在化學教學中將宏觀辨識與微觀探析有機結合

郭輝

《水的組成》是初中化學第四單元課題2的內容，我是這樣設計教學環節的：在演示水的電解實驗過程中，引導學生觀察、思考，問題1：看到什么現象？兩支試管都有無色的氣體生成，是什么物質？怎么驗證？問題2：物質是由元素組成的，那么水也是由元素組成的，是由什么元素組成的？你是怎么知道的？分析與解釋：與電源負極連接的試管產生的氣體能夠燃燒，產生淡藍色火焰，證明是氫氣，氫氣是由氫元素組成的；與電源正極連接的試管產生的氣體能夠使帶有火星的木條復燃，證明是氧氣，氧氣是由氧元素組成的；水在通電的條件下，生成了氫氣和氧氣，這是一個什么反應類型？（分解反應），根據第三單元學習學生知道：化學反應前后元素種類不變，得出水是由氫元素和氧元素組成的。這兩個問題從宏觀層面設計問題促使學生對電解水實驗和水的宏觀組成有了理解和掌握。

問題3：物質由分子構成，水由水分子構成，那么水分子是怎么樣的？它由什么原子構成？怎么構成？一個水分子中有幾個原子？氫元素的原子是氫原子，氧元素的原子是氧原子，根據化學反應中原子的種類、數目不變，可以推出水分子是由氫原子和氧原子構成的。

提供資料：相同條件下（常溫常壓），氣體的體積比等于分子數比。

問題4：如何從微觀角度分析水電解的化學過程呢？能否從定量的角度去分析產生的氫氣和氧氣的體積比2∶1？這個體積比能否推理出水分子的構成呢？學生認識的障礙點是：怎么根據產生的氫氣和氧氣的體積比2∶1，推理出水分子中氫原子與氧原子的個數比是2∶1？從促進學生認識發展的角度出發，具體解決措施是：利用小球模型、在白板上用微觀動畫的教學措施讓學生感性認知水分子分解的微觀過程，確定水的化學式為H2O。這兩個問題從微觀設計問題促使學生理解宏觀現象的成因。

通過練習和提問學生知道，學生對水的電解實驗現象和變化過程理解透徹，能夠由宏觀世界轉向微觀世界，從微觀的角度認識宏觀世界。本節課是繼第三單元《物質構成的奧秘》學習了分子、原子和離子等微觀粒子概念后將微觀粒子動態化的一個版塊，并對以后學習質量守恒定律，認識和分析化學變化及其本質奠定基礎，在教材中起到了承前啟后的作用。將抽象問題具體化，通過引導學生將宏觀辨識與微觀探析有機結合，很好的培養了學生由現象到本質的分析能力和邏輯思維能力。

在關于《分子和原子》的內容教學中，為了使學生對微觀性的分子、原子有一個宏觀的認識，可以將玉米與芝麻這兩類物質相混合，使學生獲得關于分子、原子特征的啟發。當學生認識到分子與原子之間的區別之后，教師可以再進一步引導，“分子之間會不會存在間隔？”通過問題的思考與探究，使學生深化對知識的理解。在這一例子中，分子和原子屬于微觀世界中的物質，而玉米和芝麻則是宏觀世界中的物質，其中這兩組對象之間的特征差異就是“標志”。

從宏觀與微觀兩個角度認識物質及其運動的特殊視角是化學不同于其他科學最特征的思維方式。從微觀上看，化學變化就是一個“破而立 的過程，即在一定條件下，構成原物質的分子被破壞，分裂成原子，原子重新組合成其他物質的分子，再由這些分子構成物質，有的原子可直接構成物質。例如氧化汞發生分解反應時，在受熱的條件下，每個氧化汞分子分成一個氧原子和一個汞原子，每兩個氧原子重新組合構成一個氧分子，大量的氧分子構成了氧氣。大量的汞原子直接構成了金屬汞。

在宏觀--微觀--符號之間建立聯系，是化學學科特有的思維方式，化學是通過微觀解釋宏觀性質的一門學科，和其他學科不同的思維方式就是宏觀和微觀的聯系。在化學教學中將宏觀辨識與微觀探析有機結合不僅可以通過微觀說明物質的構成和變化，還可以通過宏觀展示物質的形態和本質，通過觀察、想象、類比、模型化得方法使學生理解化學現象后的本質，提高學生的創新能力，建立科學的物質觀。