初中化學“宏觀辨識與微觀探析”層次核心素養的內涵和教學策略

陳康茗

【內容摘要】“宏觀辨識與微觀探析”是化學核心素養中最基礎也是最重要的一個層次，最具化學學科特色，是化學學習中不可缺失的一部分。在整合“宏觀辨識與微觀探析”內涵的基礎上，提出重視化學用語、發揮實驗作用、增加雙向互動三個教學策略，以期對學生核心素養的培育有所幫助。

【關鍵詞】宏觀辨識 微觀探析 核心素養 初中化學 教學策略 內涵

“宏觀辨識與微觀探析”屬于化學學科核心素養的一個層次。其中宏觀是用肉眼即可以觀察到的總體，微觀是不能直接被觀察到的，從分子、原子、電子等方面去探尋物質本質規律。《義務教育化學課程標準（2011年版）》指出：化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學，其特征是研究分子和創造分子。可見，化學研究的對象是物質，區別于其他學科，強調不僅從宏觀角度，更要從微觀的角度認識物質及其變化的科學。在化學的學習中，“宏觀辨識與微觀探析”屬于不可或缺的一個層次。

一、內涵

“宏觀辨識與微觀探析”是從不同層次對物質結構、性質、能量轉變等及其相互關系的基本認識，既是重要的學科觀念，又是化學問題解決的思維視角。“宏觀辨識與微觀探析”的培養應包含三個層次：對必備知識的傳授;元素觀、微粒觀的形成;宏觀-微觀-符號三重表征思維的應用。根據三個培養層次，可將其內涵分為三個層次：知識層次、觀念層次、思維層次。

1.知識層次

知識是形成學科核心素養的必要基礎。任何觀念、能力的培養都建立在掌握基礎知識、活動技能的基礎之上。知識在培養核心素養，建構觀念、訓練思維的過程中發揮工具和載體作用，通過不斷的概括提煉知識可形成深層的、可內化、可遷移的學科觀念。

“宏觀辨識與微觀探析”素養目標的培養要求學生必須達到了解常見物質的組成與性質、變化及其現象、用途與制備等宏觀事實;建立物質是由微粒構成、微粒不斷運動、化學變化是分子破裂與原子重組等基本觀念;知道元素符號、離子、原子結構示意圖、離子結構示意圖、離子符號、化合價、化學式、化學方程式等的含義及書寫等必備知識的基礎上。這是該維度核心素養最基礎的內涵，是達到其他培養層次所必需的必備的方面。

2.觀念層次

“宏觀辨識與微觀探析”素養目標的達成過程，實際上是建立在元素觀、微粒觀的建構過程之上的。培養學生的化學核心素養需以知識為載體，以觀念的建構為線索和抓手，交織前行，螺旋式上升發展，最終形成化學素養。

元素觀、微粒觀等學科觀念內隱于知識體系當中并隨知識層次的推進而深化的，是概念、原理等具體知識經思維加工后在學習者身上積淀下來的學識素養。元素觀、微粒觀會支配和影響著學生在獲取知識、解決問題時的思維方式和方法選擇。元素觀、微粒觀可以把已有知識經驗組織成具有內在聯系的網絡結構，有利于增進學生對知識的理解。元素觀、微粒觀的形成意味著學生的認知在概括化、系統化水平層次上實現了知識、方法和經驗的一體化，形成了穩定的網絡經驗結構。

元素觀、微粒觀不是一朝一夕養成的，而是滲透在整個九年級化學的教學中，不斷深入。在初中階段學生的元素觀應建構到如下水平：認識基本元素種類，能從元素的角度分析物質組成，了解各類物質的性質并能預測相似物質的性質，建立元素與物質世界的基本聯系。微粒觀應建構到如下水平：認識物質的微粒性，知道微粒的特性，能從分子、原子、離子的角度分析化學變化的本質，建立物質結構決定物質性質的基本研究思路。

3.思維層次

宏觀-微觀-符號三重表征是認識化學物質和分析化學問題的思維方式，學生的化學三重表征水平，既體現了學生思維能力，也反映了學科素養。“宏觀辨識與微觀探析”素養目標的達成不應只停留在單一從宏觀視角或微觀視角分析物質及其變化，而是同時從宏觀、微觀、符號三個視角加以看待，并努力建立三者間聯系，進而自動轉化在不同層面上整體性看待物質及其變化。

三重表征的思維模式引導學生按研究化學基本問題的思路，通過具體的宏觀事實去進行微觀水平上的探究，從而理解知識的內涵與本質;或者引導學生基于微觀層次的推演，預測物質及其反應可能具有的宏觀表征，通過一定途徑或方法收集相關證據，從而證實預測，揭示微觀與宏觀的聯系，并用符號加以表示。在此基礎上，或呈現宏觀事實并進行微觀層面上的分析探究，或先進行微觀分析預測并獲取相關事實證實，并建立所學知識的符號表征系統。

通過三重表征的思維模式，學生能將獨特學科視角從單一學習情境遷移應用至生活情境、學術情境，是對學生能力培養的最高層次。

二、策略

“宏觀辨識與微觀探析”層次素養培育具備螺旋式上升的階段性特點，因此在教學的不同階段應采取的策略相似但側重點不同，在知識層次、觀念層次的培養上應格外重視化學用語，在思維方面的培養上應充分發揮實驗的作用，在教學的全過程都應盡可能增加雙向互動機會。

1.重視化學用語

化學用語是“宏觀辨識與微觀探析”層次學習的基礎，是銜接化學學科特色宏微觀世界的橋梁。缺失化學用語學習的孩子必然不可能在化學學習上取得收獲，只有擁有扎實的化學用語功底，才能將宏觀現象和微觀變化聯系在一起。而化學用語知識大量、生澀，缺乏問題表征方式增大學生學習難度。在教學時應注意要有意識地深入挖掘化學用語本身所承載的多種意義，借助球棍模型、flash仿真動畫、化學史等多種手段豐富學生對于化學用語的認知，引入將化學符號所代表的客觀現象和微觀結構有機聯系起來，突出三重表征，將其蘊含的含義及概念、定律具體化，在理解的基礎上進行能動學習以提高化學用語教學效率。

比如在離子的教學中，離子符號的書寫是常出現的易錯點，學生常慣性將離子符號右上角電荷數和電性標反。教師在教學時可多次強調離子符號的意義，將離子符號的書寫和意義相結合（Ca2+——Ca2+帶有2個單位負電荷，因此應先寫2再寫+，電荷數、電性均標在元素符號右上角），提高學生對離子的認識，避免出現書寫錯誤。

2.發揮實驗作用

化學是一門以實驗為基礎的科學。實驗教學不僅能有助于培養學生的科學態度、科學精神、科學思維，更能培養學生的問題意識、創新意識、合作意識。作為化學學習的基本手段，通過實驗，學生主動體驗、感知化學變化的過程，更好形成三重表征的思維模式。然而在實際學習中，學生常傾向于多花時間在記錄實驗現象及方程式的記憶上，并不能，或者說并不會主動將可視化的實驗現象和微粒發生的變化相聯系，這是學生形成三重表征思維模式過程中最大的問題——缺乏主動、有機的宏微觀聯系。因此，在日常學習中，教師不僅要指導學生怎樣觀察現象，還應啟發學生怎樣利用這些感性材料去思考問題，理解化學現象背后的本質。

以氫氧化鈉和鹽酸的中和反應為例，該課是初中化學建立學生三重表征思維模式的關鍵點。傳統教學中，教師會在實驗前先分析反應物在溶液中的微粒構成情況，再進行實驗，通過實驗現象和反應方程式推理中和反應的反應本質，并輔以flash動畫強化認識，這一過程遵循三重表征思維模式，為學生提供思維模型，但多數教師在本課后再未提及三重表征思維模式的使用，事實上，鹽與酸、鹽與堿等復分解反應教學中完全可以滲透“宏觀辨識與微觀探析”核心素養的培養。用反應方程式表示變化，同時不斷向學生滲透的微粒觀來分析方程式的微觀涵義，引導學生想象微粒間是怎樣相互作用的，再輔以實驗，加深學生對復分解反應條件的理解，多次訓練后，學生對于三重表征思維模式必然更加熟悉，更能加以運用。

從微觀本質上認識和思考宏觀的現象和變化。有時在實驗進行前，也可讓學生通過分析構成反應物的每種微粒的化學性質，用已知的理論來預測實驗現象和最后結果，形成實驗現象與符號、物質內部本質的聯系。整個過程環環相扣，宏觀、微觀、符號三者有機結合、相互促進，才能更好訓練學生“宏觀辨識與微觀探析”層次的素養，充分彰顯了三重表征價值。

3.增加雙向互動

一般而言，“宏觀辨識與微觀探析”層次上的教學中，教師通常會通過課堂提問或紙筆練習等的形式獲得反饋，而這樣的反饋常具有片面性，只能反映學生程序性知識的記憶水平，缺乏深層次的反饋。比如，在剛開始教學“原子的結構”一課，教師會嘗試用微觀示意圖或原子模型將原子結構模型化便于學生理解，為學生提供微觀世界的感性認識。可這也會產生迷思概念，很多學生會誤以為原子是一個靜止的結構，這樣的錯誤認識無法通過練習得到反饋。因此，在教學時，應注重雙向互動，不止停留在教師指導學生學習，教師提問學生回答，更應上升至學生主動提出疑惑，通過紙筆或文字的形式表達產生困惑的思維過程，師生共同討論，解決問題。王榮橋老師就曾提出通過“畫水”繪制微觀示意圖體現學生思維過程的方法，具有一定參考價值。]通過多次繪制一杯水的微觀示意圖，架起宏微觀之間的橋梁，反映學生對于微觀世界的認識，通過糾正錯誤微觀示意圖，糾正學生對于微粒的錯誤認知，培養核心素養，這樣的教學手段更為有效一些。

“宏觀辨識與微觀探析”核心素養的培養無法一蹴而就，需要在日常教學中，活用教材，輔以多樣教學工具，施以不同教學策略，日積月累，方見成效。這是一項漫長的工作，也是化學教學中最為基礎最為重要的一環，希望上述能對未來的教學工作起到一定幫助。

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（作者單位：廈門市第三中學）