初中化學(xué)“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”層次核心素養(yǎng)的內(nèi)涵和教學(xué)策略

陳康茗

【內(nèi)容摘要】“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”是化學(xué)核心素養(yǎng)中最基礎(chǔ)也是最重要的一個(gè)層次，最具化學(xué)學(xué)科特色，是化學(xué)學(xué)習(xí)中不可缺失的一部分。在整合“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出重視化學(xué)用語(yǔ)、發(fā)揮實(shí)驗(yàn)作用、增加雙向互動(dòng)三個(gè)教學(xué)策略，以期對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育有所幫助。

【關(guān)鍵詞】宏觀(guān)辨識(shí) 微觀(guān)探析 核心素養(yǎng) 初中化學(xué) 教學(xué)策略 內(nèi)涵

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”屬于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一個(gè)層次。其中宏觀(guān)是用肉眼即可以觀(guān)察到的總體，微觀(guān)是不能直接被觀(guān)察到的，從分子、原子、電子等方面去探尋物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門(mén)基礎(chǔ)自然科學(xué)，其特征是研究分子和創(chuàng)造分子。可見(jiàn)，化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)，區(qū)別于其他學(xué)科，強(qiáng)調(diào)不僅從宏觀(guān)角度，更要從微觀(guān)的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的科學(xué)。在化學(xué)的學(xué)習(xí)中，“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”屬于不可或缺的一個(gè)層次。

一、內(nèi)涵

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”是從不同層次對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)變等及其相互關(guān)系的基本認(rèn)識(shí)，既是重要的學(xué)科觀(guān)念，又是化學(xué)問(wèn)題解決的思維視角。“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”的培養(yǎng)應(yīng)包含三個(gè)層次：對(duì)必備知識(shí)的傳授;元素觀(guān)、微粒觀(guān)的形成;宏觀(guān)-微觀(guān)-符號(hào)三重表征思維的應(yīng)用。根據(jù)三個(gè)培養(yǎng)層次，可將其內(nèi)涵分為三個(gè)層次：知識(shí)層次、觀(guān)念層次、思維層次。

1.知識(shí)層次

知識(shí)是形成學(xué)科核心素養(yǎng)的必要基礎(chǔ)。任何觀(guān)念、能力的培養(yǎng)都建立在掌握基礎(chǔ)知識(shí)、活動(dòng)技能的基礎(chǔ)之上。知識(shí)在培養(yǎng)核心素養(yǎng)，建構(gòu)觀(guān)念、訓(xùn)練思維的過(guò)程中發(fā)揮工具和載體作用，通過(guò)不斷的概括提煉知識(shí)可形成深層的、可內(nèi)化、可遷移的學(xué)科觀(guān)念。

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”素養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)要求學(xué)生必須達(dá)到了解常見(jiàn)物質(zhì)的組成與性質(zhì)、變化及其現(xiàn)象、用途與制備等宏觀(guān)事實(shí);建立物質(zhì)是由微粒構(gòu)成、微粒不斷運(yùn)動(dòng)、化學(xué)變化是分子破裂與原子重組等基本觀(guān)念;知道元素符號(hào)、離子、原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子結(jié)構(gòu)示意圖、離子符號(hào)、化合價(jià)、化學(xué)式、化學(xué)方程式等的含義及書(shū)寫(xiě)等必備知識(shí)的基礎(chǔ)上。這是該維度核心素養(yǎng)最基礎(chǔ)的內(nèi)涵，是達(dá)到其他培養(yǎng)層次所必需的必備的方面。

2.觀(guān)念層次

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成過(guò)程，實(shí)際上是建立在元素觀(guān)、微粒觀(guān)的建構(gòu)過(guò)程之上的。培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)需以知識(shí)為載體，以觀(guān)念的建構(gòu)為線(xiàn)索和抓手，交織前行，螺旋式上升發(fā)展，最終形成化學(xué)素養(yǎng)。

元素觀(guān)、微粒觀(guān)等學(xué)科觀(guān)念內(nèi)隱于知識(shí)體系當(dāng)中并隨知識(shí)層次的推進(jìn)而深化的，是概念、原理等具體知識(shí)經(jīng)思維加工后在學(xué)習(xí)者身上積淀下來(lái)的學(xué)識(shí)素養(yǎng)。元素觀(guān)、微粒觀(guān)會(huì)支配和影響著學(xué)生在獲取知識(shí)、解決問(wèn)題時(shí)的思維方式和方法選擇。元素觀(guān)、微粒觀(guān)可以把已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)組織成具有內(nèi)在聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。元素觀(guān)、微粒觀(guān)的形成意味著學(xué)生的認(rèn)知在概括化、系統(tǒng)化水平層次上實(shí)現(xiàn)了知識(shí)、方法和經(jīng)驗(yàn)的一體化，形成了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)。

元素觀(guān)、微粒觀(guān)不是一朝一夕養(yǎng)成的，而是滲透在整個(gè)九年級(jí)化學(xué)的教學(xué)中，不斷深入。在初中階段學(xué)生的元素觀(guān)應(yīng)建構(gòu)到如下水平：認(rèn)識(shí)基本元素種類(lèi)，能從元素的角度分析物質(zhì)組成，了解各類(lèi)物質(zhì)的性質(zhì)并能預(yù)測(cè)相似物質(zhì)的性質(zhì)，建立元素與物質(zhì)世界的基本聯(lián)系。微粒觀(guān)應(yīng)建構(gòu)到如下水平：認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，知道微粒的特性，能從分子、原子、離子的角度分析化學(xué)變化的本質(zhì)，建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)的基本研究思路。

3.思維層次

宏觀(guān)-微觀(guān)-符號(hào)三重表征是認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)和分析化學(xué)問(wèn)題的思維方式，學(xué)生的化學(xué)三重表征水平，既體現(xiàn)了學(xué)生思維能力，也反映了學(xué)科素養(yǎng)。“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成不應(yīng)只停留在單一從宏觀(guān)視角或微觀(guān)視角分析物質(zhì)及其變化，而是同時(shí)從宏觀(guān)、微觀(guān)、符號(hào)三個(gè)視角加以看待，并努力建立三者間聯(lián)系，進(jìn)而自動(dòng)轉(zhuǎn)化在不同層面上整體性看待物質(zhì)及其變化。

三重表征的思維模式引導(dǎo)學(xué)生按研究化學(xué)基本問(wèn)題的思路，通過(guò)具體的宏觀(guān)事實(shí)去進(jìn)行微觀(guān)水平上的探究，從而理解知識(shí)的內(nèi)涵與本質(zhì);或者引導(dǎo)學(xué)生基于微觀(guān)層次的推演，預(yù)測(cè)物質(zhì)及其反應(yīng)可能具有的宏觀(guān)表征，通過(guò)一定途徑或方法收集相關(guān)證據(jù)，從而證實(shí)預(yù)測(cè)，揭示微觀(guān)與宏觀(guān)的聯(lián)系，并用符號(hào)加以表示。在此基礎(chǔ)上，或呈現(xiàn)宏觀(guān)事實(shí)并進(jìn)行微觀(guān)層面上的分析探究，或先進(jìn)行微觀(guān)分析預(yù)測(cè)并獲取相關(guān)事實(shí)證實(shí)，并建立所學(xué)知識(shí)的符號(hào)表征系統(tǒng)。

通過(guò)三重表征的思維模式，學(xué)生能將獨(dú)特學(xué)科視角從單一學(xué)習(xí)情境遷移應(yīng)用至生活情境、學(xué)術(shù)情境，是對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的最高層次。

二、策略

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”層次素養(yǎng)培育具備螺旋式上升的階段性特點(diǎn)，因此在教學(xué)的不同階段應(yīng)采取的策略相似但側(cè)重點(diǎn)不同，在知識(shí)層次、觀(guān)念層次的培養(yǎng)上應(yīng)格外重視化學(xué)用語(yǔ)，在思維方面的培養(yǎng)上應(yīng)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，在教學(xué)的全過(guò)程都應(yīng)盡可能增加雙向互動(dòng)機(jī)會(huì)。

1.重視化學(xué)用語(yǔ)

化學(xué)用語(yǔ)是“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”層次學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是銜接化學(xué)學(xué)科特色宏微觀(guān)世界的橋梁。缺失化學(xué)用語(yǔ)學(xué)習(xí)的孩子必然不可能在化學(xué)學(xué)習(xí)上取得收獲，只有擁有扎實(shí)的化學(xué)用語(yǔ)功底，才能將宏觀(guān)現(xiàn)象和微觀(guān)變化聯(lián)系在一起。而化學(xué)用語(yǔ)知識(shí)大量、生澀，缺乏問(wèn)題表征方式增大學(xué)生學(xué)習(xí)難度。在教學(xué)時(shí)應(yīng)注意要有意識(shí)地深入挖掘化學(xué)用語(yǔ)本身所承載的多種意義，借助球棍模型、flash仿真動(dòng)畫(huà)、化學(xué)史等多種手段豐富學(xué)生對(duì)于化學(xué)用語(yǔ)的認(rèn)知，引入將化學(xué)符號(hào)所代表的客觀(guān)現(xiàn)象和微觀(guān)結(jié)構(gòu)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，突出三重表征，將其蘊(yùn)含的含義及概念、定律具體化，在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行能動(dòng)學(xué)習(xí)以提高化學(xué)用語(yǔ)教學(xué)效率。

比如在離子的教學(xué)中，離子符號(hào)的書(shū)寫(xiě)是常出現(xiàn)的易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生常慣性將離子符號(hào)右上角電荷數(shù)和電性標(biāo)反。教師在教學(xué)時(shí)可多次強(qiáng)調(diào)離子符號(hào)的意義，將離子符號(hào)的書(shū)寫(xiě)和意義相結(jié)合（Ca2+——Ca2+帶有2個(gè)單位負(fù)電荷，因此應(yīng)先寫(xiě)2再寫(xiě)+，電荷數(shù)、電性均標(biāo)在元素符號(hào)右上角），提高學(xué)生對(duì)離子的認(rèn)識(shí)，避免出現(xiàn)書(shū)寫(xiě)錯(cuò)誤。

2.發(fā)揮實(shí)驗(yàn)作用

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、科學(xué)思維，更能培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、合作意識(shí)。作為化學(xué)學(xué)習(xí)的基本手段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生主動(dòng)體驗(yàn)、感知化學(xué)變化的過(guò)程，更好形成三重表征的思維模式。然而在實(shí)際學(xué)習(xí)中，學(xué)生常傾向于多花時(shí)間在記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及方程式的記憶上，并不能，或者說(shuō)并不會(huì)主動(dòng)將可視化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和微粒發(fā)生的變化相聯(lián)系，這是學(xué)生形成三重表征思維模式過(guò)程中最大的問(wèn)題——缺乏主動(dòng)、有機(jī)的宏微觀(guān)聯(lián)系。因此，在日常學(xué)習(xí)中，教師不僅要指導(dǎo)學(xué)生怎樣觀(guān)察現(xiàn)象，還應(yīng)啟發(fā)學(xué)生怎樣利用這些感性材料去思考問(wèn)題，理解化學(xué)現(xiàn)象背后的本質(zhì)。

以氫氧化鈉和鹽酸的中和反應(yīng)為例，該課是初中化學(xué)建立學(xué)生三重表征思維模式的關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師會(huì)在實(shí)驗(yàn)前先分析反應(yīng)物在溶液中的微粒構(gòu)成情況，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和反應(yīng)方程式推理中和反應(yīng)的反應(yīng)本質(zhì)，并輔以flash動(dòng)畫(huà)強(qiáng)化認(rèn)識(shí)，這一過(guò)程遵循三重表征思維模式，為學(xué)生提供思維模型，但多數(shù)教師在本課后再未提及三重表征思維模式的使用，事實(shí)上，鹽與酸、鹽與堿等復(fù)分解反應(yīng)教學(xué)中完全可以滲透“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。用反應(yīng)方程式表示變化，同時(shí)不斷向?qū)W生滲透的微粒觀(guān)來(lái)分析方程式的微觀(guān)涵義，引導(dǎo)學(xué)生想象微粒間是怎樣相互作用的，再輔以實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)復(fù)分解反應(yīng)條件的理解，多次訓(xùn)練后，學(xué)生對(duì)于三重表征思維模式必然更加熟悉，更能加以運(yùn)用。

從微觀(guān)本質(zhì)上認(rèn)識(shí)和思考宏觀(guān)的現(xiàn)象和變化。有時(shí)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，也可讓學(xué)生通過(guò)分析構(gòu)成反應(yīng)物的每種微粒的化學(xué)性質(zhì)，用已知的理論來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和最后結(jié)果，形成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與符號(hào)、物質(zhì)內(nèi)部本質(zhì)的聯(lián)系。整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，宏觀(guān)、微觀(guān)、符號(hào)三者有機(jī)結(jié)合、相互促進(jìn)，才能更好訓(xùn)練學(xué)生“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”層次的素養(yǎng)，充分彰顯了三重表征價(jià)值。

3.增加雙向互動(dòng)

一般而言，“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”層次上的教學(xué)中，教師通常會(huì)通過(guò)課堂提問(wèn)或紙筆練習(xí)等的形式獲得反饋，而這樣的反饋常具有片面性，只能反映學(xué)生程序性知識(shí)的記憶水平，缺乏深層次的反饋。比如，在剛開(kāi)始教學(xué)“原子的結(jié)構(gòu)”一課，教師會(huì)嘗試用微觀(guān)示意圖或原子模型將原子結(jié)構(gòu)模型化便于學(xué)生理解，為學(xué)生提供微觀(guān)世界的感性認(rèn)識(shí)。可這也會(huì)產(chǎn)生迷思概念，很多學(xué)生會(huì)誤以為原子是一個(gè)靜止的結(jié)構(gòu)，這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)無(wú)法通過(guò)練習(xí)得到反饋。因此，在教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重雙向互動(dòng)，不止停留在教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，教師提問(wèn)學(xué)生回答，更應(yīng)上升至學(xué)生主動(dòng)提出疑惑，通過(guò)紙筆或文字的形式表達(dá)產(chǎn)生困惑的思維過(guò)程，師生共同討論，解決問(wèn)題。王榮橋老師就曾提出通過(guò)“畫(huà)水”繪制微觀(guān)示意圖體現(xiàn)學(xué)生思維過(guò)程的方法，具有一定參考價(jià)值。]通過(guò)多次繪制一杯水的微觀(guān)示意圖，架起宏微觀(guān)之間的橋梁，反映學(xué)生對(duì)于微觀(guān)世界的認(rèn)識(shí)，通過(guò)糾正錯(cuò)誤微觀(guān)示意圖，糾正學(xué)生對(duì)于微粒的錯(cuò)誤認(rèn)知，培養(yǎng)核心素養(yǎng)，這樣的教學(xué)手段更為有效一些。

“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)無(wú)法一蹴而就，需要在日常教學(xué)中，活用教材，輔以多樣教學(xué)工具，施以不同教學(xué)策略，日積月累，方見(jiàn)成效。這是一項(xiàng)漫長(zhǎng)的工作，也是化學(xué)教學(xué)中最為基礎(chǔ)最為重要的一環(huán)，希望上述能對(duì)未來(lái)的教學(xué)工作起到一定幫助。

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（作者單位：廈門(mén)市第三中學(xué)）