張愛蓮
[摘? ?要]微粒觀是化學(xué)學(xué)習(xí)中要求學(xué)生建構(gòu)的基本觀念之一,也是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要觀念之一。通過認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性以及化學(xué)反應(yīng)的微觀過程,學(xué)習(xí)從微觀角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的分類和變化,可培養(yǎng)學(xué)生對(duì)微粒觀的理解、分析與綜合運(yùn)用能力。
[關(guān)鍵詞]微粒觀;核心素養(yǎng);復(fù)習(xí)課;教學(xué)設(shè)計(jì)
化學(xué)是在分子、原子的層面上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)?!读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中強(qiáng)調(diào),要“引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律,形成化學(xué)的基本觀念”[1],微粒觀就是學(xué)生要建構(gòu)的基本觀念之一?;瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求包括:培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析能力,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念;培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力,認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系,建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。
人教版教材中,從第三單元《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》開始,幾乎每個(gè)單元都有從微觀角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。如第五單元的質(zhì)量守恒定律,第六單元的金剛石與石墨、CO和CO2性質(zhì)不同的原因,第九單元的NaCl和蔗糖溶解的微觀過程,第十單元的酸、堿、鹽溶液導(dǎo)電的原因,酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì),第十一單元的復(fù)分解反應(yīng)的本質(zhì)以及除雜、轉(zhuǎn)化、離子共存的解題方法,以上內(nèi)容都需要學(xué)生從分子、原子、離子的視角去分析紛繁復(fù)雜的物質(zhì)及其變化,發(fā)現(xiàn)各種變化的特征和規(guī)律,培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)。
一、教學(xué)過程
1.課堂導(dǎo)入
【圖片展示】PPT展示以下圖片:水分子、C60分子的圖片,NaOH溶于水解離成離子的圖片,氧化汞分子分解示意圖,氫氣和氯氣反應(yīng)、NaOH和鹽酸反應(yīng)的示意圖。
【小結(jié)】化學(xué)是在分子、原子的層面上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)。
設(shè)計(jì)意圖:PPT中的前三張圖片是物質(zhì)對(duì)應(yīng)的微觀粒子模型,后三張圖片是化學(xué)反應(yīng)的微觀模型。教師將散落在教材各處的圖片集中放置在一張幻燈片上,不僅增加了本節(jié)課的知識(shí)容量,而且由此引出了化學(xué)研究方法,即原子論和分子學(xué)說,從微觀角度來研究化學(xué),奠定了近代化學(xué)的基礎(chǔ)。
【圖片展示】為了研究地球,人們?cè)O(shè)計(jì)了地球儀作為研究模型;為了研究將病人隔離對(duì)新冠病毒傳播造成的影響,可設(shè)計(jì)參數(shù)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬演示。同樣地,化學(xué)教學(xué)中也可用微觀模型來模擬看不見摸不著的微觀世界,幫助學(xué)生研究物質(zhì)及其變化。
設(shè)計(jì)意圖:在化學(xué)研究中,可以運(yùn)用模型揭示原型客體的形態(tài)、本質(zhì)和特征?!敖!笔腔瘜W(xué)學(xué)習(xí)的一種重要方法,利用該方法,不僅有利于學(xué)生把握化學(xué)知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的概括化、理性化,培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。在實(shí)際教學(xué)中,學(xué)生往往覺得微觀世界很抽象,無從下手。教師通過聯(lián)系學(xué)生已有的常識(shí),把“建?!钡乃悸匪角傻貍魇诮o了學(xué)生。
2.專題復(fù)習(xí)
主題一:物質(zhì)是由分子、原子、離子等微粒構(gòu)成的
【提出問題】物質(zhì)是由哪些微粒構(gòu)成的?
【學(xué)生回答】物質(zhì)是由分子、原子、離子等粒子構(gòu)成的。(舉例略)
【圖片展示】水、氧氣、銅、金剛石、氯化鈉、硫酸銅的圖片。
設(shè)計(jì)意圖:教師展示各種物質(zhì)的圖片,既降低了復(fù)習(xí)課的單調(diào)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又直觀地展示了宏觀物質(zhì)是由微觀粒子構(gòu)成的。
主題二:根據(jù)微觀示意圖辨識(shí)混合物和純凈物、單質(zhì)和化合物
【學(xué)生練習(xí)】(1)下列物質(zhì)中含有氧分子的是()。
A. O2 B. H2O C. CO2 D. H2O2
設(shè)計(jì)意圖:通過題(1),理解“氧分子”是和“氧氣”相對(duì)應(yīng)的概念,從而分析出微觀的分子、原子與宏觀的物質(zhì)、元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,再通過題(2)進(jìn)行鞏固練習(xí)。根據(jù)微觀示意圖認(rèn)識(shí)物質(zhì)的分類,是學(xué)生通過模型學(xué)習(xí)化學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以上兩道練習(xí)題,都是先由學(xué)生分析討論,找出解題方法,再由能力較強(qiáng)的學(xué)生在白板上進(jìn)行圈畫講解,使不太理解的學(xué)生能看懂模型,再進(jìn)行針對(duì)性的訓(xùn)練,強(qiáng)化物質(zhì)分類的教學(xué)。
主題三:根據(jù)微觀示意圖書寫化學(xué)方程式
設(shè)計(jì)意圖:由微觀示意圖寫化學(xué)方程式,對(duì)學(xué)生來說難度不算大,但總有學(xué)生由于看圖不仔細(xì)導(dǎo)致出錯(cuò),如有的學(xué)生寫成5NH3+6NO=NH3+5N2+6H2O。教學(xué)中,先讓學(xué)生獨(dú)立寫出化學(xué)方程式,再通過白板展示學(xué)生的答案。投影可放大學(xué)生的錯(cuò)誤,使學(xué)生印象深刻,進(jìn)而認(rèn)識(shí)到要先劃掉反應(yīng)前后未參加反應(yīng)的分子,再書寫化學(xué)方程式。
主題四:化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)
【圖片展示】水分子分解示意圖。
【學(xué)生講述】水分子分解成氫原子和氧原子,各原子再重新結(jié)合生成氫分子和氧分子。
【總結(jié)1】反應(yīng)本質(zhì):分子分成原子,原子重新結(jié)合成新的分子。
【圖片展示】鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉的示意圖。
【學(xué)生講述】鈉原子失去1個(gè)電子形成帶正電的Na+,氯原子得到一個(gè)電子形成帶負(fù)電的Cl-,Na+和Cl-相互作用,形成了NaCl。
【總結(jié)2】原子得失電子形成離子,離子相互作用構(gòu)成分子。
【圖片展示】NaOH和鹽酸反應(yīng)的示意圖。
【學(xué)生講述】分析圖片可知,該反應(yīng)的微觀本質(zhì)為H++OH-=H2O。
【學(xué)生練習(xí)】寫出NaCl和AgNO3反應(yīng)、Na2CO3和稀鹽酸反應(yīng)的本質(zhì)。
【總結(jié)3】陰陽離子結(jié)合,生成了沉淀或氣體或水,使溶液中的離子濃度減小。
設(shè)計(jì)意圖:這部分內(nèi)容是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師把分散在教材各處的化學(xué)反應(yīng)示意圖進(jìn)行了整合,在教學(xué)過程中,先引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察反應(yīng)前后微粒的變化,幫助學(xué)生從分子、原子角度,電子得失角度,離子結(jié)合角度去分析化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。同時(shí),以學(xué)生講述為主,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力和識(shí)圖能力有重要作用。
3.課堂小結(jié)
在化學(xué)學(xué)習(xí)中不僅要見微知著,還要見著知微,將微觀模型和宏觀物質(zhì)及其變化聯(lián)系起來去解決問題。在解決這類問題時(shí),要克服畏難情緒,細(xì)心觀察,并規(guī)范化學(xué)用語,進(jìn)而順利解決問題。
二、教學(xué)啟示
其一,本節(jié)課是專題復(fù)習(xí)課,體現(xiàn)了基于“微粒觀”的知識(shí)概括提升過程以及化學(xué)基本觀念的遷移價(jià)值。教學(xué)中,教師引導(dǎo)學(xué)生觀看模型,觀察圖片,利用圖片分析物質(zhì)以及反應(yīng)前后微粒的變化,充分運(yùn)用圖片、模型、動(dòng)畫等多種手段,幫助學(xué)生把抽象的概念具體化;通過學(xué)案練習(xí),邊講邊練,并利用實(shí)物投影及時(shí)展示,利用希沃授課助手圈圈畫畫,講解微觀圖形的觀察方法,做好示范作用,讓學(xué)生理解解題過程和步驟,避免由于審題不仔細(xì)而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。本節(jié)復(fù)習(xí)課之后,學(xué)生對(duì)基本知識(shí)掌握得更加牢固了,同時(shí)強(qiáng)化了微粒觀。
其二,這部分內(nèi)容可以采用多種生動(dòng)有趣的教學(xué)方式,如視頻引入、學(xué)生表演、磁性黑板搭建分子模型等。通過讓學(xué)生進(jìn)行模型的拆分來認(rèn)識(shí)分子分成原子,原子再重新結(jié)合成新的分子的反應(yīng)本質(zhì),同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在拆分過程中進(jìn)行講述,加強(qiáng)學(xué)生語言表達(dá)的規(guī)范性。
其三,發(fā)揮化學(xué)符號(hào)的作用,幫助學(xué)生架起宏觀物質(zhì)與微觀粒子之間的橋梁。初中階段的化學(xué)用語包括元素符號(hào)、化合價(jià)、化學(xué)式、化學(xué)方程式等。畢華林教授在《化學(xué)學(xué)習(xí)中“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的研究》一文中提出:在化學(xué)科學(xué)的發(fā)展過程中,化學(xué)家們不僅從宏觀上對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)和變化進(jìn)行觀察和描述,更重要的是從微觀結(jié)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行解釋,以深刻把握物質(zhì)變化的本質(zhì)規(guī)律,而化學(xué)符號(hào)作為宏觀物質(zhì)和微觀世界的抽象表達(dá)方式,成為鏈接宏觀與微觀的中介,是化學(xué)家進(jìn)行化學(xué)思維的工具[2]。在初中化學(xué)教學(xué)中,先通過元素符號(hào)的學(xué)習(xí)做好化學(xué)的啟蒙工作,再通過化合價(jià)、化學(xué)式、化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)生去理解、運(yùn)用化學(xué)用語,感悟化學(xué)用語是物質(zhì)的宏觀和微觀兩方面聯(lián)系的紐帶。
微粒觀是化學(xué)學(xué)習(xí)中的基本觀念,和其他化學(xué)基本觀念一樣,它具有高度的概括性和統(tǒng)攝性,具有超越事實(shí)的持久價(jià)值和遷移價(jià)值。本節(jié)復(fù)習(xí)課,有利于促進(jìn)學(xué)生的觀念整合和觀念系統(tǒng)化,引導(dǎo)學(xué)生看透物質(zhì)的本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的能力和認(rèn)識(shí)習(xí)慣,這對(duì)提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要作用。
[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]
[1]? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.
[2]? 畢華林,黃婕,亓英麗.化學(xué)學(xué)習(xí)中“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的研究[J].化學(xué)教育,2005(5):51-54.
(責(zé)任編輯 羅 艷)