高中生“宏觀辨識與微觀探析”化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)教學(xué)實踐研究

李學(xué)林

摘 要：高中化學(xué)核心素養(yǎng)中，最重要的核心素養(yǎng)內(nèi)容之一就是宏觀辨識與微觀探析，這一核心素養(yǎng)的內(nèi)涵主要是指：學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)多樣性的過程中，能夠從不同層次為出發(fā)點，同時科學(xué)對物質(zhì)進行分類，基于原子、分子、元素水平的基礎(chǔ)上，對物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)等進行認(rèn)識、了解，促使學(xué)生在腦海之中逐漸形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)核心知識的過程中，能自主且有意識地立足宏觀、微觀兩方面對物質(zhì)性質(zhì)進行挖掘、認(rèn)識、理解，同時圍繞物質(zhì)和物質(zhì)變化規(guī)律進行深入探索，確保學(xué)生宏觀及微觀相結(jié)合的思維逐步形成，為學(xué)生后續(xù)化學(xué)知識的學(xué)習(xí)、化學(xué)綜合能力的發(fā)展提供思想指引。

關(guān)鍵詞：高中生;宏觀辨識;微觀探析;化學(xué)核心素養(yǎng);培養(yǎng)

高中生宏觀辨識與微觀探析化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，主要是說：學(xué)生面對一些物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的情況下，不僅需要教師引領(lǐng)學(xué)生對物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)表面的宏觀現(xiàn)象進行觀察，同時還應(yīng)該立足微觀角度來進一步探究各種物質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)所在，使學(xué)生能對化學(xué)原理進行深刻掌握。然而，從目前學(xué)生對化學(xué)知識學(xué)習(xí)情況來看，一些學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)并不牢固，因而影響了學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展，只有學(xué)生具備基礎(chǔ)足夠堅實，才能促使學(xué)生將現(xiàn)象到本質(zhì)、性質(zhì)到結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化做好。基于此，在高中化學(xué)課堂教學(xué)過程，為實現(xiàn)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，就需要教師注重良好學(xué)習(xí)氛圍的積極營造，為學(xué)生大膽猜想及驗證等給予鼓勵，加之將一些動手實踐機會提供給學(xué)生，從而促使學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)得以有效發(fā)展。

一、夯實基礎(chǔ)知識、引導(dǎo)宏觀向微觀的轉(zhuǎn)化

（一）從現(xiàn)象到本質(zhì)、構(gòu)建體系

在以往高中化學(xué)課程教學(xué)過程，通常教師為驗證一些理論內(nèi)容會選擇一些實驗來進行，但值得注意的是，這些化學(xué)反應(yīng)實驗只能將一些宏觀現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生，很難幫助學(xué)生深刻掌握化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，對此就需要教師注意引導(dǎo)學(xué)生透過表象看本質(zhì)，在進行微觀分析的情況下，促使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)宏觀現(xiàn)象進行深入理解，在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生的化學(xué)知識體系逐漸構(gòu)建起來[1]。

例如：學(xué)習(xí)《氧化還原反應(yīng)》（魯科版必修1）這部分化學(xué)知識的過程中，教師可先將如下實驗展示給學(xué)生，即Na在Cl2中反應(yīng)之后詢問學(xué)生看到的現(xiàn)像是什么？此時學(xué)生會回答有大量白煙產(chǎn)生，緊接著教師可明確告知學(xué)生，點燃后上述兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的白煙是NaCl，而這一實驗所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)，所以反應(yīng)中有氧化劑、還原劑存在（2Na+Cl2=2NaCl為方程式）。將方程式中各元素化合價標(biāo)出，并且針對其前后變化進行觀察，能發(fā)現(xiàn)還原劑是Na，而氧化劑則是Cl2。立足微觀角度進行分析，電子得失為化合價變化本質(zhì)，而最外層只有一個電子的鈉原子，失電子現(xiàn)象極易產(chǎn)生，此時對于得到一個電子的氯原子來說，就轉(zhuǎn)化為氯離子。化學(xué)反應(yīng)中參與反應(yīng)物質(zhì)的不同，自然會有不同化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，一旦學(xué)生僅僅是以觀察表面的方式進行學(xué)習(xí)，必然會有較大記憶難度，所以教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對表面現(xiàn)象的本質(zhì)進行分析，促使學(xué)生立足本質(zhì)角度對化學(xué)反應(yīng)進行理解，之后以相應(yīng)規(guī)律為依據(jù)進行歸類學(xué)習(xí)，如此才能幫助學(xué)生的化學(xué)知識體系能在腦海之中有效構(gòu)建出來。

（二）從性質(zhì)到結(jié)構(gòu)、循序漸進

對于每一種物質(zhì)來說，其具備的物理和化學(xué)等性質(zhì)都較為獨特，同時也存在各不相同的微觀結(jié)構(gòu)，此時是否有一定聯(lián)系存在于性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間就需要教師和學(xué)生進行共同分析、探討，以循序漸進的方式，分析基本物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，借此促使學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)逐漸夯實，讓學(xué)生通過后續(xù)長期學(xué)習(xí)將其中存在的關(guān)系挖掘出來，從而為學(xué)生后續(xù)更深層次的探究提供有利條件。

例如：教學(xué)魯科版高中化學(xué)章節(jié)《晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》（選修三）內(nèi)容時，一個重要教學(xué)內(nèi)容所在就是怎樣對晶體和非晶體進行區(qū)分。立足概念層面進行分析，就是對幾何外形是否具有規(guī)則進行區(qū)別，此時如果僅以肉眼觀察方式為主，很難實現(xiàn)有效觀察目的，所以教師就應(yīng)該選擇多媒體工具進行利用，借此對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，而在進行對比的情況下，能將三維空間中粒子的周期性有序排列直觀呈現(xiàn)給學(xué)生，粒子的此種規(guī)則結(jié)構(gòu)，對晶體自范性及固定熔點等特征起到了決定性作用[2]。在狀態(tài)不同的情況下，晶體也會呈現(xiàn)出不同的熔沸點，不同狀態(tài)的物質(zhì)中，具有較短距離的是固態(tài)分子，主要原因在于分子之間具有較大的吸引力，此時要想對這種結(jié)構(gòu)進行破壞，必然需要較大的外力，具有最高的熔沸點;熔沸點居中的為液體;熔沸點最低的為氣體。對性質(zhì)具有決定性作用的一個因素就是結(jié)構(gòu)，而能夠體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的則為性質(zhì)，在教師引導(dǎo)學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系進行剖析的情況下，就能夠?qū)⒁欢ㄒ?guī)律挖掘出來，此時能為學(xué)生后續(xù)面對相似結(jié)構(gòu)時規(guī)律的推理提供幫助。

二、鼓勵猜想驗證、形成態(tài)度促進思維發(fā)展

（一）發(fā)現(xiàn)生活問題、提出猜想

在學(xué)生學(xué)習(xí)初中化學(xué)基本知識的情況下，已經(jīng)能在一定程度上了解物質(zhì)性質(zhì)，所以高中階段學(xué)生濃厚的興趣往往會來自身邊更多現(xiàn)象，對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生對身邊存在的實際生活問題進行挖掘，之后以自身已有知識為依據(jù)，將一些合理化的微觀猜想提出，為學(xué)生后續(xù)良好學(xué)習(xí)態(tài)度的逐步形成奠定基礎(chǔ)。

例如：針對《鹽類的水解》（魯科版選修四）這部分知識進行學(xué)習(xí)的過程，教師可詢問學(xué)生：能否對各種鹽類水解后獲得的溶液酸堿性進行猜測？通過觀察可以發(fā)現(xiàn)一開始大多數(shù)學(xué)生的猜測都較為隨意，同時也并沒有相應(yīng)依據(jù)，更甚至一些學(xué)生的猜測是以鹽類名稱為主，此時自然難以得出正確結(jié)論[3]。對此，教師可要求學(xué)生提出猜測的同時，闡述相應(yīng)解釋，此時有學(xué)生的猜測內(nèi)容如下：水解碳酸鈉后會得到堿性溶液，主要原因在于：我們?nèi)粘Ｉ钪懈改盖逑从臀蹠r，通常會用熱的碳酸氫鈉溶液，此時就能夠清洗干凈油污，而在之前我們學(xué)習(xí)過堿性溶液能溶解油脂的知識，所以我猜測是堿性溶液。這一學(xué)生的猜想和解釋，已經(jīng)具備現(xiàn)實依據(jù)，此時教師可告知其他同學(xué)也應(yīng)該借鑒這名學(xué)生的猜測和解說。利用實際生活問題能提高學(xué)生參與性和興趣，而在教師引導(dǎo)學(xué)生猜測并闡述一些反應(yīng)原理的同時，能為學(xué)生知識利用、知識儲備等奠定基礎(chǔ)。

（二）自主探究實驗、推測驗證

在學(xué)生將自身猜測提出的情況下，通過實驗驗證才能使問題得以有效解決。學(xué)生以已有知識為依據(jù)提出的猜測，需要教師引導(dǎo)學(xué)生自主進行探究實驗，借此來驗證猜測正確與否，而這一過程使用的化學(xué)試劑可能會有很多，所以需要教師將自身監(jiān)督作用充分發(fā)揮，為學(xué)生安全提供保障，指引學(xué)生通過自主探究實驗科學(xué)有效地驗證猜測。

例如：《原電池》（魯科版選修四）課程教學(xué)過程，在已知原電池構(gòu)成三要素的情況下，一些學(xué)生會提出：水果中作為電解質(zhì)的就是果酸這一理論，鋅片在一些易獲取的金屬物質(zhì)中具有較強活性，所以電子極易失去，此時可將其視為電源負(fù)極來看待，而對于銅片來說，因其不具備較強的活性，所以可將其視為電池正極來看待，此時水果電池實驗是否就可以實現(xiàn)。針對學(xué)生提出的上述內(nèi)容，教師可將一些實驗用具準(zhǔn)備好，為整體學(xué)生分組開展實驗提供有利條件，通過觀察發(fā)現(xiàn)，一些學(xué)生會先切開檸檬，之后將銅片及鋅片插入其中，在此基礎(chǔ)上將導(dǎo)線和LED燈鏈接，在學(xué)生進行多次試驗的情況下，燈發(fā)光現(xiàn)象就會出現(xiàn)，所以能夠驗證水果中的電解質(zhì)為果酸，水果電池可行。通過猜測和驗證，能使學(xué)生正確認(rèn)知宏觀和微觀之間的關(guān)系，通過直觀能看到的是宏觀現(xiàn)象，而需要借助實驗來驗證的則為微觀結(jié)構(gòu)變化及反應(yīng)原理，長此以往，必然利于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的形成。

三、提供實踐機會、強化宏觀辨識與微觀探析能力

（一）教學(xué)留白、發(fā)現(xiàn)并解決疑問

學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中，教師應(yīng)注意教學(xué)留白，避免對學(xué)生思維起到干涉、干擾等影響，盡可能讓學(xué)生進行自主探究，如此才能對學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、嘗試解決問題的能力進行有效培養(yǎng)[4]。教師應(yīng)以實際情況為依據(jù)，針對有效實踐機會進行積極創(chuàng)設(shè)，進而借助真實情景引導(dǎo)學(xué)生對問題進行挖掘，在觀察事物表征的情況下，對事物本質(zhì)進行深入挖掘，使學(xué)生將問題自主解決。

例如：《共價鍵》是魯科版高中化學(xué)選修三中的知識，教學(xué)過程教師可詢問學(xué)生，在氫離子和其他元素一起時，為什么會有負(fù)價顯示出來？為什么氫氣分子電性不顯示？此時學(xué)生會有如下猜測：氫離子和其他離子結(jié)合時，電子就會發(fā)生轉(zhuǎn)移;氫原子結(jié)合成分子時電子為轉(zhuǎn)移，所以氫氣分子電性不顯示。但是，如果氫離子外沒有電子呢？此時以HCl為例，氫離子和氯離子要想實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目的，都需要以一個電子為支撐，所以這兩個離子是以一個電子的共用為主，因而有共用電子對之稱。針對問題進行解決過程，如果教師引導(dǎo)學(xué)生分析問題時，能從宏觀及微觀為出發(fā)點，立足微觀模型對宏觀現(xiàn)象進行解釋，并且借助表象對反應(yīng)過程進行觀察，加之基于物質(zhì)本質(zhì)變化對其根本原因進行探尋，能使學(xué)生化學(xué)能力大幅度提升，同時也利于學(xué)生形成牢固的知識儲備結(jié)構(gòu)。

（二）給予幫扶、實現(xiàn)并體驗成功

對于高中生來說，其化學(xué)基礎(chǔ)已經(jīng)形成，但是，此時如果教師讓學(xué)生選擇一些復(fù)雜化學(xué)實驗獨立完成，難度仍然會很大，所以就需要教師幫扶、指引學(xué)生，促使學(xué)生感受成功喜悅的同時，透徹理解、深刻掌握物質(zhì)變化及反應(yīng)過程，使學(xué)生后續(xù)化學(xué)知識學(xué)習(xí)的興趣及信心能夠始終保持。

例如：學(xué)習(xí)魯科版必修二《化學(xué)反應(yīng)速率及限度》這部分知識的過程中，有哪些因素會給化學(xué)反應(yīng)速率造成影響？針對這一問題，教師可先選擇一些視頻內(nèi)容進行播放，即在溫度和壓強相同的情況下，鹽酸和醋酸（濃度相同）與金屬鎂反應(yīng)過程，會有不同的反應(yīng)速率呈現(xiàn)出來，而通過氣泡產(chǎn)生速率，一些學(xué)生會發(fā)現(xiàn)影響反應(yīng)速率的內(nèi)因所在是反應(yīng)物自身性質(zhì)[5]。之后對外因進行分析，一些學(xué)生認(rèn)為反應(yīng)速率會受溫度而產(chǎn)生影響，同時在證明時，會選擇不同溫度下分解氧化氫的實驗來證明。對此，教師可將相關(guān)實驗用具準(zhǔn)備好，之后邀請學(xué)生到臺前進行實驗對自己的猜測進行驗證，而對于其他學(xué)生猜測的觀點來說，教師同樣需要為學(xué)生觀點的驗證提供實驗機會。在實驗不方便開展的情況下，可選擇Flash進行利用，讓學(xué)生操作三維立體實驗，使學(xué)生深刻記憶知識。

結(jié)束語

高中生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中，必備能力就是宏觀辨識與微觀探析，其作為化學(xué)學(xué)科的一項核心素養(yǎng)培養(yǎng)內(nèi)容，需要教師予以重點關(guān)注，教學(xué)過程引導(dǎo)學(xué)生立足宏觀和微觀兩個角度對物質(zhì)、物質(zhì)變化進行分析，借此推動學(xué)生學(xué)好化學(xué)知識。

參考文獻

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[2]關(guān)勁梅.在宏觀辨識與微觀探析中培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)[J].廣西教育，2019，7（34）：75-76.

[3]李強、王瑞欣、楊松林.淺談“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的實現(xiàn)——基于2018年河南省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課的分析與評價[J].化學(xué)教與學(xué)，2019，000（09）：25-27+12.

[4]趙景方、杜斌、韓波、閆春更、周青.高中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的測評研究——以“宏觀辨識與微觀探析”為例[J].化學(xué)教學(xué)，2019，45（05）：17-21+38.

[5]房海旭.指導(dǎo)宏觀辨識和微觀探析，培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)[J].當(dāng)代家庭教育，2019，69（12）：111-113.