基于實驗生活化的微觀粒子學(xué)習(xí)

張敏

【摘要】通過宏觀素材搭建原子實物模型、拆分原子模型、重組原子模型等學(xué)習(xí)活動。用生活化物件和活動，化學(xué)、教為感知，化抽象為具體，化枯燥為有趣。培養(yǎng)學(xué)生用生活中的物品和活動對微粒構(gòu)建模型的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生對物質(zhì)構(gòu)成奧秘的有效學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】微觀粒子;化學(xué)實驗生活化;宏微結(jié)合;微粒宏觀化;實物模擬模型

原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，可以說是初三學(xué)生對化學(xué)的認(rèn)知，從宏觀跨越到微觀的第一道門。要想推開這道門，宏微結(jié)合、實驗、形象有趣等都是必不可少的助力。我們不可能在現(xiàn)階段利用高科技技術(shù)直接觀察原子，也不可能直接做以原子相關(guān)的肉眼可見的實驗，所以，宏微結(jié)合是認(rèn)識微粒最直接的方式。利用生活中的物品將微粒宏觀化、生活化;將微觀現(xiàn)象或規(guī)律，用生活中的語言、現(xiàn)象或生活中的操作活動等，實現(xiàn)微觀實驗“實驗生活化”，這是解決目前微觀問題的簡單、有效的策略。而且“實驗生活化”，不僅是幫助學(xué)生了解、理解知識，可以說是從抽象的微粒學(xué)習(xí)中獲取學(xué)習(xí)樂趣，邁過學(xué)習(xí)化學(xué)第一道坎的有效途徑。

一、“看見”微粒，以素材為引，宏觀物品做對照，將微觀粒子建立起類似宏觀物質(zhì)般的印象

好的教學(xué)素材，不僅可以導(dǎo)入課題，更是能夠引起學(xué)生對知識強(qiáng)烈的認(rèn)知欲、探究欲。而且微粒本身肉眼不可見，它的結(jié)構(gòu)，它所引起的現(xiàn)象等等，都是不可視的。所以，通過素材，讓學(xué)生仿佛“看見”微粒的存在，但它確實又是看不見、摸不著，且無時無刻不影響著我們，激發(fā)學(xué)生對微粒探究的興趣。原子也是一種肉眼不可見的微粒，還要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)識了解，建立原子結(jié)構(gòu)的模型，這對于初學(xué)化學(xué)的學(xué)生來說，無疑是一種極大的挑戰(zhàn)，對于教師來講也是一個挑戰(zhàn)。因此，筆者首先以我國第一顆原子彈爆炸的視頻為素材，引入原子，引起學(xué)生對原子爆炸威力的感慨，當(dāng)學(xué)生還沒完全從這強(qiáng)烈震撼中蘇醒，告知學(xué)生現(xiàn)階段我們不可能從事這種高科技，但是我們可以為將來打基礎(chǔ)，我們要了解原子，首先要了解原子的結(jié)構(gòu)。緊接著播放科學(xué)家們對原子結(jié)構(gòu)模型的探究歷程：

引發(fā)學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)的探知欲以及對“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的思考。再通過“盧瑟福α粒子轟擊金箔實驗”的視頻，初步了解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，培養(yǎng)學(xué)生對“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的認(rèn)知。在這些素材的視覺沖擊下，學(xué)生對原子這種微粒的存在有了一定的強(qiáng)化，對原子的結(jié)構(gòu)也有了初步的認(rèn)識。不過這些都是以視頻為主，還不足以引起真正的共鳴。接著再拿出一個乒乓球，告訴學(xué)生，假設(shè)將一個原子比作一個乒乓球，就相當(dāng)于一個乒乓球跟地球相比。學(xué)生對原子很小，但是卻客觀存在的印象就會比較深刻。這時，再將原子核與原子作比較，如果把原子比作一個體育場，那么，原子核只相當(dāng)于體育場中的一只螞蟻。通過形象的比喻，構(gòu)建原子很小，原子核相對于原子更小，原子核所占空間很小的原子結(jié)構(gòu)初步模型。當(dāng)下次再提到乒乓球等物品的時候，學(xué)生就會想到原子，這樣微觀粒子就和宏觀物質(zhì)建立起關(guān)系，印象深刻。

二、“構(gòu)建”微粒，探尋規(guī)律，以生活中的物品、現(xiàn)象、小動手活動，將肉眼不可見微粒、現(xiàn)象或規(guī)律“可視化”，化抽象為形象

微觀粒子不可見，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更是不可見，如果對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的描述僅靠語言描述，或者輔助一些動畫進(jìn)行語言描述，可能都會顯得蒼白，學(xué)生也可能是過眼云煙。如果能夠借助生活中的用品和操作，讓學(xué)生一步一步進(jìn)行探索，逐步建立起模型，這樣就是學(xué)生通過自己獲取的知識，比起靠老師的“告知”而獲取的信息或知識，更容易內(nèi)化吸收。關(guān)于原子的結(jié)構(gòu)，通過與宏觀物質(zhì)對照，學(xué)生們已經(jīng)建立起原子很小，原子核相對于原子更小，原子核位于原子中心，但所占空間很小的原子結(jié)構(gòu)初步模型。結(jié)合物理知識可知，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，核外電子繞著原子核做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。電子在這個空間里是按照一定的軌道運(yùn)動還是雜亂無序的運(yùn)動呢？如果提出問題后，以某種原子為例，播放電子運(yùn)動模擬動畫圖，可能對學(xué)生的思維起不到碰撞的作用。但是，如果用生活中的物品和簡單操作，讓學(xué)生自己來模擬原子結(jié)構(gòu)，逐步進(jìn)行完善，體現(xiàn)出建模的過程，效果可能更好。所以，以不同顏色的黏土、鐵絲，要求學(xué)生結(jié)合課本53頁的表格3-1，從氫原子、氧原子、鈉原子、氯原子四種原子中選擇一種原子，每個同學(xué)做出一個原子實物模擬模型。（注：綠色黏土——用于制作電子模型，紅色黏土——用于制作質(zhì)子模型，橙色黏土——用于制作中子模型）。做完模型之后，小組同學(xué)之間互相對比，找出相同與不同之處。在此過程中，同學(xué)們會對原子的核外電子排布提出一系列的問題。如果此時直接告訴學(xué)生核外電子的排布規(guī)律，可能會比較蒼白。而且電子的排布規(guī)律相對于初學(xué)化學(xué)的學(xué)生來說是比復(fù)雜難理解的，不過好在初中階段一般只要求學(xué)生們了解1-18號元素的原子核外電子排布規(guī)律，所以，借助生活中的大合影隊形排列提出電子合影，將1-18號的元素的核外電子排布規(guī)律融合在電子合影規(guī)則中進(jìn)行講解，生活化的現(xiàn)象和語言，更能引起學(xué)生探究的熱情。然后拿出按照核外電子排布規(guī)律設(shè)計出的核外電子排布規(guī)律的磁性模板（如圖1），以小磁鐵代表電子，在模板上分別排出氫原子、氧原子、鈉原子、氯原子的核外電子排布。完善了核外電子排布，接著讓學(xué)生再次利用黏土、鐵絲來制作氫原子、氧原子、鈉原子、氯原子的結(jié)構(gòu)實物模擬模型。原子實物模擬模型出來了，再次提出問題，模仿物理中力的示意圖，再結(jié)合原子實物模型，在紙上畫出原子的結(jié)構(gòu)示意圖，然后小組同學(xué)討論，得出一個方案。最后根據(jù)學(xué)生們的思維碰撞，教師的引導(dǎo)，得出從原子結(jié)構(gòu)的實物模擬模型到原子結(jié)構(gòu)示意圖的蛻變（以Na原子為例，見圖2）。通過生活中

常見的黏土、鐵絲，大合影排隊，學(xué)生的簡單動手，完成了對原子結(jié)構(gòu)的建模過程，將肉眼不可見的微粒、枯燥的核外電子排布規(guī)律生動形象地刻畫在學(xué)生心中。

化學(xué)實驗生活化，借助于生活中實物，將肉眼不可見的微粒可視化;借助于生活中的現(xiàn)象、生活中的簡單動手，將微粒中涉及的一些規(guī)律或者肉眼不可見的實驗，進(jìn)行實物模擬，將之可視化、形象化。可以說，化學(xué)實驗生活化解決了微觀粒子不可見、枯燥等一系列的問題.

參考文獻(xiàn)：

[1]畢畢林，盧巍.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)（八年級全一冊）[M].山東教育出版社，2017：36.