分子、原子教学中如何帮助学生初步构建微粒观

张彩玲

（栖霞中学 江苏 南京 210046）

《化学课程标准（2011版）》强调，义务教育阶段的化学教育“要引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念”。可见，重视化学基本观念的构建是化学新课程改革在内容选择上的重要转变之一，而微粒观正是义务教育阶段要求学生构建的基本观念之一。微粒观的基本内容包括：物质是由分子、原子、离子等微观粒子构成的；微观粒子不断运动，彼此之间有间隔；微观粒子之间存在相互作用。

化学学习主要涉及三个领域：可观察的宏观世界，分子、原子等构成的微观世界，化学式、化学方程式和符号构成的符号世界。微粒观的形成对学生在三个领域的学习都有重要意义：利于学生理解和解释宏观事实和现象，利于学生理解化学符号的意义，利于学生深化对微观知识的理解。而分子和原子知识的学习，是教师帮助学生第一次建立宏观和微观联系的过程。我们知道，第一印象非常重要，毫无疑问，这个“第一次”在学生形成系统微粒观过程中具有举足轻重的地位。如何处理好这个“第一次”，从而帮助学生初步构建微粒观？本文将结合自己的教学实践从三个方面来谈这个问题。

一、通过类比、多媒体等引导学生想象

学习化学要把观察物质的宏观变化与想象物质的微观结构结合起来，才能深刻理解和认识物质及其变化的本质规律。而微观的化学世界看不见、摸不着，学生需要想象才能理解。在初中化学教学中培养学生的微观想象能力，培养学生用微粒的观念去学习的习惯，有助于学生理解化学现象的本质，从五彩缤纷的宏观世界步入充满神奇色彩的微观世界。而鉴于微观世界的抽象以及初三学生的想象力发展水平，多数学生想象起来不是那么容易。我们可以借助拟人化类比和多媒体演示等，引导学生进行想象。

1.通过拟人化类比

拟人就是通过想象，把一些事物、知识、原理等想象成和人一样，会说话、会思考、会行动。在微观知识学习过程中，可以借助拟人的手法激发学生学习兴趣、帮助学生更好地理解抽象的、肉眼看不见的微观世界。正所谓“以其所知，喻其不知，使其知之。”

例如，在学习“分子间存在间隙，温度越高分子间隙越大”时，可以把一个个分子比作小人国的一个个小人。温度很低时，小人们冻得直哆嗦，嘴里喊着“好冷啊，咱们挤挤取暖吧”。一边喊着、一边互相靠近，甚至彼此紧挨着。当温度升高时，小人们觉得挤在一起有点热了，于是相互之间就稍微分散些。当温度更高时，小人们分得更开了。

再如，在学习核外电子的运动状态时，能量低的电子在离核近的区域运动而能量高的电子在离核远的区域运动，学生理解起来有一定的难度。此时，我们可以把原子核比喻成鸟巢，把核外电子比喻成小鸟。刚刚孵化出的小鸟能量较低，只能在窝边走走；及至稍大些，翅膀硬了点，能量大了些，就能飞远些了；而等到真正长大了，能量更大时，就能飞得更远了。经过这样的比喻，学生很容易就理解了核外电子的运动状态。

除了上述案例中教师进行拟人化的讲述之外，还可以发动学生进行拟人化的想象，例如，在学习原子结构时，可以让学生以原子为第一人称写一篇小故事。在实践中，有学生写到“我是氧原子，我和其他兄弟们关系简直太好了，我们在一起就能摇身一变，看啊！我和两个氢原子兄弟一起玩，结果我们就变成了水分子。”有的写到“我的‘心脏’——原子核内包含质子和中子，心脏外有高速运动的‘血液’——电子，离心脏越远电子的能量越高。而且最外层电子的数量还与我们原子‘易失血’还是‘易得血’有关。不论‘失血’还是‘得血’都是件不错的事。因为‘血液’电子带负电，‘心脏’原子核带正电，平时他们电量相等，我不显电性。但血量一旦发生变化，我就改头换面，变成离子，这样有助于我与带相反电荷的离子交朋友。”有的写到“父母发生化学变化时，我和兄弟姐妹们会分开，且中间会掺和进陌生小孩，连父母也变了样，只有我还健在，没有变化。”学生充分发挥自己的想象，在想象中抽象的分子原子变得鲜活起来。

2.利用多媒体演示

想象不是凭空猜想，需要生动形象、直观的载体，我们可以把多媒体生动的图像、形象的动画等作为学生想象的载体。通过多媒体立体的、动态的演示，将肉眼看不到的分子、原子构成的微观世界直观地展现在学生眼前，使微观过程直观化、抽象过程形象化，引导学生进行想象，直观感受化学中的微观世界，把宏观现象和微观世界联系起来，促进对微观世界的深入了解。

例如，在学习氯化钠形成过程时，用多媒体动画模拟钠原子和氯原子的结合过程。开始呈现的是最外层只有1个电子的钠原子和最外层有7个电子的氯原子的微观结构，当二者相遇后，钠原子最外电子层上的1个电子转移到氯原子的最外电子层上，并和该层上的其他电子一起绕核运转。此时，失去最外层电子的钠原子变成显正电性的钠离子，而得到1个电子的氯原子变成显负电性的氯离子。钠离子与氯离子互相作用，形成氯化钠。

再如，在学习分子运动时，用多媒体动画把氨分子的运动情况呈现出来：一个个氨分子在不停地运动时，从氨水中挣脱出来进入空气中，继续做无规则运动，紧接着有部分氨分子进入酚酞溶液。通过模拟，把看不见的分子运动的微观过程直观化。

二、通过实验、模型等帮助学生体验

现代教育理念认为，能力和观念不是教会的，而是学生在学习活动中通过自主体验、感悟、内化、迁移而逐步形成的。新课程标准提出了体验性目标要求，强调了学生的自主体验。新课标的重要理论基础建构主义认为，学习是新旧经验之间双向的相互作用的过程，不是学习者被动地吸收信息而是主动建构信息意义的过程。这种建构不能由他人代替，而是学习者个性化的体验。真正有效的学习是学习者用自己的心智去感受、体验，从而把一个陌生的、外在的、与己无关的对象，变为认知的、可以交流的、甚至是融于心智的感悟。正如那句话所说“我听到的会忘记，我看到的会记住，我做过的才能真正明白。”

1.在化学实验中获得直接体验

实验是学生认识化学的基础，通过化学实验学生可以获得一些直接体验。分子、原子属于抽象的、肉眼看不见的微观世界，如果能借助化学实验帮助学生获得一些直观体验，必定能够降低学生理解微观世界的难度。

例如，在学习分子之间具有一定的间隙、不同状态的物质分子间隙大小不同时，我们可以借助一个小实验来帮助学生获得直观感受。在两支注射器中分别抽入相同体积的水和空气，用手抵住注射器顶端，然后将注射器活塞用力向内推（图1），比较压缩水和空气的难易。通过实验，很容易发现水很难压缩而空气较易压缩，说明气态物质分子之间的间隙较大，而液体（固体）物质分子之间的间隙较小。如此，知识在体验过程中建构，微粒间隙观在学生头脑中自然形成。

图1

再如，把教材中分子运动实验改进，用滴有酚酞的 “棉花树”（图 2）代替原来的小烧杯。在提高实验趣味性的同时，通过小白花由下往上依次变红，帮助学生更直观地体验氨分子的运动情况。

图2

2.在模型操作中获得间接体验

化学课程标准建议教师“努力创设真实而有意义的学习情景”，指出“生动、直观而又富有启迪性的学习情景，能够激发学生的学习兴趣，帮助学生更好地理解和运用化学知识。”微观世界看不见摸不着，非常抽象，我们可以利用模型的直观，帮助学生获得对微观世界的间接认识。

例如，在学习分子的构成时，让学生用氢原子、氧原子模型组装出氢分子、氧分子和水分子。新的认知“分子是由原子构成的”，就在体验中生成。在比较物理变化和化学变化的微观本质时，让学生用分子模型模拟水蒸发和水电解过程中的微粒变化情况。通过亲历，建构起新的认知“物理变化中分子种类不变，变化的只是分子之间的间隙；化学变化过程中，分子分成原子，原子重新组合成新的分子，”并通过分析，建立分子、原子的概念“分子是保持物质化学性质的最小粒子，原子是化学变化中的最小粒子。”

模型可以是规范的球棍模型、比例模型，也可以发动学生自制模型，或寻找合适的替代品，比如用大小不同的硬币代表不同的原子，甚至可以用肢体代替。例如，用一个拳头代表一个氢原子，那么两个分开的拳头就表示“2个氢原子（2H）”，而当两个拳头互相作用紧挨在一起时就表示“1个氢分子（H2）。 ”

体验是生成知识的基础，它把认知内化，促进体验主体认识的升华，并在体验基础上加深理解，同时促进感受的加深。

三、通过活动表现评价督促学生建构

良好的评价方式可以促进学生的有效学习，评价的诊断功能和发展功能可以增强学生学习的自信心和主动性。在微观知识学习中，模型操作是一种重要的学习方式。在模型操作活动中，怎样了解学生通过活动获得了什么样的体验？体验程度如何？怎样避免活动仅流于热闹的表面形式？活动表现评价无疑可以解决这些问题。通过活动表现评价，在方便老师了解学生知识的掌握情况的同时，更重要的是利用评价标准，可以督促学生主动构建、深化认识。

例如，在学习分子和原子知识时，设计4人小组活动方案：使用统一的球棍模型，用橙色球代表氢原子、蓝色球代表氧原子，模拟水分子构成、水蒸发和水电解的过程，并且用语言将操作过程加以解说和分析，要求先组内交流，然后小组代表发言。通过学生对模型的具体摆放，模拟分子、原子的变化过程，使学生初步将分子、原子概念在物理变化和化学变化中的行为具体化。初步建立微观粒子的变化模型，然后再运用模型进行扩展，解释其他的物理变化和化学变化中分子、原子的行为，进而深化学生对分子、原子概念的理解。

具体活动表现评价标准如右上表。

这一评价标准使学生了解了分子、原子的概念。体验到水蒸发这个物理变化过程中水分子没有改变，说明水分子无法保持物质的物理性质。体验到水电解这个化学变化过程中，水分子变化成氢分子、氧分子，说明水分子改变时水的化学性质不复存在，水分子是保持水的化学性质的不可再分的最小粒子。水分子在变化时，先分成氢原子和氧原子，然后氢原子和氧原子再重新组合。说明氢原子和氧原子是水电解这个化学变化过程中不可再分的最小粒子。从而深化对“分子是保持物质化学性质的最小粒子，原子是化学变化中的最小粒子”的认识。

评价内容 评价要点 评价等级分子的构成（水分子、氢分子、氧分子）①小组内每个成员用模型表示出一个分子；②每个成员分别用语言描述出自己的分子模型所表示分子的构成情况。水蒸发过程（用 4个水分子模型模拟）①表示出水蒸发过程中，水分子没变；②表示出水蒸发过程中，水分子之间的间隙变大；③讲解从微观角度看水蒸发过程中什么不变、什么变了。水电解过程（用 2个水分子模型模拟）①把水分子模型拆分成氢原子和氧原子；②把2个氢原子组合成1个氢分子，2个氧原子组合成1个氧原子；③讲解从微观角度看水电解过程中什么变了、什么没变；④用语言描述水电解的微观过程。

当然，任何观念的形成都不是一蹴而就的，微粒观的构建亦是如此。我们应在后续的教学中，根据学生的认知规律和教材体系，引导学生循序渐进地学习，从而构建真正的、高层次的微粒观。

参考资料

［1］ 林清怀.巧用分子模型 突破教学难点［J］.新课程，2011，（3）

［2］ 马宁宁.初中化学教学中学生想象力培养研究［D］.山东师大硕士论文，2009

［3］ 任宝华.用活动表现评价深化学生对分子原子概念的认识［J］.化学教育，2011，（9）

［4］ 黄琼.中学化学教学中学生物质微粒观的培养研究［D］.山东师大硕士论文，2009

［5］ 教育部.义务教育化学课程标准［S］.北京：北京师范大学出版社，2011