“構成物質的基本微?！苯虒W設計的重構和反思

沈紅英

摘要：“構成物質的基本微?！笔且龑W生從宏觀知識進入微觀知識學習的起點。將近幾年發表的與此有關的教學設計進行了對比，找出問題所在，對該內容的教學進行了重構，并對教學設計中某些問題進行了反思。

關鍵詞：微粒;基本性質;對比;重構;反思

文章編號：1008-0546（2021）01-0034-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.010

化學幫助人類正確認識物質，要從本質上了解物質及其變化，就要知道物質的微觀結構。學習并深入研究化學必須要經歷從宏觀辨識到微觀探析的過程，只有構建了“微粒觀”，學生才能掌握化學反應的本質?！拔镔|構成的奧秘”一章是學生從微觀視角認識物質的開篇，學生已經熟悉了“氧氣、二氧化碳、水”的性質及可能發生的變化，通過本章的學習，有助于學生從微觀層面了解物質的組成和結構，進而理解化學反應的微觀實質?！皹嫵晌镔|的基本微粒”作為進入微觀世界學習的起點，主要闡述了微粒的基本性質。對初中生來說，微觀世界很抽象，很難有直觀感受，引導學生從宏觀知識進入微觀知識的學習是教學的關鍵。因此“微?！钡慕虒W要盡可能從學生能接觸到的生活事件或物質作為教學活動的素材，充分利用教材上的資源，如一些圖片，制作成動畫模擬，形成感性認識，引導學生觀察、分析，“宏微結合，建立宏觀現象與微觀本質之間的聯系，發展學生的化學科學思維方式”[1]。

一、近幾年該課題教學設計的對比和分析

筆者查閱了近幾年一些雜志上發表的與“構成物質的基本微?！苯虒W內容相關的教學論文。人教版的課題是“分子和原子”，滬教版的課題是“構成物質的基本微?！?，主要都是圍繞“微粒很小、微粒在不斷運動、微粒之間有空隙”展開論述的。

1.不同版本教材對于微?；拘再|的實驗設計

人教版教材關于該教學內容有如下實驗2]：

[實驗1]向盛有水的小燒杯中加入少量品紅，靜置，觀察發生的現象（圖1）。

[實驗2]分子運動現象：

（1）向盛有約20mL蒸餾水的小燒杯A中加入5-6滴酚酞溶液，攪拌均勻，觀察溶液的顏色。

（2）從燒杯A中取少量溶液置于試管中，向其中慢慢滴加濃氨水，觀察溶液顏色有什么變化。

（3）另取一個小燒杯B，加入約SmL濃氨水。用一個大燒杯或水槽罩住A、B兩個小燒杯（如圖2）。觀察幾分鐘，有什么現象發生？你能解釋這一現象嗎？

以上實驗說明了構成物質的分子很小、分子在不停地運動。至于分子間的空隙，列舉了生活中的事例：氣體可壓縮儲存于鋼瓶中，物體的熱脹冷縮現象，并沒有設計實驗加以證明。

滬教版教材關于該教學內容有如下實驗[3]：

觀察與思考（如圖3）：

[實驗1]向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴人2-3滴酚酞試液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1-2滴濃氨水，觀察現象。這一實驗現象說明了什么？

[實驗2]在燒杯C中重新配制甲溶液。在燒杯B中加入3-5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察實驗現象。你如何解釋產生的現象？

活動與探究（如圖4）：

[實驗]取一根約30cm長一端封口的細玻璃管，按圖4進行下面的實驗。事先預測結果，并與實際記錄值進行比較（表1）。

想一想（圖5）：這一實驗現象說明了什么問題？

【實驗】取兩支大小相同的醫用注射器，將栓塞向外拉，分別吸人等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推人。

哪一支注射器內的物質容易被壓縮？你知道其中的原因嗎？

以上實驗說明了微粒在不停運動和微粒之間有空隙，教材中把微粒的極小性（質量與體積都很小）后置于“1滴水中水分子個數”和“原子的質量和體積都很小”來體現。

2.不同教師對于微?；拘再|的教學設計

筆者對比了2014-2018年與該課題有關的、發表的教學論文，共9篇：（3）一（7）以人教版教材“分子和原子”為例，其余都是以滬教版教材“構成物質的基本微?！睘槔?/p>

（1）不同教學設計中的實驗改進（表2）。

（2）不同教學設計的大致思維導圖（圖6）。

（3）以上實驗或教學設計的缺陷

不管是教材，還是教師的教學設計，在設計實驗證明微粒的基本性質方面，最大的問題在于都生硬地割裂了構成物質微粒的三個基本性質，認為一個實驗只能說明微粒的一個基本性質，解釋完了后面教學時不再使用。而事實上一個實驗可以解釋微粒的兩個甚至三個基本性質，因此該內容的教學設計可以只抓住一兩個實驗把微粒的基本性質都解釋清楚，簡約而不簡單，不需要做很多實驗。如此進行教學設計，提高了實驗的使用效率，教學條理分明、脈絡清晰。還可以補充一些趣味性強的實驗，如干冰氣球實驗，請學生從微觀角度解釋。既活躍了課堂氣氛，更能很好地解決本教學內容的難點：用微粒的觀點解釋某些常見的生活現象，提升了學生的學習效果。

二、該課題教學設計的重構

筆者以滬教版教材“構成物質的基本微?！睘槔?，不把微粒的三個基本性質割裂開來解釋。在設計該內容時分兩個環節，建構如下思維導圖（圖7）：

1.第一環節：以一個實驗說明微粒的三個基本性質

[實驗]研磨方糖，溶于水，學生品嘗

（1）研磨方糖，方糖顆粒變小;溶于水，變小的方糖顆粒消失不見了。方糖小顆粒并不是憑空消失了，而是分散到水中了。學生品嘗或根據生活經驗，糖水是甜的。顯然，方糖依然存在于水中，但卻看不見了，說明方糖是由看不見的極其微小的粒子構成的，這些粒子就是微粒，極其微小、看不見。

（2）方糖放入水中，沉在水底，最后消失不見，學生品嘗，上面也是甜的。方糖溶于水后，整杯液體都是甜的，說明構成方糖的微粒運動到水中各處。因此構成水的微粒要留出位置給方糖，所以構成水的微粒也在運動。事實上，構成水的微粒本來就一直在不停的運動。若僅僅只有構成方糖的微粒的運動，沒有構成水的微粒的運動，在邏輯上是不通的。通過這種明白有力的說理，條理清楚的分析，可以很好地培養學生的思辨能力。

（3）糖溶于水這一司空常見的現象更重要的是可以說明微粒之間有空隙。構成水的微粒之間若沒有空隙，構成方糖的微粒不會運動到水中。上層液體具有甜味，是由于構成方糖的微粒運動到上層的水中去了。顯然，構成水的微粒必然提供空隙。從另一方面，構成方糖的微粒不提供空隙，“敵軍圍困萬千重，我自巋然不動”，方糖不會消失不見。所以方糖溶于水實際上方糖也提供空隙給水，方糖和水互相提供空隙。在教學過程中要讓學生腦海中形成“水包裹方糖的微?！薄胺教前奈⒘！钡挠∠蟆?/p>

糖溶于水的實驗，日常生活中聚焦于其功能，而在化學的啟蒙階段，該實驗不是簡單的重復，而是讓學生擁有了學科理解的眼光。通過該實驗讓學生經歷一番思辨，若能長期進行這樣的思維訓練，學生的思維能力就不一樣了。這就是語言的魅力，這就是思辨的美！

[舉一反三]用方糖溶于水說明了構成物質的微粒的三點基本性質，接著按照教材進行微粒的基本性質實驗。①探究微粒運動的實驗：將盛放濃氨水的小燒杯和無色酚酞試液的小燒杯用一個大燒杯罩在一起，盛放無色酚酞試液的小燒杯中的液體變紅了。②水和酒精混合實驗：在長直細玻璃管里先加一半紅墨水，再加一半酒精，混合后，整體液體都變成紅色。

請學生利用微粒的基本性質解釋上述現象。

2.第二環節：影響微粒運動快慢和微粒之間空隙大小的因素

（1）影響微粒運動快慢的因素一溫度

[實驗]

①取質量相同、形狀相同的兩塊方糖，分別放人等體積冷水和熱水中，比較方糖消失的快慢。

②取高錳酸鉀兩小顆粒，分別放人等體積冷水和熱水中，比較紫紅色裊裊升騰的快慢。

（2）影響微粒之間空隙大小的因素—壓強和溫度

①壓強

[實驗]壓縮水和空氣：

兩支相同的注射器，一支吸人空氣，另一支吸入等體積的水，再用手指按注射器未端小孔，用力壓縮，比較壓縮前后注射器內空氣和水的體積。

②溫度

[實驗]熱脹冷縮：

兩支溫度計分別放人等體積的冰水和熱水中，比較溫度計中液柱的高低。

三、該課題教學內容的兩點反思

1.滬教版教材中探究微粒運動的實驗中，盛放無色酚酞試液的小燒杯中液體變紅了，而盛放濃氨水的小燒杯中的液體沒有變紅，為什么？構成濃氨水的微?？梢赃\動到酚酞試液中，而構成酚酞的微粒并沒有主動運動到氨水中，這是由于不同物質的微粒之間的作用力不同，導致微粒的運動情況不同。由于微粒之間的作用力不同，由微粒構成的物質表現出來的揮發程度不同。酚酞的相對分子質量比較大，構成酚酞的微粒之間的作用力比較大，因此酚酞的熔沸點比較高，很難揮發。在“物質是由微粒構成，微粒在不斷運動的”這兩個核心支撐條件下，讓學生知道不同微粒之間的作用力不同，不同物質的微粒運動情況也就不同的，這有利于培養學生的逆向思維能力。

事實上微粒之間的作用力有多種形式。糖能溶于水，而石頭不能溶于水，其實就是微粒之間的作用力不同造成的;濕衣服晾干，水分子運動到空氣中去了，衣服依然完好無損，其實也與微粒之間作用力的大小有關。教學過程中有些內容需要循序漸進，給學生留點空間產生更加豐富的想象，讓學生有興趣進一步學習高中化學的內容。

2.水和酒精混合實驗不是通過混合后細長玻璃管一端出現空隙證明微粒之間有空隙，紅墨水彌散在整個細長玻璃管已經證明微粒之間的空隙。細長玻璃管一端出現空隙與微粒之間的空隙有關，但不是必備條件。微粒之間有空隙為酒精和紅墨水混合后體積變小提供了條件，而真正導致兩者混合后體積變小的原因是新的作用力的形成。酒精和水中都有氫鍵，混合后形成新的氫鍵，酒精和水之間的氫鍵拉近了微粒之間的空隙。兩者混合的一剎那，紅墨水彌散開來，紅墨水中的水分子不斷向酒精里擴散，酒精分子和水分子互相提供空隙，兩者混合均勻，最終整個細長玻璃管中的液體都變成紅色。

10mL乙酸和10mL苯混合后體積大于20mL，說明微粒之間沒有空隙？恰恰說明微粒之間有空隙，因為有空隙，苯分子運動到醋酸分子中去了，醋酸分子運動到苯分子中間去了。苯分子是非極性分子，醋酸里有氫鍵，苯分子運動到醋酸中，破壞了醋酸中的部分氫鍵，使得兩者混合后體積反而變大。因此無論混合后體積變大還是變小，都能證明微粒之間有空隙。因為有空隙，才使得混合后液體體積產生變化。

對于初中學生來說，初中化學是學習化學的啟蒙階段。相對而言，一些具體的宏觀物質的學習較易掌握，而微觀粒子比較抽象，學習時會產生一定的困惑?！拔⒘Ｓ^”的建構是一個循序漸進的過程，因此，用學生熟悉的具體物質作為載體，讓學生逐漸建立起用微粒的視角看宏觀物質及其變化的能力。通過宏微結合，了解物質變化的實質，促使學生從感性認識走向理性認識，不斷培養學生的抽象思維能力和思辨能力。

參考文獻

[1] 鄭長龍，等.化學課程與教學論[M].長春：東北師范大學出版社，2018：30

[2]化學課程教材研究發展中心.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：48-49

[3]上海教育出版社.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2017：63-64

[4] 陳華.滬教版初中化學第三章“物質構成的奧秘”教學之我見[J].中學化學教學參考，2014（8）：50-51

[5] 田長明.追求手法更要追求學科教學的品質一對“構成物質的基本微粒一分子”教學的思考[J].化學教學，2014（3）：35

[6] 朱雪琴，龔穎潮，建構新知形成概念一九年級化學“分子和原子”教學設計與實踐反思[J].中學化學教學參考，2015（3）：17-19

[7] 劉補云.突破“分子”學習困難的教學策略[J].中學化學教學參考，2015（6）：7-8

[8]魏少興.幫助學生有序地初步構建微粒觀一以“分子和原 子”課堂教學為例[J].中學化學教學參考，2015（8）：37-38

[9]梁雪峰，柏品良，初中化學實驗教學的優化及啟示一以“分子和原子”教學為例[J].中學化學教學參考，2015（11）：30-31

[10]李現山，孫書培，袁震東，創新化學實驗認識微觀構成一以“分子和原子”的教學為例[J].中學化學教學參考，2017（1-2）：29-30

[11]詹發云.基于“問題探究證據推理”的教學設計一以“構成物質的基本微?！睘槔齕J].教學月刊·中學版教學參考，2018（ 1-2）：84

[12]俞桂飛，基于“宏觀辨識與微觀探析”觀念的教學設計一以“構成物質的基本微粒”為例[J]化學教與學，2018（8）：78