在初中化學教學中幫助學生建構微粒觀

張映林

摘要：微粒觀是中學化學基本觀念建構的核心，微粒觀的教學是幫助學生建構從微觀視角思考宏觀世界的化學觀念。以分子原子的教學為例，運用宏觀實驗、模型模擬、多媒體演示以及探尋科學史等教學策略幫助學生建構起宏觀與微觀的聯系。

關鍵詞：微粒觀；建構；分子原子；初中化學

文章編號：1005–6629（2014）6–0035–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

《義務教育化學課程標準（2011年版）》強調，義務教育階段的化學教育“要引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念”[1]。化學教育的一個重要任務是使學生能夠建立物質的微粒性認識，能從微觀角度認識一些現象、事實，形成對物質及其變化的科學認識。因此，微粒觀是中學化學基本觀念建構的核心[2]。從微觀視角認識和考察物質世界是學生學習化學之后應掌握的重要思維方法，微粒觀的形成對于學生認識物質世界具有重要的價值。

在新課改思想的影響下，多數中學教師都能認識到微粒觀在化學教學中的重要性，但很多時候還停留在概念的理解方面，沒有上升到觀念的層面。例如，在分子、原子的教學中有些教師把教學的重點放在分析為什么分子是保持物質化學性質的最小粒子，原子是化學變化中的最小粒子。事實上學生如果沒有建立對微粒觀的初步認識，不能在頭腦中形成分子原子的大致形象，這樣生硬地讓學生理解分子原子的定義，教學效果肯定會大打折扣。

分子原子概念的教學是學生第一次建立宏觀和微觀的聯系，是學生第一次用微觀的觀點思考宏觀現象，也是學生容易產生分化的學習內容，在學生形成系統微粒觀乃至整個中學化學學習中具有舉足輕重的地位。本文以分子、原子的主題教學為例，探討在初中化學教學中如何幫助學生建構微粒觀。

1 微粒觀的教學背景分析

微粒觀不是記住“一切物質都是由相應的微粒構成的；物質微粒永不停息地作無規則運動；物質的微粒之間有間隔”等這些結論，也不可能單以結論的形式出現在教材中，它是內隱于知識體系中并隨知識層次的推進而深化的一種觀念。化學知識是以具體事實、概念、原理等形式出現，是“有形”的，它可以通過背誦、記憶的方式去獲得。而觀念是化學知識的深層凝聚物，是“無形”的，它不可以通過淺層次的思維活動和單一的學習方式來獲得，只能是學生以自己的知識經驗為背景，通過積極主動的思考，在自己頭腦中積淀下來的一種思維成果。

根據現代教育理念，微粒觀的教學重點應該是幫助學生將認識角度從宏觀到微觀、從現象向本質轉變，豐富和發展學生從微觀角度認識和理解物質及其變化，逐漸將具體概念知識的學習轉化為學生的內在觀念。通過學生對分子、原子等微粒觀的主動建構，可以讓他們體驗并初步嘗試從微觀角度看待宏觀世界。

2 教學設計思路分析

分子原子的主題包括四個教學內容，第一是讓學生相信客觀事實：物質確實是由微觀粒子——分子、原子等構成的；第二是認識分子性質：分子的質量和體積都很小、分子總是在不斷地運動著、分子間是有間隔的；第三是了解分子、原子是如何構成物質的，知道大多數物質是由分子構成，而分子又是由原子構成；第四是了解物質變化的微觀實質，進一步了解分子、原子在物理變化和化學變化中的變化過程。

由于微觀粒子看不見、摸不著，學生缺乏認識微粒真實面貌的直接經驗，由此造成學生建構微粒觀的困難。突破難點的主要教學方法是：將微觀概念的學習建立在宏觀實驗的基礎上，幫助學生將宏觀可見的現象與微觀難見的粒子建立聯系，學生通過對這種聯系的想象，在頭腦中初步建立微觀粒子模型，然后在運用模型和多媒體演示等手段去直觀感受微觀粒子的構成與變化[3]。

3 教學方案設計參考素材

3.1 承認客觀事實，物質是由微觀粒子構成

情景導入：將一段鎂條不斷剪小

設計意圖：使學生感受探究宏觀物質的可分性，體會物質是可以分成極其細小的微觀粒子的。

問題：你認為分子、原子是真實存在的嗎？你能將它們畫出來嗎？

設計意圖：根據奧蘇貝爾的有意義學習理論，有意義學習必須以學習者原有的認知結構為基礎，新知識的學習必須以學習者頭腦中原有的知識為基礎，沒有一定知識基礎的意義學習是不存在的[4]。學生在物理課上對分子、原子有了一些印象，通過學生的表達與學生的相互評價，了解學生頭腦中已有的分子、原子形象，找出學生對分子、原子的已知點與不足點，作為新知識的生長點及微粒觀的建構條件。

多媒體展示：掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）下的分子、原子照片。

設計意圖：用真實情景有力地證明了分子、原子等微觀粒子的存在不僅是科學假說，更是真實的。

3.2 用宏觀實驗探究分子的性質

學生實驗：向盛水的燒杯中加入少量品紅

可根據學生的實際情況，設置成以下幾個問題：從微觀角度，品紅是怎樣構成的？你觀察到什么現象？從微觀角度，你能想象出它是怎么變化的嗎？你能將這個變化畫出來嗎？

設計意圖：讓學生觀察實驗現象，并在教師引導下想象出品紅是由一些微觀粒子構成，當它溶于水向四處擴散時是微粒在不斷運動，間隔在不斷擴大。

學生實驗：在冷水中和熱水中分別加入品紅

設計意圖：再次讓學生觀察品紅的擴散過程，并且還能感知在熱水中品紅擴散得更快。通過一個很簡單的宏觀實驗現象，學生能感知到品紅分子的存在，并且還能了解溫度越高，品紅分子運動速率越快。

學生實驗：用注射器比較壓縮相同體積的水和空氣的難易

設計意圖：通過實驗發現水很難壓縮而空氣較易壓縮，學生自然形成了分子間存在間隔，氣態分子比液體分子間隔大的觀念。

教師演示實驗：酚酞與氨水的實驗

設計意圖：學生們觀察、總結實驗現象，依據實驗現象得出結論，并從分子、原子的角度分析產生這些現象的原因。這一環節建立在學生新舊知識的結合點上，極大地激發了學生的興趣，使學生主動地參與到學習之中。

3.3 了解分子、原子是如何構成物質的

設問：你知道分子與原子的關系嗎？

PPT展示：道爾頓的原子論與阿伏伽德羅的分子論的科學史[5]。

設計意圖：很多學生頭腦中認為原子是最小的粒子，形成的原子觀念和道爾頓的原子論有相似之處。通過科學史道爾頓的原子論與阿伏伽德羅的分子論的介紹，讓學生了解到分子與原子的聯系與區別。

舉例：水是由大量水分子構成，而每一個水分子又是由兩個氫原子和一個氧原子構成。給出水的化學式，并畫出水分子的微觀示意圖。

模型模擬：讓學生將氫原子、氧原子的模型組裝成水分子的模型。

設計意圖：讓學生了解分子與原子是如何構成物質的，并了解物質化學式的微觀意義，讓學生初步建立起宏觀世界、微觀世界與化學符號三者之間的關系。通過模型組裝，讓學生在體驗中形成新的認知“分子是由原子構成的”。

3.4 了解物質變化的微觀實質

問題情境：水的三態變化：8 g冰在4℃時融化成18 mL水，在1 atm下，將18 mL水加熱到100℃，變成3.06×104 mL的水蒸氣，體積擴大約1700倍。你能從微觀角度思考分析水的三態變化過程嗎？

設計意圖：以具體的宏觀事實為問題情境，引導學生從微觀角度思考宏觀現象，加深學生對水分子在不斷運動，氣體分子間的間隔更大等微觀粒子性質的理解，并為物理變化中分子種類這一微粒觀的形成不變埋下伏筆。

問題：請從微觀角度想象水蒸發和水電解的過程。

模型模擬：設計小組活動方案，用白色球代表氫原子、藍色球代表氧原子，模擬水蒸發和水電解的過程，并且用語言將操作過程加以解說和分析。

設計意圖：通過學生模擬分子、原子的變化過程，使學生初步將分子、原子在物理變化和化學變化中的行為具體化。

教師總結：物理變化和化學變化中分子、原子的變化。

設計意圖：運用模型進行擴展，解釋其他的物理變化和化學變化中分子、原子的行為，進而深化學生對分子、原子概念的理解。

問題：你能用分子、原子的觀念解釋什么是混合物、純凈物、單質與化合物嗎？

設計意圖：讓學生嘗試用微粒觀思考宏觀物質，體會化學學科的獨特思維方法，也加深學生對這些概念的進一步理解。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]莘贊梅.應用系統思考整體把握“微粒觀”的建構和發展[J].中學化學教學參考，2012，（7）：21～24.

[3]吳俊明.分子概念建構的意義、基礎和教學策略[J].中學化學教學參考，2013，（4）：5～7.

[4]施良方.學習論（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2001：214～428.

[5]《化學發展簡史》編寫組.化學發展簡史[M].北京：科學出版社，1980：94～101.