“宏觀辨識與微觀探析”核心素養培養途徑
——以“元素化合物知識”為例

◇ 江蘇 沈文晶

宏觀辨識與微觀探析是高中化學學科核心素養的重要組成內容之一.高中化學教學中,教師應做好宏觀辨識與微觀探析內容的學習與解讀,尋找其與元素化合物知識之間的契合點,積極尋找相關的教學策略,使學生扎實掌握該部分內容,提高核心素養.

1 宏觀辨識與微觀探析解讀

高中化學課程標準從三個方面對宏觀辨識與微觀探析素養進行了說明：從不同層次認識物質多樣性,并對物質進行分類；能從元素、原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質與變化,形成“結構決定性質”的觀念；能從宏觀與微觀相結合的視角分析與解決實際問題.其中第一個層面是指對物質有宏觀的認識,能夠按照一定標準對其進行合理分類.第二個層面是從微觀層面對物質進行本質的理解,掌握物質的內部構成,認識到物質的宏觀性質與其內部結構密切相關,由其內部結構決定.第三個層面則強調應用,即,能夠根據所學,立足宏觀、微觀兩個視角,對相關化學問題進行合理的分析,并加以解決.在進行元素化合物知識講解中應注重從以上三個層面入手,結合具體教學內容,尋找可行的教學策略,順利完成宏觀辨識與微觀探析培養目標.

2 宏觀辨識與微觀探析培養的具體實踐

2.1 做好物質宏觀分類教學

高中化學元素化合物涉及的知識點較多,按照一定標準對其進行合理的分類,有助于學生從宏觀上把握相關物質的化學性質,更好地加深學生印象,構建系統的知識網絡.在教學過程中,要為學生深入講解不同物質所屬的類別,并鼓勵學生做好總結.如根據物質所含的陽離子可將Na2CO3、K2SO4分為鈉鹽和鉀鹽,而根據所含的陰離子可將Na2CO3、K2SO4分為碳酸鹽和硫酸鹽,使學生深刻認識到分類標準不同,物質所屬的種類可能相同,也可能不同.圍繞所學的元素化合物知識設計有趣的問題,使他們掌握物質分類的方法與技巧,加深對化學物質的認識與理解.

圖1

A.NaCl、K2SO4、KCl、(NH4)2SO4

B.NaCl、K2SO4、KCl、NH4Cl

C.Na2SO4、K2SO4、KCl、NH4Cl

D.Na2SO4、K2SO4、KCl、(NH4)2SO4

分析該題考查學生對交叉分類知識的掌握情況.觀察可知陰影部分表示兩種分類中的共同部分,可對給出的四個選項進行分析.選項A、B 中NaCl屬于鈉鹽或鹽酸鹽,選項A、D 兩項中(NH4)2SO4屬于銨鹽或硫酸鹽,均不符合題意.對于選項C 中Na2SO4、K2SO4分別為鈉鹽、鉀鹽,而根據陰離子分類其均屬于硫酸鹽；KCl、NH4Cl分別屬于鉀鹽和銨鹽,根據陰離子分類其均屬于鹽酸鹽,符合題意.

2.2 深入剖析物質內部結構

在元素化合物教學中,為使學生深刻認識到物質的性質是由內部結構決定的,教師應制作相關的多媒體課件,放大化地呈現物質的內部結構,調動學生學習積極性的同時,使學生清晰地看到物質內部原子的構成、位置等,在頭腦中形成清晰的印象.同時,展示同素異形體內部結構,引導學生分析其化學性質的異同,思考同素異形體化學性質不同的內在原因.為引導學生從物質內部結構對物質的性質有深刻的認識,教師可結合教學實踐,優選經典習題,在課堂上展示,要求學生應用所學進行分析解答,鞏固學生所學的同時,使其能夠運用所學的微觀知識,分析相關的化學問題.

A.N4是由非極性鍵構成的分子晶體

B.氮元素非金屬性強于磷,則N4沸點高于P4(白磷)

C.1 molN4氣體轉化為N2氣體吸收熱量888kJ

D.N4與N2互為同分異構體

圖2

分析該題目從物質的微觀角度入手,能很好地考查學生對物質的微觀認識.N4由4個N 原子構成,分子結構對稱,屬于非極性分子,選項A 正確.N4和P4原子內部存在共價鍵,相對分子質量越高,沸點越高,選項B錯誤.根據分子內部存在的共價鍵個數以及吸放熱關系,不難求出1molN4氣體轉化為N2氣體放出的熱量為945kJ×2－167kJ×6＝1890kJ－1002kJ＝888kJ,選項C 錯誤.N4與N2屬于同素異形體,選項D 錯誤.

2.3 創設情境提升應用能力

在元素化合物教學中,為使學生能從宏觀與微觀兩個角度分析相關化學問題,提升學生的靈活應用能力,教師要為學生講解宏觀與微觀的化學知識,使學生能夠準確記憶、理解相關的概念、計算公式等.另一方面,為使學生能夠靈活地實現宏觀與微觀之間的轉化,避免走進解題的誤區,在課堂教學中要注重創設相關的問題情境.

A.1molOD－和17g—OH 所含的質子與中子均為9NA

B.7.8gNa2S與Na2O2的混合物含有離子總數為0.3NA

C.將11.2LCl2通入足量石灰乳中制備漂白粉,轉移電子數為0.5NA

D.1mol·L－1的氯化銅溶液中含有0.2NA個氯離子

分析物質的量是聯系宏觀與微觀知識的重要橋梁,通常與阿伏加德羅常數一起考查學生對宏觀、微觀的認識程度.1molOD－、—OH 均含有9mol質子,但1molOD－含有9NA的中子,1 mol—OH 含有8NA的中子,選項A 錯誤.1 molNa2O2和1 mol Na2S均含有3mol離子,選項B 正確.很多學生誤認為選項C是正確的,事實上,題中只給出了11.2L 的Cl2,并不知道是否在標準狀況下,因此,不能確定Cl2的物質的量,錯誤.選項D 未告知氯化銅溶液的體積,因此無法確定含有的氯離子數,錯誤.

為在元素化合物教學中更好地培養學生的核心素養,在教學過程中要對宏觀辨識與微觀探析素養內容進行認真的學習與解讀,深刻了解其內涵.同時,對教學內容進行認真分析,有針對性地講解基礎知識的同時,精講一些典型例題,加深學生的理解,提升學生靈活應用能力,不僅能順利完成教學目標,而且還能有效提升學生的宏觀辨識與微觀探析素養.