基于“宏觀辨識(shí)與微觀探析”導(dǎo)向下的初中生基本化學(xué)觀的培養(yǎng)路徑——以“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題為例

曾冬輝

(福建省柘榮縣第三中學(xué) 355300)

在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的引導(dǎo)下，中學(xué)化學(xué)教學(xué)從“三維目標(biāo)”轉(zhuǎn)向“核心素養(yǎng)”.如今化學(xué)更多的是要從微觀角度來(lái)研究或詮釋物質(zhì)性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律.九年級(jí)化學(xué)教學(xué),在傳遞學(xué)科知識(shí)的同時(shí)也要落實(shí)“核心素養(yǎng)”.化學(xué)核心素養(yǎng)之一的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”，初中課程中更多以“宏觀-微觀—模型—符號(hào)”(下稱“宏微—模型—符號(hào)”)的形式呈現(xiàn).為此，筆者試圖通過(guò)這類習(xí)題的教學(xué)，培養(yǎng)初中生一些基本化學(xué)觀，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)奠定基礎(chǔ).

一、利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題，培養(yǎng)物質(zhì)分類觀

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(下稱《課標(biāo)》)要求助力學(xué)生通過(guò)“宏微—模型—符號(hào)”的思維方式，逐步引領(lǐng)他們進(jìn)入微觀世界，學(xué)會(huì)從微觀角度來(lái)辨析一些宏觀變化的本質(zhì).圖1所示就是要求學(xué)生從微粒模型和符號(hào)表征來(lái)理解分子的構(gòu)成，從而培養(yǎng)物質(zhì)分類觀.

圖1

1.利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題培養(yǎng)無(wú)機(jī)物觀

純凈物和混合物都可以是由同種或不同元素組成，學(xué)生對(duì)此感覺(jué)沒(méi)有“抓手”，無(wú)法理解.如果利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題，就可以幫助學(xué)生從微觀上理解混合物和純凈物，以及單質(zhì)與化合物，從而培養(yǎng)物質(zhì)分類觀.

例1圖2中○和· 分別表示兩種不同元素的原子，則其中表示混合物的是____，表示純凈物的是____，表示單質(zhì)的是____，表示化合物的是____.

圖2

分子中原子種類或個(gè)數(shù)不同，則分子種類不同.如A是由同種分子聚積成的化合物.C、D分別是由一種原子和同種分子聚積成的單質(zhì).B、E分別是不同種分子聚積成和由同種元素組成的混合物.用微粒模型圖來(lái)助力學(xué)生從微觀上去理解宏觀物質(zhì)的組成，有利于培養(yǎng)對(duì)純凈物(單質(zhì)和化合物)和混合物的判別能力.

2.利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題培養(yǎng)用化學(xué)符號(hào)表征物質(zhì)分類觀

分子間存在引力與斥力，間隙約為3.33×10-9～1.0×10-10m.分子中原子之間存在化學(xué)鍵，其間隙遠(yuǎn)比分子間隙小，所以用模型來(lái)表示微觀分子中原子間隙時(shí)被忽略不計(jì).

例2圖3所示的微觀粒子示意圖中(不同的小球代表不同的元素原子)，能表示3O2的是( )，能表示3CO的是( ).

圖3

3.利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題培養(yǎng)有機(jī)物觀

除少數(shù)碳的氧化物和碳酸鹽外，其它含碳的化合物及其衍生物是有機(jī)物.學(xué)生對(duì)C60等石墨烯的類別判斷上容易造成混淆，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)上與有機(jī)物相似.

例3圖4中物質(zhì)不屬于有機(jī)物的是( ).

圖4

通過(guò)學(xué)生觀察、類比等方法，用微觀視角理解微觀世界，通過(guò)模型用符號(hào)表征出宏觀物質(zhì)，如富勒烯(C540)是單質(zhì)，助力了學(xué)生對(duì)單質(zhì)、無(wú)機(jī)物和有機(jī)物區(qū)分，有利于培養(yǎng)他們形成無(wú)機(jī)和有機(jī)物觀.

二、利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題，培養(yǎng)變化守恒觀

《課標(biāo)》要求重視通過(guò)親身感受物質(zhì)及其變化現(xiàn)象，助力探究“守恒定律”，建立變化守恒觀.從宏觀上看有新物質(zhì)生成的變化是化學(xué)變化，物理變化只是形態(tài)的變化，沒(méi)有新物質(zhì)生成.利用“宏微—模型—符號(hào)”的思維來(lái)解釋這些概念，能培養(yǎng)學(xué)生形成化學(xué)變化中“守恒觀”.

1.利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題培養(yǎng)物質(zhì)變化觀

化學(xué)變化是分子分成原子，原子重組成新的分子，即有新分子生成的變化，物理變化是微粒間隔的變化，沒(méi)有新分子生成.

例4某密閉容器中物質(zhì)變化過(guò)程微觀示意如圖5所示(已知：●和○代表不同原子).請(qǐng)回答：表示化學(xué)變化的是( )，表示物理變化的是( )(填“變化Ⅰ”或“變化Ⅱ”).

圖5

圖中“變化Ⅰ”是兩不同種分子，在一定條件生成了一種新的化合物分子，是化學(xué)變化.“變化Ⅱ”是通過(guò)降溫，分子間隔發(fā)生了改變，是物理變化.利用模型圖來(lái)表征同種微粒間隙變化和不同微粒生成，助力了學(xué)生理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，有利于培養(yǎng)物質(zhì)變化觀.

2.利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀

物質(zhì)是由元素組成的，元素在反應(yīng)前后是守恒的，所以物質(zhì)總質(zhì)量在化學(xué)變化前后是守恒的，常用“三不變二變”來(lái)理解質(zhì)量守恒定律.如圖6用模型和符號(hào)就可助力學(xué)生理解原子、元素在化學(xué)反應(yīng)中“守恒”，有利于培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀.

圖6

例5根據(jù)要求填空：(1)圖7是合成氨過(guò)程的微粒模型圖，用字母表示反應(yīng)的過(guò)程____.

圖7

(2)觀察圖8是某一反應(yīng)的微觀圖示，并用化學(xué)用語(yǔ)填空.

圖8

1個(gè)二氧化硫分子____、2個(gè)硫化氫分子____和2個(gè)水分子____.

(3)某化學(xué)反應(yīng)的微觀模擬示意圖如圖9所示，請(qǐng)回答：

圖9

請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___.

(1)和(2)是利用微粒模擬圖來(lái)助力學(xué)生理解化學(xué)變化中各種粒子的變化和重組過(guò)程，并用化學(xué)符號(hào)來(lái)表征出來(lái)，學(xué)生容易從微觀角度詮釋質(zhì)量守恒定律.又如(3)通過(guò)微粒模擬圖觀察是否恰好反應(yīng)，更具有現(xiàn)實(shí)意義.應(yīng)用“微粒與模型”助力學(xué)生捕捉有效的信息，判別反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的組成，并用符號(hào)表征出反應(yīng)的化學(xué)方程式，有利于培養(yǎng)質(zhì)量守恒觀.

三、利用“宏微—模型—符號(hào)”習(xí)題，培養(yǎng)催化觀

催化劑是改變反應(yīng)速率，而化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后是守恒的.催化劑常被學(xué)生誤認(rèn)為只是反應(yīng)條件，不參與反應(yīng).從微觀模型上對(duì)催化劑在化學(xué)反應(yīng)中機(jī)理進(jìn)行表征，對(duì)培養(yǎng)催化觀能起到事半功倍之效.

圖10

(2)通過(guò)查資料得知2KClO3與MnO2混合加熱時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)，請(qǐng)按要求填空.

(2)____(用化學(xué)方程式表示).

學(xué)生由此獲得的信息：一是反應(yīng)物的分子被吸附到催化劑微粒表面后，進(jìn)行分裂、重組，離開(kāi)催化劑微粒表面的過(guò)程.二是用化學(xué)符號(hào)來(lái)表示在化學(xué)反應(yīng)中催化劑先參與反應(yīng)，經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)又生成催化劑，且反應(yīng)前后催化劑分子個(gè)數(shù)不變，從而體現(xiàn)催化劑的特點(diǎn).