賴思恒

摘要：立足微粒認識進行教學，通過觀察、想象、類比、模型化等方法去理解元素化合物知識的本質，能使學生建構更加嚴謹、科學的化學知識系統(tǒng)，發(fā)展更加完善的化學思維能力和科學素養(yǎng)。

關鍵詞：初中化學；元素化合物教學；微粒觀；化學微觀思維

文章編號：1005–6629（2013）9–0021–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

2011年版的《義務教育化學課程標準》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，其基本特征是研究分子和創(chuàng)造分子”[1]。這充分體現(xiàn)了在分子等微粒的基礎上研究物質既是化學學科研究和學習的基本方法，也是與其他學科的根本區(qū)別。運用這種研究方法學習元素化合物知識，學生真正從化學的角度認識物質世界，才可能正確地認識物質的性質和變化規(guī)律，厘清化學知識與其他學科知識的區(qū)別與聯(lián)系，進而建構嚴謹、科學的化學知識系統(tǒng)，發(fā)展完善的化學思維能力和科學素養(yǎng)。為此，教師在“元素化合物”的教學過程中，要注意挖掘具體知識的深刻內涵，確定有關教學內容中蘊含著哪些可以幫助學生更加透徹地認識物質及其變化規(guī)律的微粒觀，從而確定學生從宏觀與微觀兩個方面來認識物質及其變化的思維方式，增進學生對化學學科特征和本質規(guī)律的認識。

1 初中課程標準中化學微觀知識與元素化合物教學內容的分析

2011年版的《義務教育化學課程標準》把初中化學微觀知識安排為一個主題“物質構成的奧秘”，包括“化學物質的多樣性”、“微粒構成物質”、“認識化學元素”和“物質組成的表示”，共4個二級主題。這些內容是學生學會在分子等微粒的水平上研究元素化合物的基礎，有助于學生用微粒觀念和觀察、想象、類比、模型化的方法去理解化學現(xiàn)象的本質。初中的元素化合物知識主要被安排在“身邊的化學物質”這個主題中，包括“我們周圍的空氣”、“水與常見的溶液”、“金屬與金屬礦物”和“生活中的常見化合物”共4個二級主題。這些物質的性質和變化規(guī)律與物質的微粒性密切相關，引導學生在分子等微粒的基礎上運用比較、歸納和推理等思維方法進行學習和研究，能更加深刻地認識不同化學物質之間的區(qū)別和聯(lián)系，以及促進學生深刻理解化學微觀知識。

2 立足微粒認識的初中元素化合物教學實踐

初中階段，學生對微粒的認識要求包括：物質是由微粒構成的；物質的結構決定物質的性質，構成物質的微粒不同，物質的性質就不同；化學變化的實質只是原子之間的重新組合，在這過程中原子是不變的。這些認識是對具體知識的概括提升，具有超越事實的遷移價值，能促進學生從分子水平上認識物質的性質與變化，增進學生對知識的理解、促進知識向能力的轉化。

但是，初中生的抽象思維能力尚未成熟，化學微觀知識水平處于啟蒙階段。教學要從學生已有的知識經(jīng)驗開始，先建構起微粒觀和對微粒產(chǎn)生一定的認識，然后再應用這些觀念去分析和解決問題[2]，使學生逐步增強抽象思維，形成微觀思維，以及在微粒認識上研究物質的思維習慣。

2.1 引導學生認識微觀粒子與宏觀物質的聯(lián)系，初步建立化學微粒觀

首先，以典型的生活現(xiàn)象（如“花香四溢”）、化學史實（如盧瑟福α粒子散射實驗）、科學技術成就（如“原子操縱”技術）和探究實驗等等，讓學生認識到物質確實是由看不見的微粒構成的，初步建立起原子和分子的概念；然后，在一些具體的實例上，引導學生認識物質的性質與變化跟其構成微粒的聯(lián)系。如通過對水蒸發(fā)和過氧化氫分解這兩個過程的物質變化類型、有關物質的化學性質改變情況，以及構成物質的分子進行直觀的對比分析（如表1），引導學生把物質化學性質的改變歸因于其構成分子的改變，從而建立起分子的概念，并形成“物質的性質主要是由物質的結構決定”的觀念。最后，借助一些簡單的微粒模型，例如讓學生以氧原子和氫原子的模型組合成水分子的模型。并以此為基礎，模擬水分子分裂成氧原子和氫原子，氧原子和氫原子重新組合成氧分子和氫分子的過程，讓學生感悟、體驗化學變化中分子可分而原子不能再分的過程，初步認識化學變化的本質。使學生在微粒的水平上認識物質結構、性質和變化規(guī)律，初步建立化學微粒觀。

2.2 引導學生了解利用微粒觀研究物質的方法，形成化學微觀思維

初中生建立了必備的化學微觀知識后，還需要經(jīng)過在微粒觀的指導下，通過理論的演繹分析和事實的實驗驗證去分析問題，才能逐漸形成化學微觀思維和在微粒水平上研究物質的學習方法。教學的過程如圖1所示：

例如有關碳單質的教學。我們要引導學生明確不同碳單質物理性質的差異性?？梢韵忍岢鲞@樣的問題：金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質，它們的性質是否會存在差異呢？接著，啟發(fā)學生根據(jù)“結構決定性質”的思想收集這些碳單質結構的有關信息，驅動學生比較這些碳單質的結構，得出“它們的結構不同，性質就可能存在差異”的預測；最后，從結構出發(fā)去探究各種碳單質的性質，獲得“金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質，但是由于它們的原子排列方式不同，因此它們的性質存在著明顯差異”的結論。另一方面，還要引導學生認識不同碳單質化學性質的相似性。學生已經(jīng)知道了碳原子排列方式不同而導致不同碳單質的物理性質存在差異，往往就容易產(chǎn)生不同碳單質的化學性質也不相同的錯誤認識。因此，教師就有必要引導學生分析：不同的碳單質在結構上都是由碳原子構成的，它們的化學性質主要由碳元素決定，因此不同碳單質的化學性質是相似的。進一步，我們還可以引導學生從碳原子最外層電子數(shù)來推測碳單質的化學性質。最后，就讓學生通過實驗認識碳單質的各種化學性質。這樣，學生就開始從物質的結構上去分析物質的性質，了解從微觀角度認識化學物質的切入點。

又如CO2和CO的教學。教材明確指出：“1個二氧化碳（CO2）分子比1個一氧化碳（CO）分子多1個氧原子，這就使得它們的性質有很大不同”[3]。為了讓學生體驗這種差異，筆者先展示二氧化碳滅火器和煤氣標簽，讓學生體驗CO2的不可燃和不助燃的性質，以及認識CO的可燃性。進一步，引導學生在比較碳單質、 CO2和CO的結構異同的基礎上思考：如何使CO轉化為CO2？學生根據(jù)CO分子比CO2分子少了一個氧原子，想到它再與一個氧原子結合就能形成CO2分子。那么什么物質可以提供氧原子給CO分子呢？學生通過回憶碳的化學性質就想到O2和CuO，從而推測出CO能分別與O2和CuO反應，體現(xiàn)出可燃性和還原性；同樣，將CO2轉化為CO，就需要奪取CO2中的一個氧原子。學生能想到用碳單質去奪取?；谝陨系囊龑Ш头治觯瑢W生再通過實驗對物質性質進行驗證。通過對碳和碳的氧化物的性質與轉化的預測，就可以學會從得失氧原子的角度研究物質的還原性和氧化性的方法，理解碳和碳的氧化物之間的區(qū)別與聯(lián)系，體驗從微粒變化基礎上研究物質性質的微觀思維方法。

2.3 引導學生運用微粒觀理解物質的性質，形成化學知識系統(tǒng)

物質的結構決定物質的性質，化學微粒應該成為解釋和預測宏觀物質變化的工具。學生通過比較不同物質的構成，找出各類物質在結構上的共同點，借助化學微觀思維進行認知遷移，可以快速弄清各類物質的聯(lián)系與區(qū)別，提高學習的效率。這個過程如圖2所示：

3 立足微粒認識的元素化合物教學策略

立足微粒認識的元素化合物教學要解決的一個關鍵問題是如何把微粒觀念轉化成分析和解釋宏觀物質的思維方法。所采取的教學策略要有利于學生把微粒觀與元素化合物知識聯(lián)系起來，激發(fā)學生的深度思考，增強學生的理解力。

3.1 深入挖掘元素化合物知識的微觀內涵

教材上呈現(xiàn)的往往是具體的知識，而有關的包含基本觀念的過程和方法常常是內隱的。只有先對元素化合物知識內容（特別是新舊知識的聯(lián)系）進行深入分析，充分挖掘其中隱含的微觀內涵，才能在教學中有的放矢，引領學生立足微粒認識學習元素化合物知識。

在思想方法層面要挖掘從微觀角度認識物質性質與變化的微觀思維方式，使之轉變?yōu)閷W生分析問題和解決問題的思想方法。例如，在學習物質的性質時，教師就要引導學生去挖掘物質結構與其性質的聯(lián)系，認識“結構決定性質”的研究方法。在事實認識層面要挖掘對具體微粒的認識，引導學生從個別物質的性質出發(fā)總結出該類物質的性質[4]，再提煉為構成這類物質的特征微粒或結構的性質，從而提高學生對有關元素化合物的性質和變化現(xiàn)象的認識和有關科學探究的預測能力。比如，從CuSO4、CuCl2等溶液的顏色提煉出含有Cu2+的水溶液一般是藍色的，以及從FeSO4、FeCl2等溶液的顏色提煉出含有Fe2+的水溶液一般是淺綠色的等等，使學生在進行金屬的置換反應時能推測鐵釘與硫酸銅溶液反應時液體由藍色變淺綠色。

3.2 突出運用化學微粒觀念學習和研究物質的方法

微粒觀的構建意義在于當學生面對一個具體物質時，能對構成該物質的微粒進行分析，并根據(jù)這些微粒的特點及其與其他微粒的相互作用預測該物質的性質和變化，進行生成性學習。教學中，教師要突出化學學科的思維方式，引導學生從微觀的視角分析和解釋物質的宏觀變化，把對物質宏觀變化的觀察與微觀結構的想象緊密結合起來，深刻理解和認識物質及其變化的本質規(guī)律[5]。要注重引導學生從物質構成的異同進行物質的分類，從構成物質的微粒特點去推測物質的性質和相關變化現(xiàn)象，形成運用化學微粒觀念以及對相關化學微粒的認識去學習和研究物質的思路。

例如，人教版初中化學教材以Na2CO3、CaCO3和NaHCO3為例來介紹碳酸鹽的化學性質。教師可以引導學生從物質構成的角度去分析，Na2CO3、NaHCO3和CaCO3一樣都是含有碳酸根離子的碳酸鹽，因此，都能像CaCO3那樣與稀鹽酸反應。進而引導學生寫出相關的化學方程式，分析這些物質的反應實質是碳酸根離子與氫離子的結合生成H2O和CO2。

進一步學習復分解反應規(guī)律的時候，可以引導學生通過書寫化學方程式理解初中階段學習的復分解反應的實質就是幾種常見離子之間的組合。這樣，當學生再學習其他元素化合物，如銨鹽等離子化合物時，就能自覺運用對有關微粒的認識進行學習：既然銨鹽含有銨根離子，就可能會與堿類物質發(fā)生反應而生成H2O和NH3。

學生一旦形成了運用化學微粒觀念去學習和研究物質的方法和思路，就能促進對元素化合物知識的理解。即使以后把有關的具體知識遺忘了，運用這種方法和思路，也能使知識很快就重現(xiàn)出來。

3.3 注重運用實驗進行驗證

立足微粒認識的化學教學應該要引導學生自覺地從微粒的角度對物質進行分類，探討該類物質的結構特點，進而通過對比、遷移去認識其他同類物質的性質。但是形成的新認識是否正確，需要通過實驗探究來驗證。

例如，學習堿的化學性質時，學生根據(jù)NaOH和Ca（OH）2在分類上都屬于堿、在構成上都含有OH-離子的特點，推測NaOH也能像Ca（OH）2那樣與CO2反應[6]。在此基礎上，讓學生設計實驗探究NaOH與CO2的反應。通過對NaOH能與CO2反應的預測和驗證，學生不僅學會運用微粒觀研究物質的性質，還強化了對運用微粒觀研究物質的有效性的體驗，使學生獲得并相信從微粒角度研究和學習物質是科學可靠的方法，從而在往后的學習中自覺運用起來。此外，結合化學實驗，運用科學探究模式組織立足微粒認識的教學，能讓學生的理論分析和實踐認識有機結合起來，使學生的思維過程更加嚴密。

3.4 善用問題驅動微粒層次的思考

初中生的微觀知識還在形成當中，應該要以問題引領和驅動學生從微粒的角度出發(fā)研究物質?？梢栽O計聚焦于微粒層面的問題，啟發(fā)學生在微粒認識的水平上進行深層次的思考，讓學生在運用微粒觀解決問題的過程中實現(xiàn)對具體元素化合物知識的理解。

例如，在關于酸和堿的中和反應的教學中，教師要抓住教學內容的核心，即酸中的H+和堿中的OH-結合生成H2O。教師可以設計以下問題：

（1）酸（如HCl）在水溶液中能解離出什么離子呢？

（2）堿（如NaOH）在水溶液中能解離出什么離子呢？

（3）如果把酸（如HCl）和堿（如NaOH）加入同一試管中，它們解離出來的離子能結合成什么微粒呢？

這三個問題體現(xiàn)了從微粒的變化過程來研究物質的變化，引導學生學習從微粒層面分析問題的方法。學生在回憶HCl和NaOH的構成的基礎上，通過對微粒（離子）的重新組合，得出中和反應的本質是：H++OH-=H2O，這樣，學生就能比較容易理解其他的酸與堿也能發(fā)生類似的反應了。通過對這樣的問題的思考，學生會意識到物質的性質與其構成的微粒密切相關，久而久之就會形成從微觀角度分析問題和解決問題的習慣，掌握從微粒研究物質性質的方法。

立足微粒認識的化學教學是以“觀念建構”來促進“知識建構”。把微粒觀用作指導教與學的方法，一定程度上為學生另辟蹊徑，使學生避開紛繁蕪雜的表象，從本質上更加清晰地認識各種物質的區(qū)別和聯(lián)系，以及各種化學規(guī)律，從而構建更加科學、深刻的化學知識系統(tǒng)。更為重要的是讓學生了解從微觀角度去研究化學知識的學習方法。這種方法正是學習高中化學知識（如離子反應、有機物的性質等等）的重要方法，有利于學生的可持續(xù)學習，是做好初中與高中的銜接的有效方法?？偟膩碚f，立足微粒認識的化學教學，能使學生把觀念轉化為行動，在物質構成的奧秘中體驗化學知識的妙趣。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）[M]. 北京：北京師范大學出版社，2011：47.

[2][4]陳彥玲.基于化學基本觀念建構的元素化合物教學策略[J].中學化學教學參考，2012，（11）：15～18.

[3]課程教材研究所化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[5]畢華林，辛木春.促進“觀念建構”的化學教學策略[J].中學化學教學參考，2011，（7）：3～5.

[6]課程教材研究所化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級下冊）[M].北京：人民教育出版社，2012.