黎建英

（嘉峪關市酒鋼三中 甘肅 嘉峪關 735100）

引言

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中針對化學學科“核心素養(yǎng)”的內(nèi)涵做出明確解讀，其中“宏觀辨識與微觀探析”能力作為學科核心素養(yǎng)體系的重要組成部分，對于學生形成正確的認識事物視角、建立科學的學科思維方法具有重要現(xiàn)實意義?；诖?，要求教師根據(jù)學生能力培養(yǎng)要求進行教學策略的優(yōu)化設計，通過教學引導使學生從宏觀視角上形成健全、完整的學科知識結構，在微觀層面能夠提高解決實際問題的能力，促進學生學科素養(yǎng)與綜合能力的發(fā)展。

1.研究理論基礎

1.1 最近發(fā)展區(qū)理論

前蘇聯(lián)心理學家維果茨基根據(jù)其對于兒童心理發(fā)展的研究，提出“最近發(fā)展區(qū)”這一教育理論。該理論的核心觀點在于兒童心理發(fā)展涉及到一個由低級心理機能向高級心理機能過渡的階段，要求教育者在開展教學活動時務必關注兒童實際與潛在兩個層面的發(fā)展水平，二者之差即為兒童真實的發(fā)展水平——最近發(fā)展區(qū)[1]?；谠摾碚撝笇Ц咧谢瘜W課程教學，要求教師結合學情分析結果進行教學設計，通過教學引導與學生建立良好溝通與合作關系，逐步培養(yǎng)學生形成自主學習能力與獨立解決問題的能力，促進學生實現(xiàn)全面發(fā)展。

1.2 結構主義教學理論

美國教育心理學家杰羅姆·布魯納在繼承皮亞杰結構主義理論的基礎上，于20世紀50年代提出新的結構主義教育理論。該理論的主要內(nèi)容涉及到促進學生的智慧發(fā)展、理解學科基本結構、采用“發(fā)現(xiàn)教學法”以及遵循基本教學原則[2]。將該理論應用于高中化學教學設計環(huán)節(jié)，要求教師對知識點進行系統(tǒng)化、結構化梳理，運用問題引導等方式幫助學生理清知識點的結構特征，便于學生理解與記憶、完善其學科思維結構，有效提升教學實效。

2.高中生化學“宏觀辨識與微觀探析”能力培養(yǎng)的具體措施

2.1 明確三重表征形式，形成立體化認知網(wǎng)絡結構

化學三重表征是基于學習者心理歸納、總結出的物質(zhì)特有表征形式，針對外部表征的定義進行分析，涵蓋宏觀、微觀與符號三種知識類型；針對內(nèi)部表征的內(nèi)涵進行理解，主要指個體思維對于不同知識的加工及呈現(xiàn)形式[3]。其中宏觀表征指物質(zhì)呈現(xiàn)形式在個體頭腦中的反饋，例如通過開展化學實驗實現(xiàn)對化學物質(zhì)性質(zhì)的直觀呈現(xiàn)；微觀表征指物質(zhì)微觀屬性在個體意識中的反饋，例如通過觀察某一實驗現(xiàn)象，學習者能夠基于現(xiàn)有知識基礎明確其中發(fā)生反應的離子及其相互作用情況；符號表征指字母、圖形等符號在學習者腦海中的反應，例如學生能夠根據(jù)實驗現(xiàn)象建立化學反應的方程式。三重表征作為彼此聯(lián)系、相互作用的有機整體，能夠幫助學生圍繞宏觀、微觀與符號間形成立體化的知識網(wǎng)絡結構，在此過程中充分利用化學符號的橋梁作用促進該機制的正常運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對學生核心素養(yǎng)的有效培育。

以“離子反應”為例，上節(jié)課所學電解質(zhì)的電離知識對離子方程式的書寫非常重要，所以先做適當?shù)膹土?，這樣可以溫故知新，建立知識間的聯(lián)系。采用小組合作學習模式，完成實驗探究{實驗1-3，向盛有2mLNa2SO4稀溶液的試管中加入2mLBaCl2稀溶液}，觀察現(xiàn)象并記錄。學生親身參與到實驗操作過程中，近距離觀察到白色沉淀這一宏觀表征。隨后教師引導學生書寫Na2SO4和BaCl2電離方程式，分析混合前兩種溶液中的離子，建立微粒觀，從微觀角度分析結合實驗現(xiàn)象可知Na2SO4稀溶液與BaCl2稀溶液混合時，Na+、Cl-都沒有發(fā)生化學反應，而與Ba2+發(fā)生了化學反應，反應的實質(zhì)是至此可以歸納出離子反應的概念：由于電解質(zhì)溶于水后電離成自由移動的離子，所以，電解質(zhì)在溶液中的反應實質(zhì)上是離子之間的反應，我們把這樣的反應叫做離子反應，用實際參與反應的離子符號來表示反應的式子叫做離子方程式。根據(jù)上面所學知識教師帶領學生學習離子方程式書寫的一般步驟。最后精心設疑，實驗探究離子反應發(fā)生的條件。學生通過參與實驗探究，根據(jù)實驗現(xiàn)象這一宏觀表征結合電離知識嘗試分析不同電解質(zhì)反應的實質(zhì)，借此使學生在微觀層面建立對于實驗原理的深層認知，明確離子反應的微觀實質(zhì)，利用離子方程式作為符號表征，增進學生對于化學反應原理的了解，在此基礎上實現(xiàn)宏觀表征與微觀表征之間的過渡與轉(zhuǎn)化，有效促進學生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的動態(tài)發(fā)展。

2.2 創(chuàng)設生活情境、問題情境，促使學生在情境中主動探究科學的奧妙。

現(xiàn)階段教學改革的持續(xù)推進已證明單一的理論知識學習模式并不等同于有效學習，學科核心素養(yǎng)作為新一輪課改提出的全新人才培養(yǎng)要求，通常需建立在一定教學環(huán)境與教育情境的基礎上?；瘜W實驗是化學學科的重要組成部分，它能夠直觀形象地展示出化學反應的現(xiàn)象、變化過程與結果，能極大地吸引學生注意力的同時激發(fā)其問題意識與探究意識，對于學生自主學習能力、問題解決能力的發(fā)展具有重要推動作用。教師在進行教學設計時，可聯(lián)系生活實際同時融入人文知識與社會熱點事件等內(nèi)容作為問題導向，促使學生在情境中主動探究科學的奧妙，在激發(fā)學生學習興趣的基礎上培養(yǎng)其在日常生活中的觀察、分析與思考能力，并能有效挖掘化學學科的社會價值。學生在探究中主動思考，在合作交流中積極思辨，在師生、生生互動中理解掌握知識，獲得成功的體驗，享受化學的樂趣。

以《乙醇與乙酸》第一課時乙醇的學習為例，教師可在新課導入環(huán)節(jié)引入有關于酒的膾炙人口的詩句，同時向?qū)W生展示一瓶乙醇，通過看、聞、想、查等方法可知乙醇的物理性質(zhì)，展示乙醇的球棍模型，要求學生根據(jù)球棍模型寫出乙醇的分子式、結構式、結構簡式、電子式。創(chuàng)設情境乙醇汽油在生活中的應用及“交警與紅臉司機”等引出乙醇的化學性質(zhì)，促使學生在情境中主動探究科學的奧妙。學生小組實驗，按“提出假設→討論思考→實驗探究→得出結論”的模式進行乙醇化學性質(zhì)的學習，通過動畫模擬乙醇參加反應時化學鍵的斷裂，將微觀的過程宏觀化。這樣可以降低學習新知識的難度，有效突破重難點，這種重視知識的形成過程的教學設計，能有效培養(yǎng)學生觀察討論、實驗探究、對比歸納等學習能力，使學生的思維方式得到了很好的提升。通過多元情境創(chuàng)設與實驗探究使學生逐步確立“結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的基本化學思想。

再如在“甲烷結構”探究教學環(huán)節(jié)，教師可將“牛打嗝產(chǎn)生氣體的利用研究”作為主題進行探究實驗活動的設計，利用課外活動契機引導學生參與到養(yǎng)殖場參觀體驗活動中，親臨現(xiàn)場調(diào)動其視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多種感官進行氣體性質(zhì)的研究，在此過程中有效深化學生的活動過程體驗，引導學生重新回顧甲烷的可燃性等化學知識，進而將研究視角拓展至全球變暖、能源開發(fā)利用等問題層面，建立對于事物的辯證認知，借此有效降低化學實驗教學難度，使學生更加深入思考宏觀實驗現(xiàn)象背后蘊含的微觀化學原理，實現(xiàn)思維與實踐能力的發(fā)展。

2.3 強化信息技術和模型支持，實現(xiàn)思維邏輯可視化建構

鑒于高中階段化學學科對于學生邏輯、抽象思維能力提出較高要求，原有二維平面教學模式難以迎合學生的最近發(fā)展區(qū)，因此教師需根據(jù)學生現(xiàn)有認知特征與思維習慣，引入信息化軟件和各種模型輔助教學。通過運用技術手段或模型將抽象化學知識轉(zhuǎn)化為直觀圖形或動畫，能夠有效幫助學生增進對于化學反應過程及其反應機理等理解。例如結構式、鍵線式二維模型不能直觀反映出分子的立體結構，為了便于學生理解，教師可使用Chemsketch軟件輔助教學，也可以用氣球模型、橡皮泥或黏土和牙簽等材料制作分子的立體模型，幫助學生建立對于分子真實結構特征的了解，為化學性質(zhì)研究打下良好基礎。

以“分子的立體構型”教學為例，教師可引入Chemsketch軟件進行分子模型的制作，繪制出常見分子的立體模型，學生觀察會發(fā)現(xiàn)原子數(shù)相同的分子，它們的立體結構卻不盡相同，引出問題：原子數(shù)相同的分子它們的立體結構卻不盡相同，這是為什么呢？水到渠成地引出價層電子對互斥理論，它可以用來預測分子的立體結構。教師介紹價層電子對互斥理論的相關知識。為了便于學生理解價層電子對數(shù)決定了分子或離子中的價層電子對在空間的分布，推測出VSEPR模型，教師準備若干氣球，學生分組實驗，借助氣球模型，學生可以直觀地觀察出中心原子不同的價層電子對在空間的分布的理想模型，使抽象復雜的知識得以直觀形象呈現(xiàn)，增進學生對所學理論的理解消化而不是死記硬背，實現(xiàn)對學生化學核心素養(yǎng)的動態(tài)培育。

再以“反應熱的計算”教學為例，教師可采用思維導圖教學方法，將大量復雜學科知識、專有名詞或圖像利用不同顏色、圖形與線條進行連接，構成極具想象力的思維圖像，幫助學生建立起“宏觀——微觀”之間的思維架構模型。在思維導圖繪制步驟設計上，先在界面中央繪制“主題”，即“反應熱的計算方法”，構成思考的中心，吸引學生的注意力與學習興趣；隨后運用不同顏色的線條、圖形建立與中心的關聯(lián)，形成思維網(wǎng)絡；再次進行“次級主題”的設計，例如由主題延伸出“鍵能”、“熱化學方程式”、“標準燃燒熱”、“蓋斯定律”四個次級主題，并逐步向外擴展分支，列出關鍵詞及內(nèi)容，如“熱化學方程式”之下延伸出“正確寫出熱化方程式”、“根據(jù)熱化方程式梳理出物質(zhì)與物質(zhì)、物質(zhì)與反應熱之間的關系，直接完成反應熱的計算”等內(nèi)容；最后結合學習成果進行思維導圖內(nèi)容的補充及完善，實現(xiàn)知識遷移目標。

2.4 應用問題引導模式，促進學生思維探究能力發(fā)展

“宏微結合”作為化學學科一種獨特思維視角的體現(xiàn)，經(jīng)由具象到抽象的概括與總結，最終形成學科核心概念?；诖耍處煈梃b最近發(fā)展區(qū)理論進行教學思路設計，結合學情分析結果進行學生認知結構、思維特征的綜合分析，明確學生目前存在的學習目標不明確、知識結構不完善等現(xiàn)實問題，在此基礎上運用問題教學法給予學生學習主動權，引導學生在認知沖突中產(chǎn)生深入思考與主動探索意識，提高學生分析與解決問題的能力。

以《共價鍵》一課為例，由于共價鍵涉及到的化學知識較為抽象、不易于學生理解，教師可遵循由易到難、由簡入深原則進行教學內(nèi)容的組織設計：首先設立復習檢測模塊，考察學生對于以往學習過的電子式、電子云等知識的記憶情況，并提出“共價鍵是怎樣定義的？”、“共價鍵的實質(zhì)是什么？”、“共價鍵成鍵條件有哪些？”、“能否用電子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成過程？”等一系列問題，借助問題搭建新舊知識體系間的銜接軌道；引導學生探究這些分子中的共價鍵形成的本質(zhì)，并借助動畫演示用電子云來描述共價鍵的形成過程。接下來引導學生探究共價鍵的具體分類，提出“形成共價鍵的原子軌道重疊方式有哪些方式？”、“σ鍵和π鍵通常情況下哪一個穩(wěn)定性更強？”等問題，通過上述問題鏈的設計，能夠逐步引導學生思維視角實現(xiàn)由抽象到形象、由微觀到宏觀的有效過渡，立足于多元視角分析問題，完善知識框架、提高化學思維能力。

2.5 建構化學思維模型，提升復雜化學問題解決能力

基于結構主義教育原理，學習能力的形成建立在既有知識經(jīng)驗與環(huán)境中信息相互作用，使主體主動建構信息意義的過程。根據(jù)該理論與“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)的培育要求指導教學設計，要求教師在化學教學過程中充分運用多種信息對學生進行教學引導，使其透過現(xiàn)象揭示出背后蘊含的化學原理及基本性質(zhì)，掌握由宏觀到微觀之間的轉(zhuǎn)化過程，由此幫助學生建構化學思維、提高其解決復雜化學問題的能力。

以《有機化合物的分類及官能團》一課為例，有機化學是化學學科的重要組成部分，有機合成的過程涉及到官能團轉(zhuǎn)化與碳骨架建構，通過明確二者性質(zhì)及其關系，能夠幫助學生增進對于有機合成本質(zhì)的理解，實現(xiàn)由單一物質(zhì)向一類物質(zhì)性質(zhì)研究的轉(zhuǎn)變。在此教師可圍繞以下三個環(huán)節(jié)進行教學設計：首先，教師可選取金銀花作為研究對象，通過播放視頻資料使學生初步了解該中藥的形態(tài)特征、藥用價值等基本信息，由藥理作用引出綠原酸這一有效化學成分，幫助學生建立對于有機物概念、特征的初步了解，形成宏觀認知，實現(xiàn)課堂順利導入。

其次，教師可向?qū)W生出示綠原酸的結構組成，由學生回顧以往所學知識進行該有機化合物的元素組成及其化學性質(zhì)的初步推測，通過觀察結構提煉出其中包含的羥基、羧基、酯基、碳碳雙鍵等官能團，從而聯(lián)系乙醇、乙烯、乙酸乙酯等物質(zhì)進行不同官能團與化學性質(zhì)相關性的分析，例如“-COOH羧基”可與Na、NaOH、NaHCO3等物質(zhì)發(fā)生反應，具有酸的通性，并且還可與醇發(fā)生取代反應；在定性分析的基礎上，考慮到該有機化合物的官能團可與多種物質(zhì)發(fā)生反應，因此可引導學生轉(zhuǎn)向定量分析視角進行研究，如1mol綠原酸可與6mol Na、4mol NaOH或1mol NaHCO3等物質(zhì)發(fā)生反應，通過觀察不同官能團與不同物質(zhì)反應的特征，使學生逐步意識到“結構決定性質(zhì)”這一觀點，并通過引入乙烯中的碳碳雙鍵與溴水發(fā)生加成反應使其褪色、乙醇與Na和氫溴酸發(fā)生取代反應等化學實驗，幫助學生進一步建立對于不同官能團相互影響關系的了解，并明確其對于化學鍵極性、有機物性質(zhì)的影響機制，強化學生微觀探析素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

最后，為確保學生真正能夠從微觀視角進行官能團結構與性質(zhì)關系的分析判斷，教師還可引入典型問題搭建思維訓練平臺。例如根據(jù)綠原酸能夠幫助人降低血壓這一藥用價值，明確該化合物可由咖啡酸和奎尼酸經(jīng)由酯化反應合成，引導學生嘗試寫出奎尼酸的分子式，根據(jù)綠原酸結構判斷其能否發(fā)生取代、加成、消去、縮聚反應，判斷合成綠原酸的兩種物質(zhì)是否均能與氯化鐵發(fā)生顯色反應等。借助上述問題的設計，使學生深入認識到有機物結構決定性質(zhì)、性質(zhì)能夠反映結構這一特征，從而深化其學科思想的形成。

結論

總體來看，學生學科思維觀念的形成建立在對既有經(jīng)驗認知進行總結、抽象與概括的基礎上，通過從學生最近發(fā)展區(qū)出發(fā)進行學情分析，引導學生根據(jù)基本化學符號逐步建立對于物質(zhì)的概念及其變化規(guī)律的認知，真正培養(yǎng)學生形成宏微結合與解決實際問題的能力，從而有效促進學生化學學科核心素養(yǎng)的動態(tài)發(fā)展，實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標。