培養(yǎng)學生微粒觀的初中化學模型教學策略研究

王曉斌

[摘?? 要]培養(yǎng)學生微粒觀是初中化學教學的主要任務(wù)之一，對促進學生形成化學基本觀念起關(guān)鍵作用。初中化學教學中可利用化學模型將抽象的微觀知識形象化、直觀化，幫助學生建立起對宏觀物質(zhì)的微粒性認識，形成對物質(zhì)性質(zhì)及其變化的微觀認識，以此培養(yǎng)學生的微粒觀。

[關(guān)鍵詞]微粒觀;化學基本觀念;化學模型

[中圖分類號]??? G633.8??????? [文獻標識碼]??? A??????? [文章編號]??? 1674-6058（2021）02-0073-02

《義務(wù)教育化學課程標準（2011年版）》明確提出“引導學生認識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學的基本觀念”。學生能否初步形成化學的基本觀念，應(yīng)該成為初中化學教學的第一目標[1]。

化學基本觀念是指學生通過學習化學獲得對化學的總觀性認識，以及主動將化學思想方法運用到實踐中去的思維意識。初中化學的基本觀念主要有分類觀、變化觀、元素觀、微粒觀、化學價值觀等[2]，微粒觀的建構(gòu)是其中的重點與難點之一。初中化學培養(yǎng)學生的微粒觀，能促進學生掌握宏觀事實與微觀本質(zhì)的聯(lián)系，促進學生接受和運用化學用語，深層次理解微觀世界。初中化學微粒觀主要包括：宏觀物質(zhì)是由分子、原子、離子等微觀粒子構(gòu)成的;微粒的體積和質(zhì)量都很小，微粒在不斷地運動，微粒間存在間隔，微粒的運動和間隔會隨著外界條件的改變發(fā)生變化;微粒間存在相互作用，物質(zhì)發(fā)生物理變化時分子種類不變，發(fā)生化學變化時，分子會發(fā)生變化，而原子保持不變;等等[3]。因此，培養(yǎng)學生的微粒觀是初中化學教學的主要任務(wù)之一。

初中生較難理解抽象的微觀知識，為此教師需要優(yōu)化教學策略。筆者認為模型教學策略是初中化學培養(yǎng)學生微粒觀的有效教學策略之一。化學模型是基于對化學事實的大量感性認識，以理想化的思維方法對化學事實進行近似、形象和整體的描述，以揭示其中的本質(zhì)和規(guī)律[4]。教學中教師利用化學模型將抽象的微觀知識變得形象、直觀，激發(fā)學生的學習興趣，促進學生掌握宏觀事實與微觀本質(zhì)的聯(lián)系，使學生逐步體會到物質(zhì)性質(zhì)及其變化的微觀內(nèi)涵，幫助學生建構(gòu)微粒觀，培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)。

一、建構(gòu)物質(zhì)類比模型

物質(zhì)類比模型是對原型加工、抽象、簡化而制成的實物，如分子比例模型、球棍模型、卡片模型、磁性卡紙模型、橡皮泥模型等。原子、分子、離子等微粒質(zhì)量和體積都很小，看不見，摸不著，學生若只靠想象來認識微粒難度較大。教學中如果教師能充分利用直觀的物質(zhì)類比模型，引導學生通過模型認識分子、原子的存在、結(jié)構(gòu)和變化，就可以使抽象的知識形象化、直觀化，消除學生的學習障礙，提高學生學習的主動性和積極性，幫助學生逐步熟悉微觀粒子的特點。

1.觀察、組裝、拆分模型，認識分子與原子的關(guān)系

教師展示各種各樣的分子模型（如氫分子、水分子、過氧化氫分子、氨分子、二氧化碳分子等的模型），再讓學生動手用原子模型組裝出各種分子，這樣就能讓學生認識到分子是由原子構(gòu)成的，有些分子由同種原子構(gòu)成，有些分子由不同種原子構(gòu)成。如通過對比氧分子與二氧化碳分子的模型，能幫助學生把握二氧化碳分子中并不存在氧分子等易錯點。學生積極參與，親身體驗，小組之間合作交流，在“玩轉(zhuǎn)微觀世界”活動中形成了對微觀粒子的直觀認識。

2.移動、拆分、組裝模型，認識變化的微觀本質(zhì)

教學中教師可利用物質(zhì)類比模型模擬物理變化、化學變化中的微粒變化情況。如在認識水的三態(tài)變化、分析探究過氧化氫和氧化汞的分解過程的教學活動中，通過移動、拆分、組裝微粒模型讓課堂變得生動活潑，學生通過類似“小球變身”的活動清晰地認識到微粒間是存在相互作用的、微粒的變化是有一定規(guī)律的，在活動中能比較直觀地認識到物理變化和化學變化的微觀本質(zhì)。

物質(zhì)類比模型還有許多應(yīng)用價值，如通過展示不同時期的原子結(jié)構(gòu)模型，讓學生了解科學家探索原子結(jié)構(gòu)的心路歷程，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、勇于探索的科學品質(zhì);通過展示金剛石、石墨、碳60的微粒模型，幫助學生進一步建構(gòu)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學觀念;等等。學生在有趣的“模型世界”里“操控”微粒，快樂地發(fā)掘微觀與宏觀的聯(lián)系，也在不斷地建構(gòu)自己的微粒觀。這樣的學習不再是抽象、枯燥的，而是直觀、生動的。但也要讓學生知道模型只是對微粒的一種直觀的、形象化的體現(xiàn)，并不能代替微粒本身。另外，模型具有局限性，如不能體現(xiàn)原子的結(jié)構(gòu)特點、化學反應(yīng)中的電子得失等。

二、建構(gòu)圖像與符號模型

圖像模型是利用二維或三維坐標系中的圖像來形象地展示化學思維的模型，如結(jié)構(gòu)示意圖、微觀模型圖、微觀示意圖、溶解度曲線、各類變化坐標圖、工業(yè)流程圖等。符號模型是將字母、數(shù)字、符號按照特定的方式組合，反映物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律，如元素符號、離子符號、化學式、化合價、化學反應(yīng)符號表達式、化學反應(yīng)方程式（高中還有電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式、物質(zhì)的量相關(guān)公式、離子方程式、熱化學方程式、電極反應(yīng)式、化學平衡常數(shù)公式）等[5]。化學圖像模型與符號模型是聯(lián)系宏觀和微觀的橋梁，可將大量繁雜的化學知識進行概括簡化，建立完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于儲存知識，降低記憶難度，建構(gòu)知識體系。

1.圖像模型與符號模型相結(jié)合，幫助學生梳理、理解和記憶微觀知識

結(jié)合微觀示意圖和化學式，能促進學生理解與掌握微觀結(jié)構(gòu)。如在學習水的化學式H2O時，讓學生觀察水分子的微觀模型圖，了解水分子中氫、氧原子的個數(shù)比及結(jié)合方式，學生更易于掌握化學式的書寫規(guī)律并理解、記牢化學式。同時，圖像模型與符號模型相結(jié)合應(yīng)用還有利于學生理解物質(zhì)的變化。如讓學生觀察水蒸發(fā)和水電解的微觀示意圖及表達式，并進行分析比較，可以清晰地辨識兩種變化。圖像模型與符號模型相結(jié)合，能促進學生對微粒間的相互作用的理解，有助于學生對化學概念和化學用語的內(nèi)化和記憶。

2.圖像模型與符號模型相結(jié)合，搭建宏觀與微觀的橋梁，培養(yǎng)學生“宏微結(jié)合”的化學思維

圖像模型與符號模型相結(jié)合有助于學生理解化學反應(yīng)的實質(zhì)。如讓學生將宏觀的實驗現(xiàn)象“氫氧化鈉溶液（含酚酞）中滴加鹽酸溶液紅色消失”、教材中氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)示意圖中微觀粒子的變化“溶液中的氫離子和氫氧根離子結(jié)合成水分子”及離子方程式“H++OH-=H2O”聯(lián)系起來理解中和反應(yīng)的實質(zhì)，再將這種方法應(yīng)用到其他復分解反應(yīng)中，有助于學生理解復分解反應(yīng)的條件，進一步認識并掌握酸、堿、鹽之間的反應(yīng)規(guī)律，從而搭建起宏觀與微觀的橋梁，培養(yǎng)“宏微結(jié)合”的化學思維。

學生通過分析圖表的信息，用恰當?shù)恼Z言和化學符號表達出來，不僅收獲了化學知識，還提升了觀察能力、分析圖表能力和語言表達能力。可見，讓學生學會識圖、畫圖、利用圖像并結(jié)合符號模型來理解物質(zhì)變化的內(nèi)涵，能讓學生對微觀世界的模糊認識逐漸清晰化，更好地理解宏觀現(xiàn)象，促進微粒觀的建構(gòu)。

三、建構(gòu)多媒體動畫模型

多媒體動畫模型是通過多媒體制作模擬物質(zhì)變化過程的模型，它再現(xiàn)了物質(zhì)變化的完整過程，有利于分析、演繹、解釋變化的內(nèi)涵并揭示其本質(zhì)。多媒體動畫模型將微粒的結(jié)構(gòu)、運動、變化特點，用立體的、動態(tài)的方式直接展現(xiàn)出來，使抽象的知識直觀化，化無形為有形，建構(gòu)起有形的微粒世界。

通過展示多媒體動畫模型，讓學生清晰地觀察到微粒的運動和變化特點，有助于學生理解和解釋各種宏觀現(xiàn)象及實驗原理。如濃氨水揮發(fā)、水蒸發(fā)、品紅擴散、蔗糖溶解、氯化鈉溶解時的粒子運動及粒子間間隔的變化，氯化鈉的形成過程中原子最外層電子的得失及離子的形成，氫氣與氯氣反應(yīng)中分子和原子的變化，酸堿鹽溶液的導電原理，復分解反應(yīng)中離子的變化，等等。在信息化高速發(fā)展的今天，多媒體輔助教學已經(jīng)很普遍，課堂上采用圖文并茂、聲色兼具的多媒體動畫能使課堂氣氛更加活躍、更加開放，也能加深學生對微粒知識的認識和消化，有助于學生更好地建構(gòu)微粒觀。但在使用多媒體動畫模型的過程中，必須讓學生意識到模型終究是模型，模擬過程不代表真實的過程，它只是對微觀事物及其變化的一種直觀的、形象化的描述，并不能代表微觀事物本身及其發(fā)生的實際變化。

從多姿多彩的宏觀世界進入神奇多變的微觀世界，科學家們經(jīng)歷了千難萬阻，初中生微粒觀的建構(gòu)也不能一蹴而就。因此，教師在教學中要耐心地引導學生認識微觀粒子，讓學生充分地體驗、感受微觀粒子的特點，學會用微粒的觀點去解釋宏觀事實，逐步培養(yǎng)“宏微結(jié)合”的化學思維，主動建構(gòu)微粒觀。利用化學模型培養(yǎng)學生微粒觀的教學，就是教師在教學中結(jié)合各種化學模型創(chuàng)設(shè)情境，化抽象為直觀、化繁雜為簡約，讓學生在觀察模型、拼裝模型、畫模型、描述表達模型、拓展應(yīng)用模型等活動中積極體驗微觀粒子的存在與變化特點，積極思考宏觀現(xiàn)象與微觀作用，主動領(lǐng)悟化學知識中蘊含的思想和方法，不斷實踐應(yīng)用、歸納總結(jié)，促進知識轉(zhuǎn)化為觀念，逐步建構(gòu)微粒觀。

[參考文獻]

[1]? 宋心琦，胡美玲.對中學化學的主要任務(wù)和教材改革的看法[J].化學教育，2001（9）：9-13.

[2]? 畢華林，盧巍.化學基本觀念的內(nèi)涵及其教學價值[J].中學化學教學參考，2011（6）：3-6.

[3]? 畢華林，杜明成.初中化學教科書中微粒觀的構(gòu)建及其教學策略[J].山東教育，2012（Z2）：90-92.

[4]? 陳文婷，王祖浩.化學教師對模型的認識和應(yīng)用研究[D].上海：華東師范大學，2008.

[5]? 李鵬鴿，龔文慧，秦蕊，等.模型認知素養(yǎng)及其在化學概念教學中的落實[J].教學與管理，2018（4）：64-66.

（責任編輯 羅?? 艷）