基于宏觀辨識與微觀探析的高中化學教學設計

田小蘭

（寧夏銀川市景博中學，寧夏 銀川 750000）

化學是一門基礎自然科學，在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質以及在不同條件下的變化和應用。化學研究的特征是從微觀層次認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質。隨著科學技術的不斷發展，化學知識在日常生活中的應用越來越廣泛，化學學科越來越受到重視，化學知識對于科學文化傳承和高素質人才的培養具有重要的意義。化學學科素養是新時期學生化學學習的必備素養，是學生終身學習和發展的重要基礎。宏觀辨識與微觀探析是一項重要的核心素養，可為學生提供解物質世界的不同層次和角度。培養學生的宏觀辨識與微觀探析素養，需要教師緊密結合這一素養內涵進行教學設計，實施教學，從教學目標、教學過程、作業設計、教學評價環節進行培養。

一、宏觀辨識與微觀探析的內涵

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱“課標”）將宏觀辨識與微觀探析解釋為：能從不同層次認識物質的多樣性，對物質進行準確分類；能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念；能從宏觀和微觀相結合的視角分析、解決實際問題。宏觀辨識與微觀探析的核心素養要求學生形成化學學科的思想和方法。

宏觀辨識簡單來說就是描述可觀察到的現象，如，能觀察到通入二氧化碳的澄清石灰有何變化；微觀探析是用微粒來解釋化學變化的本質，如為何鐵與稀鹽酸反應有氣泡產生。宏觀辨識與微觀探析核心素養中還包括對化學符號的運用，學生能用化學式和化學方程式來表征化學物質和化學反應。因此，針對學生宏觀辨識與微觀探析核心素養的培養需要從宏觀、微觀、符號這三種水平上進行。教學需要通過觀察、實驗等手段獲取物質及其變化的宏觀事實，并基于微觀模型進行分析與解釋宏觀事實；基于物質的微觀結構、微粒群成等方面對物質可能具有的性質或在特定條件下發生的變化進行推演與假設，在宏觀層面進行驗證，最后運用獨有的化學符號對物質及其變化進行表達。

二、基于宏觀辨識與微觀探析的高中化學教學設計

（一）教學目標設計

教學設計的首要環節便是設計教學目標，教師需要依據教學目標設計教學策略，選擇教學方法，組織教學活動。教師應對教學內容進行深入分析，明確教學重點和難點，制定教學目標。教學目標的設定需要考慮到學生的實際情況，以便更好地滿足學生的學習需求。教學目標應具備可操作性，明確具體的指標，以切實指導教學過程的實施。課標針對宏觀辨識與微觀探析的核心素養提出了化學課程目標：學生能夠通過觀察辨識一定條件下物質的形態及變化的宏觀現象，初步掌握物質及變化的分類方法，能運用符號表征物質及其變化；能從物質的微觀層面理解其組成、結構和性質的聯系，形成“結構決定性質，性質決定應用”的概念；能根據物質的微觀結構預測物質在特定條件下可能具有的性質和發生的變化，并能解釋其原因。以人教版高一化學必修第一冊第二章第一節中的《碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質》為例，教學目標便可設定為：掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質，如顏色、形狀、密度等；了解碳酸鈉和碳酸氫鈉在水中的溶解性以及與酸的反應情況；掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩定性及其受熱分解產物；理解碳酸鈉和碳酸氫鈉的結構特點，如離子鍵、共價鍵以及化學鍵的形成過程；了解碳酸根離子和碳酸氫根離子的結構特征及其性質差異；會用化學符號表示碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學反應過程。這樣的教學目標可以引導學生通過觀察了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的宏觀性質，理解化學反應的宏觀現象。通過理論學習和實驗驗證從微觀結構層面理解碳酸鈉和碳酸氫鈉的結構特點。

（二）教學過程設計

教學設計的核心環節便是教學過程的設計。通過設計教學過程，教師能夠有序地組織教學內容，確保內容的連貫性和完整性。教學過程設計包括教學資源的準備、教學方法應用方面。

1.教學資源準備，豐富課堂教學內容

教學資源準備是教學過程中的重要一環，幫助教師更好地開展教學活動，激發學生的學習興趣。以人教版高一化學必修第二冊第七章第一節《認識有機化合物》中的甲烷教學為例，教師應在課前準備好化學實驗器材，如試管、燒杯、分液漏斗、導管等，以便進行甲烷的物理性質實驗和化學性質實驗。高中化學概念繁多復雜，常常令學生望而生畏，傳統的教學方法往往注重知識點的灌輸，忽略了學生對化學現象本質的深入理解，限制了其發展科學思維和探究能力的空間。教師應制作多媒體課件，將甲烷的結構、性質、應用等內容以圖文并茂的形式展示給學生，幫助學生更直觀地了解甲烷的相關知識，更好地理解和掌握知識。教師應積極搜尋網絡資源，獲取更多與甲烷相關的知識和信息，用于在課上拓展學生的知識面，豐富課堂教學內容。

2.教學方法設計，激發學生學習興趣

教學方法直接影響到教學效果和學生的學習效果。教學方法設計如下：

（1）案例分析法

針對宏觀辨識與微觀探析素養的培養，教師可采用案例分析法，通過真實生活中的場景或問題來幫助學生從宏觀角度理解化學現象，進而探究其中的微觀原理。以人教版高二化學選擇性必修1 第三章第三節《鹽類的水解》為例，教師用多媒體展示食鹽（氯化鈉）水解，引導學生從宏觀現象出發，探究水解過程。討論食鹽（氯化鈉）在水中的溶解，觀察水解后的溶液性質，如pH 值的變化、產生氫氧根離子等。通過案例引導學生探討水解現象背后的微觀原理，討論氯化鈉溶解時離子化的過程、氯離子和鈉離子在水中的行為、水分子和離子之間的相互作用。教師應引導學生從微觀層面理解鹽類水解的化學方程式，比如氯化鈉水解為氫氧根離子和氯離子的方程式，并解釋方程式背后的微觀過程。學生通過觀察實驗現象，能夠從宏觀角度理解鹽類水解的過程，培養了對化學現象的理解和描述能力。通過討論氯化鈉溶解時離子化的過程，可引導學生從微觀層面理解鹽類水解的化學方程式，理解化學反應宏觀現象產生的原因。

（2）互動探討法

通過課堂討論、小組活動等形式，學生可以在教師的引導下，共同探討化學現象背后的微觀解釋，并分享觀點。教師需先選擇探討的課題，選擇引人入勝、涉及實際生活的化學問題或現象，激發學生的興趣和思考欲望。以人教版高一化學必修第二冊第八章第三節《環境保護與綠色化學》為例，教師可以引導學生討論環境保護與化學之間的緊密聯系。例如，討論化學工業對環境造成的影響，引發學生思考如何通過綠色化學降低污染。教師可以引導學生從微觀角度分析化學現象，如化學鍵的斷裂和形成、化學反應的機理等，使學生了解化學物質影響環境的原理。教師在學生討論后可以進行總結和引導，提供正確的解答或者進一步的思考，幫助學生完善對化學現象的理解。

（3）觀察演示法

觀察演示法，具體是指教師通過展示實物、直觀教具，進行示范性的實驗或采取現代化視聽手段等，指導學生學會宏觀辨識。以甲烷教學為例，教師在課前準備好多媒體演示課件，甲烷分子模型等。通過提問方式引導學生思考甲烷是什么，以及它在生活中的應用，從而導入新課。教師可借助多媒體展示甲烷的實物，讓學生觀察甲烷的顏色、狀態、氣味等物理性質；然后，通過甲烷分子的模型，向學生展示甲烷分子的結構特征；最后，通過多媒體課件展示甲烷的化學反應過程和分子結構。結合觀察、演示的內容，教師講解，引導學生討論，使學生更加直觀地了解甲烷這種有機化合物的性質和特點，從而更好地掌握相關知識，培養了學生的宏觀辨識能力。同時，也可以培養學生的觀察能力和思維能力。

（4）實驗探究法

實驗探究法強調通過實驗讓學生自己去探索和發現知識，促使他們通過實際操作去理解和掌握相關概念，更加理解化學反應的微觀原理，培養學生的化學核心素養。以高二化學選擇性必修1 第三章實驗活動2《強酸與強堿的中和滴定》為例，本次實驗的目的是讓學生掌握強酸與強堿中和滴定的原理和方法，通過具體的實驗操作培養學生的宏觀辨識與微觀探析的能力。教師應準備實驗材料和設備：強酸（如鹽酸、硫酸）、強堿（如氫氧化鈉）、酚酞指示劑、滴定管等試驗材料，指導學生進行中和實驗。教師可提出實驗探究的問題引導學生的實驗方向，如“如何確定滴定終點？當顏色變化完全時，滴定的速度應該如何控制？”“在中和滴定實驗中，化學計量比是如何計算的？反應速率又是如何測量的？”等。教師應引導學生通過滴定量計算出反應的化學計量比和反應速率，記錄實驗結果，讓學生通過觀察宏觀現象來推導、理解微觀層面的變化。

（5）情境教學法

情境教學法通過創造真實而有意義的教學場景，幫助學生理解知識、增進技能、培養情感態度。化學是一門與實際生活聯系緊密的學科，教師可以結合化學在實際生活中的應用實例創設生活化的教學情境，引導學生進行探究。以高二化學選擇性必修1 第四章第三節《金屬的腐蝕與防護》教學為例，在開始講解金屬的腐蝕與防護之前教師便可引入生活中的實際案例作為導入，激發學生的學習興趣和探究欲望，教師可利用多媒體展示金屬變質的圖片或視頻，如鐵生銹、鋁箔腐蝕、銅生銅綠等，教師可以提出“為什么鐵釘會生銹？”“這些金屬腐蝕的現象有什么共同點？”“金屬腐蝕的速度與哪些因素有關？”等問題，引導學生思考這些現象產生的原因。教師再結合一些實驗演示，將鐵釘放在不同的環境中，如水中、硫酸中、強氧環境中等，讓學生觀察鐵釘的反應。通過觀察，學生可以了解到金屬腐蝕與環境的關系，加深對金屬腐蝕原因的理解；通過探究金屬腐蝕的微觀過程，學生可以掌握金屬腐蝕的宏觀現象。

（三）教學作業設計

作業是教學設計中不可缺少的環節，是鞏固學生課堂所學的必備。針對基于宏觀辨識與微觀探析的教學設計，作業設計應當具有針對性，旨在鞏固學生在課堂上所學的知識，緊扣教學目標。

在宏觀辨識方面，化學作業設計應注重鞏固學生對于物質的性質、變化以及反應的理解和掌握。教師可布置讓學生自主探究的實驗，涉及到物質的性質、變化和反應，通過這些實驗，學生可以觀察實驗現象，分析實驗結果，從而得出結論，并能夠解釋實驗中觀察到的宏觀現象。另外，還可以設計與物質分類、分離以及提純相關的實驗，讓學生掌握物質分類、分離以及提純的基本方法和技能。教師可要求學生撰寫實驗報告或觀察記錄，記錄他們在實驗中觀察到的現象以及相應的結論。

在微觀探析方面，作業設計應注重鞏固學生對于分子、原子、離子等微觀粒子的理解和掌握。教師可布置涉及到分子結構、化學鍵和分子間作用力等方面的實驗，或要求學生觀察生活中的化學反應現象，分析發生化學反應的實驗原理，解釋實驗中觀察到的微觀現象。

教師可設計提供一系列問題或計算練習，鞏固他們對化學概念的理解和應用能力。在針對宏觀辨識與微觀探析這一學科核心素養的考查設計問題時，應盡量避免“硅原子最外層有幾個電子”這類用事實性、識記性、孤立性的學科知識就可以解決的問題，而是要設計以物質性質、微觀結構等學科知識為工具結合宏微觀這一學科觀念才能解決的問題，形成“辨識—分析—應用”這樣的梯次性。

（四）教學評價設計

教學評價是不斷完善核心素養教學的重要依據。評價學生的宏觀辨識和微觀探析能力時，要確保評價目標與學生的學習目標一致，重點關注他們在宏觀和微觀層面的認知能力發展情況。評價應注重形成性評價和總結性評價相結合，包括書面測試、實驗操作、課堂觀察、自我評價和同學互評等。

評價學生的宏觀辨析能力，包括對學生在實驗中觀察、記錄和分析宏觀現象的能力。教師可以設計實驗或觀察活動，要求學生描述和解釋實驗現象，通過對物質性質、變化和反應的觀察描述程度來評價學生。評價可以包括書面報告、實驗記錄、觀察記錄以及口頭表達等方式。微觀探析評價方面應聚焦于學生對分子、原子、離子等微觀粒子的理解和掌握程度。通過對學生在化學反應機理、分子結構、化學鍵以及分子間作用力等方面的表述、解釋和圖示進行評價，來考查學生能否運用微觀角度解釋宏觀現象。

三、結語

在新課改背景下，核心素養的培養是學科教學的主要教學目標。宏觀辨識與微觀探析是高中化學核心素養的重要組成部分，通過對宏觀辨識與微觀探析能力的掌握，學生可以建立起對化學世界的更深層理解。在以宏觀辨識與微觀探析為培養目標的教學設計中，應注重培養學生的觀察、分析和解釋能力。基于此，教師可以從教學目標、教學資源、教學方法、作業設計和評價設計方面進行系統設計，以激發學生對化學的興趣，培養他們探索化學世界的好奇心和能力，促進學生核心素養的發展。