“物質構成的奧秘”教學中幾個常見問題探討

楊軍

摘要：“物質構成的奧秘”這一主題內容比較抽象，初中學生已有的知識儲備不足，易形成認識偏差。教師在教學中借助生活實例、實驗演示、實物模型等可以幫助學生的認識過程實現從宏觀到微觀、從定性到定量的轉化。但是宏觀物質的變化規律并不能完全推演得出微觀世界的變化本質。教學中要注意情境運用的合理性、問題解釋的科學性、語言表達的規范性。

關鍵詞：物質構成的奧秘;微粒間作用力;教學問題

文章編號：1008-0546（2022）07-0096-02中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.024

人教版教材九年級上冊第三單元“物質構成的奧秘”在課題1“分子和原子”部分的教學目標為：1.要求學生從宏觀角度認識物質的組成，從而認識化學物質的多樣性;2.要求學生從微觀角度認識構成物質的微粒，理解相關的概念，從而認識到物質是由微粒構成的。主要內容包括以下幾點：物質是由分子、原子等微觀粒子構成的;微觀粒子（如分子）總是在不斷運動著，在受熱的情況下，微觀粒子運動速率加快;構成物質的微觀粒子之間有間隔，物質處于不同狀態時，微觀粒子之間的間隔不同，同一物質的微觀粒子間隔受熱時增大，遇冷時縮小;在化學變化中，分子可以分為原子，原子又可以結合成新的分子[1]。關于該課程內容，《義務教育化學課程標準（2011年版）》中的要求是：知道分子、原子、離子等都是構成物質的微觀粒子;微觀粒子處于不停的運動之中;微觀粒子之間存在間隔，且物質在改變溫度和壓強的條件下，微觀粒子的間隔會發生變化;能用微粒的觀點解釋生活中常見的物理現象和化學變化[2]。

在實際教學過程中，教師常常用“小東西”（小、動、隙）來高度概括微觀粒子的三個特征，這充分展示了教師基于初中學生的認知特點而發揮的教學智慧。另外，由于本部分內容比較抽象，教師常借助生活實例、實驗演示、實物模型、模擬動畫等手段輔助教學，幫助學生建立從宏觀到微觀的認知模型，取得了比較好的教學效果。但教師處理其中某些知識目標的方式值得商榷，例舉及分析如下。

一、微粒的運動

在一次調研的課堂上（如表1案例所示），有學生直接就向老師拋出了表1 中的困惑。可惜的是老師當時被這個提問給懵住了。顯然，老師當時沒有意識到水揮發的本質原因是由于水分子之間的作用力被破壞，抑或是老師不知道如何向學生解釋微粒間存在作用力的這一問題。不同的物質，不同微粒間的相互作用力的大小不同。水分子的運動會導致水的揮發，在加熱、紫外光等能量作用下，水分子間作用力被破壞了，但這部分能量不足以破壞衣服纖維分子間作用力。

在初中化學教學中我們也可以回避分子間作用力的問題，但我們應該要了解并設法讓學生懂得利用“控制變量”的方法去研究問題。當研究分子運動速率快慢時，取水為研究對象，外界的溫度是變量，溫度高，水分子運動速率快。研究衣服沒有“揮發”而水揮發的原因時，環境的溫度相同，不同的是構成水的水分子和衣服中的纖維分子的分子大小、形狀等存在差異，因而揮發的速率不一樣。

二、微粒的構成

一般的教學思路如表2的案例所示。

課標只要求學生知道“分子、原子、離子是構成物質的微粒”，并不要求知道具體的物質是由哪種微粒構成，所以初中化學關于物質構成微粒種類的教學還是盡量不要拓展，教學評價中最好回避此類問題的考查。

由于分子、原子、離子間的相互作用力存在較大差異，因而表現出由分子、原子或離子直接構成的物質，它們在熔沸點、硬度、導電性等方面存在著較大差異。這些性質是微觀粒子間作用力的外在表現。例如：由分子通過分子間作用力構成的物質，常溫下通常呈液態或氣態;由原子直接構成的物質，熔沸點高、硬度大、耐磨。從微粒間作用力的角度分析，“稀有氣體是由原子直接構成”的結論是不夠準確的。隨著科學技術的進步，目前也可以通過儀器分析來輔助認識物質的構成微粒。

三、微粒間存在間隙

微觀粒子具有波粒二象性的運動特征，與宏觀物質的運動狀態有著明顯不同。因此，用宏觀物質相互混合后體積變化來直接類推、解釋所有的實驗現象，并得出微觀粒子進入了其它粒子間隔中的結論是不嚴密的。教學案例如表3所示。

兩液體混合時分子間相互作用力直接影響到分子間的距離，而分子間平衡距離的大小又決定著溶液的體積，所以一切影響分子間相互作用力的因素（如分子體積、形狀、極性、組成，各分子對間的相互作用等）都會影響到液體混合時體積的變化。由于液體組分不同，分子間相互作用力也不同，導致了液體混合時體積可能縮小，也可能不變甚至增大[4]。

酒精與水混合時，由于氧原子的電負性很大，酒精分子與水分子之間可以形成氫鍵，這個過程就是酒精分子和水分子水合的過程，即酒精分子上羥基的氧原子吸引水分子上的氫原子，同時水分子上的氧原子也會吸引酒精分子羥基上的氫原子，使電子云收縮，重疊程度增大，分子半徑減小，分子間的聯系更為緊密。微粒間存在間隔為液體混合后體積的變化提供了可能，微粒間的相互作用才是導致體積變化結果的真正原因。

四、水分解過程中微觀粒子的變化

教學案例如表4所示。

人教版教材示意圖所對應的描述是：水分子分解時，生成了氫原子和氧原子，2個氫原子結合成1個氫分子，很多氫分子結合成氫氣;2個氧原子結合成1個氧分子，很多氧分子結合成氧氣。很明顯，該微觀粒子的變化示意圖表示的是水分子分解過程中的變化，而并不代表電解過程中的變化。由于該示意圖和相關解釋在教材中處于電解水的實驗之后，教師誤以為這就是水的電解的微觀解釋。

其實，對于“物質構成的奧秘”的教學誤區還不止這些。包括分子和原子的概念，部分教師自己都不能準確理解這些概念的適用范圍。教師對教材中的闡述不加思考、不作分析，直接教給學生并要求學生死記硬背的現象普遍存在。

五、總結與思考

從以上幾個教學案例的分析中可以看出，微觀粒子如何構成物質，確實存在無窮的奧秘。但不考慮微粒間作用力的因素，將構成物質的微粒進行簡單歸類是不嚴密的。用微觀粒子的某個性質解釋宏觀變化中的現象，是片面和膚淺的。基于初中化學基礎性和啟蒙性的特點，教學不需要對其中某些問題挖得太深，試題考查也應該盡可能回避這些問題。教師不應該“根深蒂固”地接受并強迫學生接受一些并不嚴密的結論。在中學化學教學中，讓學生認識原子、分子、離子是構成物質的微粒，了解構成物質的微粒之間存在相互作用力，不同微粒之間可以相互轉化的觀點是非常重要的。讓學生知道這種變化和微粒間的相互關系比記住一兩個似是而非的化學概念更重要[5]。

參考文獻

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究中心. 義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M]. 北京：人民教育出版社，2012.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[3]中國化學國家課程標準編制組. 義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M]. 上海：上海教育出版社，2012：63.

[4]趙平. 兩種液體混合時體積一定縮小嗎[J]. 化學教學， 1997（2）：42.

[5]吳星，呂琳，張天若. 中學化學疑難辨析[M]. 南京：江蘇教育出版社，2012.