構建獨特視角 探尋化學本真

劉文靜

摘要： 引導學生在化學學習的過程中形成化學基本觀念，尤其是“微粒觀”的構建，是義務教育階段化學教育的重要任務之一。魯教版初中化學教科書從編排體系到內容設計，以及呈現方式等隨處體現并凸顯著化學研究問題的獨特視角，這對學生的化學基本觀念的形成和思維方式的培養起到了重要作用，也為教師的化學教學提供了方向和實踐創新的巨大空間。

關鍵詞： 微粒觀; 教材設計; 教學實踐

文章編號： 10056629（2018）12002805中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

“微粒觀”是一種重要的化學基本觀念，初中化學課程力求使學生在宏觀現象與微觀本質間建立一種認識，即自然界中，人們能夠宏觀感知到的一切物質都是由極其微小的粒子構成，這些粒子雖小，卻真實存在，它們利用相互之間的作用力，使宏觀物質世界發生著千姿百態的變化。這種觀念的形成對于學生理解和解釋宏觀的化學事實和現象，理解化學反應的實質，了解化學符號的意義具有重要的價值。特別是對于初中生來說，微粒觀的構建、宏觀與微觀相結合思維方式的形成是開啟化學之門的基礎。

由山東省教育出版社出版的義務教育化學教科書（簡稱魯教版初中化學教科書）十分注重微粒觀的構建，凸顯化學學科的認識視角，讓學生在循序漸進的學習過程中逐漸建立起化學基本觀念和思維方式，并從中尋得化學的本真所在。以下結合自身的教學實踐談談對魯教版初中化學教科書微粒觀構建的認識與教學。

1?清晰的主線，讓基本觀念在循序漸進中生長

分子和原子是化學學科的兩個核心概念，微粒觀的構建也是以這兩個概念的形成為標志的。魯教版初中化學教科書首先在第一單元第一節“化學真奇妙”中“物質構成的奧秘”主題下就引入了“水分子”、“氫分子”、“氧分子”以及“硅原子”、“鐵原子”等名詞，通過圖片、模型和真實的圖像等呈現形式，利用“先入為主”的心理特點和類比、模型化的方法，讓學生在學習化學之初就建立這種認識，即物質是由分子、原子等極其微小的粒子構成的，化學就是在分子、原子的水平上研究物質及其變化規律的科學。

緊接著在第二單元“探秘水世界”中，通過具體實例“水的三態變化”和“水的電解”，討論“水分子在物理變化和化學變化中有何不同的表現”這一關鍵性問題，幫助學生建立對分子概念的理解性認識，即發生物理變化時，構成物質的分子本身沒有發生變化，只是分子的間隔和排列方式等發生改變，所以沒有新物質產生;發生化學變化時，構成物質的分子發生了改變，變成了其他的分子，所以產生了新的物質。在這個過程中，學生對原子也有了初步的理解性認識，即化學變化中分子改變，而原子不變。在此基礎上，進入第三單元“物質構成的奧秘”的學習，進一步揭示原子的微觀結構，加深學生對原子的理解。

魯教版初中化學教科書就是這樣依據學習者的心理特點和認知規律，循序漸進地幫助學生形成微觀的認識，而且這種微觀知識的呈現并沒有停留在原子結構的認識上，而是一以貫之地滲透于整個初中化學教材中。比如氧氣的性質、化學反應前后物質的質量有無變化的猜想、氫氣的燃燒和爆炸、氯化鈉的溶解、中和反應、粗鹽的提純、食品中的有機物等，教材以身邊物質的變化為范例，作為物質微粒觀的生長點，演繹出物質微粒觀的豐富內涵，使學生通過不斷的學習逐漸地建立起這一基本觀念。

最初使用魯教版初中化學教科書時，我們擔心剛開始學習化學就提出分子、原子這樣抽象的概念，學生會難以接受，但實際教學中發現，當學生看到具體的物質和生動的微觀模型圖片聯系在一起時，他們并未表現出畏難情緒，而是充滿了好奇，當我們用一些搜集的影像資料或多媒體動畫，讓這些小精靈們生動地呈現在學生眼前時，他們的想象力、理解力超乎意料。例如，第一單元第二節“體驗化學探究”的重要教學目標就是通過蠟燭燃燒實驗，引導學生敏銳觀察、深入思考，學會從生活現象中提出化學問題，這需要學生知道應該從物質的組成、結構、性質、用途等角度思考化學問題。剛剛學習了一節化學課的學生，頭腦中有沒有、有多少這方面的知識呢？筆者做了一個對照實驗： 筆者在一個班上課時直接開門見山做實驗，讓學生提問題，結果學生的問題非常分散，五花八門，有的甚至提出“蠟燭是誰發明的？”;在另一個班，筆者首先用圖片的形式回顧了化學這門學科的特點——化學是認識物質、改造物質、應用物質的一門科學，提到認識物質時，再次呈現了第一節中一杯水傾倒出若干水分子，進而放大到一個水分子的那張圖片，意在提醒學生，物質的組成和結構是化學研究物質的一個重要視角。在此鋪墊后，將教材中的蠟燭燃燒實驗分為兩個探究活動，先通過觀察點燃、燃燒和熄滅時的現象提出一輪問題，將學生的代表性的問題呈現于屏幕后，引導學生分析哪些是化學問題，以此幫助學生再次明確化學研究問題的視角，然后再進行在蠟燭火焰的不同部位橫穿火柴梗和火焰上方罩上涂石灰水燒杯的實驗，觀察并提出第二輪問題。很明顯，學生從化學的視角出發，提出的問題質量就有很大的提高，比如，有的學生提出“蠟燭熄滅時產生的白煙和石灰水變渾濁產生的白色物質是由同一種微粒構成的嗎？”“紅色的石蠟中含有什么成分？燃燒后石蠟中的微粒變成了什么微粒？”“怎樣設計蠟燭才能讓每一個分子都充分燃燒？”“加入什么成分能夠讓蠟燭燃燒得更持久呢？”可見，在對教材的合理利用和教師的引導下，學生是可以形成宏觀與微觀相結合的化學思維方式，從而促進其“微粒觀”的形成的。當然，并不是每個孩子在學習之初都能夠做到的，觀念的形成也不是一蹴而就的事情，只要教師能夠持之以恒地充分利用好教材資源，設計好問題與評價，學生微粒觀的構建就不是困難了。

2?獨特的表征，讓思維方式在潛移默化中形成

化學用語是學習和研究化學的必備工具，但是大量抽象的符號也曾經是學生學習化學的一大障礙，這是因為以往的教學往往將符號的學習與物質的認識割裂開來，造成學生厭學的后果。魯教版初中化學教科書在內容組織和呈現方面，十分注重“宏觀物質—微觀模型—符號表征”相結合的學習方式，依據學生的心理發展水平，盡可能地引導學生從宏觀、微觀、符號三重表征的視角認識物質及變化，幫助學生形成化學微粒觀。

例如，教材第一單元第一節“化學真奇妙”中就以圖片呈現了這樣的情景： 一杯清水緩緩倒出，倒出的一滴水中呈現出若干水分子，進而放大一個水分子由一個氧原子和兩個氫原子構成，下方緊跟標明水分子（H2O）的符號。再比如，在講解化學式的意義及物質的組成與化學式的關系時，教材就穿插了三組圖片（金屬銅、氯化鈉、水及它們的微觀模型和化學符號），使學生建立起見到一種物質，就去思考“這種物質的微觀構成是怎樣的，如何用符號來表示它的微觀構成”的良好思維習慣。講解化學式的意義時，教材則是呈現了一位美麗的小姑娘，手持寫有“H2O”的紙片，站在蔚藍色的大海旁，頭腦中浮現著水分子的模型，在這樣的情景中，學生就容易理解符號所表示的宏觀與微觀的含義了。

在教材270余幅圖片中，展示物質宏觀與微觀、微觀與符號、宏觀與符號以及宏觀、微觀、符號的圖片共計90余幅，約占全書圖片總數的33%。我們在教學中充分利用這些素材的同時也嘗試創新。比如，我們讓學生對實驗臺上的藥品分類擺放，讓學生觀察物質后在試劑瓶的標簽上寫上符號，畫出構成該物質的微粒模型;我們讓學生用橡皮泥制作簡單的分子模型，在觀察化學變化的實驗現象后拼擺模型，感知變化的微觀本質，并根據拼擺的模型書寫化學方程式，體會符號所蘊含的意義;我們將典型的復分解反應微觀本質做成動畫，讓學生手中的試管實驗與多媒體中微粒的奇妙變化和課本上科學表征的化學方程式聯系在一起。就這樣，一串串枯燥的符號變成了一個個躍動的精靈，訴說著化學物質及其變化的神奇奧妙?！耙娭ⅰ薄ⅰ耙娢⒅钡娜诤鲜且环N高效的學習元素化合物的方法。這是兩個相反的學習視角，但卻是相輔相成的，引領學生宏觀感知、微觀分析加之科學的符號表征，學生才能深刻理解物質變化的本質，進而才能利用這種道理或規律改造或應用物質。

3?形象的圖片，讓師生的創造靈感在教學中迸發

魯教版初中化學教科書是一本生動有趣的教科書，它的插圖豐富多彩、內容生動，學生愛不釋手，教師也從中受益。比如： 學習氧氣的性質時，有一個思考題“木炭、鐵絲、蠟燭在空氣中反應與在氧氣中反應劇烈程度明顯不同，原因是什么呢？”，如果學生僅僅從氧氣濃度不同來解釋，還不能點透現象差異的實質性原因，即單位體積內微粒數目的差異。學生很難想象這個情景，教師直接講解也很枯燥，而教科書適時地插入一幅圖片，就幫助師生輕松化解這一難點。這幅圖片中有兩個集氣瓶，一瓶畫著代表空氣組成的氮分子和氧分子模型，另一瓶畫著代表純凈氧氣的氧分子模型，每瓶中都有一塊碳原子的聚合體，代表燃燒的木炭，這樣學生有了思考的方向，在啟發交流下，就不難得出“物質跟氧氣發生化學反應時，單位體積的空間里氧分子數目越多，反應物微粒碰撞幾率越大，反應就越劇烈”的結論。這樣的學習有利于培養孩子的抽象思維，發展學生深層次的理解能力。

這些生動形象的圖片資源，給予了教師對課本素材再創作的靈感。筆者執教過一節公開課“燃燒與滅火”，通常教學是通過實驗探究燃燒的條件，如觀察白磷、紅磷在熱水中及空氣中的燃燒情況，這樣會增加學生對白磷、紅磷與氧氣反應這個素材本身的認知負擔，而影響對燃燒本質的認識水平。鑒于學生對燃燒與滅火有著豐富的生活常識，歸納燃燒條件與滅火方法不成問題，因此筆者把著力點放在了對燃燒反應的微觀本質分析，使學生從微觀上理解燃燒發生與停止的原因。受課本中木炭在氧氣中燃燒的圖片的啟發，在學生通過實驗嘗試增大氧氣濃度、增加反應物表面積等方法后，利用微觀動畫啟發學生思考這些方法促進燃燒的本質原因，即增加了反應物微粒的碰撞幾率。

在乙炔素材的應用中，將乙炔充分燃燒與不充分燃燒的宏觀視頻與微觀模型分析以及反應方程式中分子數目關系放在一起呈現，學生可以發現反應物分子數目比不同，反應產物分子也不同，反應能量變化也不同。整節課學習，學生自然感受到大千世界的無數生靈中，只有人類才能有意識地利用燃燒、控制燃燒，控制的利器就在于人類掌握了反應的微觀本質。不僅如此，通過遷移其他化學反應，學生也會意識到人們通過控制反應條件以及反應物的量使反應向著有利于人類的方向進行，從而使化學反應更好地服務于人們生活。這樣學生對化學科學的價值認可就不言而喻了。

4?生動的語言，為學生開啟微觀想象力的大門

教材中學習內容的呈現僅有圖片是不夠的，更需要科學生動的語言引領，尤其是微粒觀的構建，需要用語言將學生的思維領入奇妙的微觀世界。魯教版初中化學教科書在圖文的搭配中就十分注重語言的感染力。

比如第三單元“物質構成的奧秘”章前圖，這是一幅以黑色為底色，藍色光束和微粒構成的電子云圖片，圖上配有一段話： 蛋白質是生命的基礎物質，可是你能想到嗎，結構看似復雜的蛋白質大分子僅僅是由幾類原子作為“基本單元”結合形成的。這些微小的“基本單元”不過一百多種，然而它們卻組成了我們周圍的一切，乃至整個宇宙！從古希臘的古代元素觀，到近代原子結構模型，直至今天的人工合成元素，人類從來就沒有停止過對物質世界構成規律的探索，這樣的探索和努力為我們帶來的不僅僅是對宇宙的基本認識，更是對生命的深入理解。

這段話生動簡練地描述了原子、元素的關系以及研究它們的價值，配以圖片的神秘色彩，使學生不禁產生了對科學的敬畏和探索微觀世界的興趣。

再比如： 在本單元第一節“原子的構成”的“挑戰自我”欄目中，教材以“李濤同學撰寫的心目中的原子的短文”為范例，讓學生分析并描述出自己想象中的原子。范例中的語言生動極具感染力，“……它們隱匿于世間萬物之中，現身于分子、離子大家庭，在化學變化的‘戰場縱橫馳騁……”“……它們亙古即有，雖滄海桑田，但生命不絕。任憑大自然極盡風雨雷電之能，小小的身軀與地球并生、與日月同在、與宇宙共休戚。人們稱呼它們為‘原子，想必是它們代表著宇宙的初始吧……”。

在這種語言的感染下，學生也紛紛樂于寫出對原子的認識。比如，有學生寫到：“原子在人們心目中曾經是一個實心的小球，也曾經是一塊完美的蛋糕，可現在我們看到那是一個美麗的星系，它有一個充滿能量的核心，微小的電子與它惺惺相惜?！边€有學生寫到：“宇宙有多大？它大到無邊。原子有多小？它小到無限。我們將宇宙無限放大，最終能看到的是構成它的一個個原子，我們將原子繼續放大，呈現在我們面前的又是一個神奇的宇宙！”生動的語言的確能夠激發學生超乎尋常的想象力，我們不要低估學生的抽象思維能力，只要給予恰當的引導，學生想象力的大門一旦開啟，能帶給我們許多意外的驚喜。

筆者在教學中也十分注重提煉自己的語言，盡量用生動有趣的語言幫助學生理解抽象的微觀本質。比如學習了酸和堿的性質，筆者設計了一節拓展實驗課“美麗的堿——氫氧化銅的產生與消失”，目的一是讓學生通過實驗的感性認識和微觀分析，掌握該實驗中化學變化的本質，培養學生宏觀與微觀相結合的思維方式;二是利用語言的感染力，讓學生感知化學變化之美以及元素守恒的道理。具體設計如下：

[師]同學們，剛才我們完成了氫氧化鈉溶液與氯化銅溶液的反應實驗，你能描述你看到的現象嗎？

[生]產生藍色的絮狀沉淀。

[師]是什么微粒的結合造就了這美麗的現象呢？大家觀察一個微觀動畫，想一想該反應的微觀實質是什么？

[生]銅離子和氫氧根離子結合，生成了氫氧化銅沉淀。

[師]看來水分子的作用力不足以解離銅離子和氫氧根離子，那么什么微?？梢愿淖兯鼈兡?？

[生]氫氧根離子可以和氫離子結合生成水分子，這是中和的原理，所以可以試試加入酸。

[師]同學們看到現象能從微觀的角度出發分析實質，說明具備了“見著知微”的思維能力。而且能從離子的性質思考，想出解決問題的方法，則說明掌握了“見微知著”的本領，這是我們學習化學的一大利器。下面就用稀鹽酸驗證一下你們的猜想，看看會有什么神奇的現象發生。

[生]向形成氫氧化銅沉淀的試管中逐滴加入稀鹽酸，觀察現象。

[師]美麗的堿氫氧化銅華麗地現身又悄然消失，老師用這段話表達我的感受：“當藍色絮狀沉淀躍然試管底，銅離子與氫氧根再也不分離，可當清澈如水的鹽酸悄悄滑入，那凝固的美麗瞬間煙消云散。中和的力量難以抗拒，風卷云襲過后，平靜的藍慢慢淡出。世間萬物變化多端，唯有那元素堅守著永恒！”同學們，你能否從離子的角度描繪出氫氧化銅的產生和消失的過程？談談你對化學變化的認識呢？

[生]描寫對實驗的本質分析和認識。

……

在教師語言的示范引領下，學生寫出了超越教師的精彩文字。有位學生這樣描述： “粒子析分，重合，直到Cu2+終于與OH-化合成了美麗的堿——Cu（OH）2。像是藍色的沉降而下的霧，像是鳥類翼下幽艷的絨。奇妙，不可方物！”另一位同學這樣寫道：“看似變化的物質其實并沒有改變本質，只是元素重新換位組合罷了。就像生活中的好多事，事情的本質可能真的沒有看起來那么復雜，有時換一種方式、換一下心情，可能會簡單多了呢！”還有一位同學在文章的結尾中寫道： “這里是元素的世界，不停循環，相同的粒子在不同的時間扮演著不同的角色，這一秒是滄海，下一秒便是桑田……”從學生的文字來看，該反應的現象給學生的視覺震撼力很強，化學變化之美溢于言表，有孩子還為此編寫了歌詞，對化學的喜愛可見一斑。同時學生對化學變化本質的認識也有所提高，甚至能聯系到為人處世之道。一個小小的實驗，能給學生的心靈以觸動，幫助其科學地認識物質及其變化的規律，將來他就可以運用這些道理判斷和處理問題。相信語言的力量，專業而生動的教學語言能點燃學生內心探索科學奧秘的那顆火種，學生在探究、交流、思考、表達中學習化學、構建化學觀念就不再是難不可及的事情了。

初中化學教學的根本任務就是借助基本的化學基礎知識的學習，幫助學生形成對物質世界組成與變化的基本認識，掌握獨特的分析與解決問題的方法，樹立正確的科學倫理觀念與不斷探索的科學精神，學會遵守科學規范并養成良好的、科學的生活習慣。所以，在筆者看來，這些看待和研究物質世界的基本化學觀念和思維方式，以及正確的價值取向，就是化學教學的“本真”所在。十余年與魯教版初中化學教科書的相伴，讓筆者更加堅定了“觀念為本”的化學教學理念。一個人的成長過程，是對身邊的世界由認知到認同，進而形成意識的過程。而我們所追求的化學教學的本真，就是最終在孩子頭腦中形成的化學意識，當知識內化為信念，外化為行為時，這種最本真的東西將會影響孩子的一生。

參考文獻：

[1]畢華林，盧巍主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學[M].濟南： 山東教育出版社，2013.

[2]畢華林，杜明成.基于化學基本觀念構建的教科書設計[J].化學教育，2007，（10）： 13～15.

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