失，試管中產生閃亮的小球，將帶火星的小木條伸入試管，木條復燃，說明有氧氣產生。學生觀察到的這些宏觀現象中，閃亮的小球和能使帶火星小木條復燃的氧氣是如何形成的？氧化汞分解的微觀過程究竟是怎樣的呢？此時，教師播放氧化汞分解的微觀過程，引領學生走進神奇的微觀世界，破解氧氣和汞的產生之謎。

加熱紅色的氧化汞時，氧化汞分子會分解為汞原子和氧原子，每兩個氧原子結合成1個氧分子，大量氧分子聚集成氧氣;大量汞原子聚集在一起形成金屬汞。整個化學反應前后氧原子、汞原子的大小、數目、種類均沒有發生變化，只是發生了原子的重新組合（如圖10所示）。通過這樣的學習，學生既認識到了化學反應的實質，又為質量守恒定律的學習奠定了基礎。

教學實踐證明，微粒觀的形成和建構不是一朝一夕能完成的。必須有一個循序漸進的過程。要經過由從宏觀到微觀、由現象到本質、由感性認識到理性思維的不斷發展和完善的螺旋上升的過程。教師只有采取多樣化的教學方法和手段，才能引領學生建構宏觀與微觀相聯系的化學獨特的思維方式，才能幫助學生有序地建構微粒觀，促進學生微粒觀的形成，讓“看不見的世界也精彩”。

參考文獻：

[1]江琳才， 錢揚義， 李開祥. 義務教育課程標準實驗教科書·化學[M]. 廣州： 廣東教育出版社， 2012.

[2][4][5]王祖浩. 義務教育課程標準實驗教科書·化學[M]. 上海： 上海教育出版社， 2001.

[3]王榮橋. “元素”教學活動設計[J]. 化學教育， 2016， 37（17）： 14～19.

[6][7]王榮橋. 畫水——促進學生微粒觀建構的有效方式[J]. 化學教學， 2017， （10）： 26～28.