在初中化学教学中帮助学生建构微粒观

张映林

摘要：微粒观是中学化学基本观念建构的核心，微粒观的教学是帮助学生建构从微观视角思考宏观世界的化学观念。以分子原子的教学为例，运用宏观实验、模型模拟、多媒体演示以及探寻科学史等教学策略帮助学生建构起宏观与微观的联系。

关键词：微粒观；建构；分子原子；初中化学

文章编号：1005–6629（2014）6–0035–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

《义务教育化学课程标准（2011年版）》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”[1]。化学教育的一个重要任务是使学生能够建立物质的微粒性认识，能从微观角度认识一些现象、事实，形成对物质及其变化的科学认识。因此，微粒观是中学化学基本观念建构的核心[2]。从微观视角认识和考察物质世界是学生学习化学之后应掌握的重要思维方法，微粒观的形成对于学生认识物质世界具有重要的价值。

在新课改思想的影响下，多数中学教师都能认识到微粒观在化学教学中的重要性，但很多时候还停留在概念的理解方面，没有上升到观念的层面。例如，在分子、原子的教学中有些教师把教学的重点放在分析为什么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。事实上学生如果没有建立对微粒观的初步认识，不能在头脑中形成分子原子的大致形象，这样生硬地让学生理解分子原子的定义，教学效果肯定会大打折扣。

分子原子概念的教学是学生第一次建立宏观和微观的联系，是学生第一次用微观的观点思考宏观现象，也是学生容易产生分化的学习内容，在学生形成系统微粒观乃至整个中学化学学习中具有举足轻重的地位。本文以分子、原子的主题教学为例，探讨在初中化学教学中如何帮助学生建构微粒观。

1 微粒观的教学背景分析

微粒观不是记住“一切物质都是由相应的微粒构成的；物质微粒永不停息地作无规则运动；物质的微粒之间有间隔”等这些结论，也不可能单以结论的形式出现在教材中，它是内隐于知识体系中并随知识层次的推进而深化的一种观念。化学知识是以具体事实、概念、原理等形式出现，是“有形”的，它可以通过背诵、记忆的方式去获得。而观念是化学知识的深层凝聚物，是“无形”的，它不可以通过浅层次的思维活动和单一的学习方式来获得，只能是学生以自己的知识经验为背景，通过积极主动的思考，在自己头脑中积淀下来的一种思维成果。

根据现代教育理念，微粒观的教学重点应该是帮助学生将认识角度从宏观到微观、从现象向本质转变，丰富和发展学生从微观角度认识和理解物质及其变化，逐渐将具体概念知识的学习转化为学生的内在观念。通过学生对分子、原子等微粒观的主动建构，可以让他们体验并初步尝试从微观角度看待宏观世界。

2 教学设计思路分析

分子原子的主题包括四个教学内容，第一是让学生相信客观事实：物质确实是由微观粒子——分子、原子等构成的；第二是认识分子性质：分子的质量和体积都很小、分子总是在不断地运动着、分子间是有间隔的；第三是了解分子、原子是如何构成物质的，知道大多数物质是由分子构成，而分子又是由原子构成；第四是了解物质变化的微观实质，进一步了解分子、原子在物理变化和化学变化中的变化过程。

由于微观粒子看不见、摸不着，学生缺乏认识微粒真实面貌的直接经验，由此造成学生建构微粒观的困难。突破难点的主要教学方法是：将微观概念的学习建立在宏观实验的基础上，帮助学生将宏观可见的现象与微观难见的粒子建立联系，学生通过对这种联系的想象，在头脑中初步建立微观粒子模型，然后在运用模型和多媒体演示等手段去直观感受微观粒子的构成与变化[3]。

3 教学方案设计参考素材

3.1 承认客观事实，物质是由微观粒子构成

情景导入：将一段镁条不断剪小

设计意图：使学生感受探究宏观物质的可分性，体会物质是可以分成极其细小的微观粒子的。

问题：你认为分子、原子是真实存在的吗？你能将它们画出来吗？

设计意图：根据奥苏贝尔的有意义学习理论，有意义学习必须以学习者原有的认知结构为基础，新知识的学习必须以学习者头脑中原有的知识为基础，没有一定知识基础的意义学习是不存在的[4]。学生在物理课上对分子、原子有了一些印象，通过学生的表达与学生的相互评价，了解学生头脑中已有的分子、原子形象，找出学生对分子、原子的已知点与不足点，作为新知识的生长点及微粒观的建构条件。

多媒体展示：扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）下的分子、原子照片。

设计意图：用真实情景有力地证明了分子、原子等微观粒子的存在不仅是科学假说，更是真实的。

3.2 用宏观实验探究分子的性质

学生实验：向盛水的烧杯中加入少量品红

可根据学生的实际情况，设置成以下几个问题：从微观角度，品红是怎样构成的？你观察到什么现象？从微观角度，你能想象出它是怎么变化的吗？你能将这个变化画出来吗？

设计意图：让学生观察实验现象，并在教师引导下想象出品红是由一些微观粒子构成，当它溶于水向四处扩散时是微粒在不断运动，间隔在不断扩大。

学生实验：在冷水中和热水中分别加入品红

设计意图：再次让学生观察品红的扩散过程，并且还能感知在热水中品红扩散得更快。通过一个很简单的宏观实验现象，学生能感知到品红分子的存在，并且还能了解温度越高，品红分子运动速率越快。

学生实验：用注射器比较压缩相同体积的水和空气的难易

设计意图：通过实验发现水很难压缩而空气较易压缩，学生自然形成了分子间存在间隔，气态分子比液体分子间隔大的观念。

教师演示实验：酚酞与氨水的实验

设计意图：学生们观察、总结实验现象，依据实验现象得出结论，并从分子、原子的角度分析产生这些现象的原因。这一环节建立在学生新旧知识的结合点上，极大地激发了学生的兴趣，使学生主动地参与到学习之中。

3.3 了解分子、原子是如何构成物质的

设问：你知道分子与原子的关系吗？

PPT展示：道尔顿的原子论与阿伏伽德罗的分子论的科学史[5]。

设计意图：很多学生头脑中认为原子是最小的粒子，形成的原子观念和道尔顿的原子论有相似之处。通过科学史道尔顿的原子论与阿伏伽德罗的分子论的介绍，让学生了解到分子与原子的联系与区别。

举例：水是由大量水分子构成，而每一个水分子又是由两个氢原子和一个氧原子构成。给出水的化学式，并画出水分子的微观示意图。

模型模拟：让学生将氢原子、氧原子的模型组装成水分子的模型。

设计意图：让学生了解分子与原子是如何构成物质的，并了解物质化学式的微观意义，让学生初步建立起宏观世界、微观世界与化学符号三者之间的关系。通过模型组装，让学生在体验中形成新的认知“分子是由原子构成的”。

3.4 了解物质变化的微观实质

问题情境：水的三态变化：8 g冰在4℃时融化成18 mL水，在1 atm下，将18 mL水加热到100℃，变成3.06×104 mL的水蒸气，体积扩大约1700倍。你能从微观角度思考分析水的三态变化过程吗？

设计意图：以具体的宏观事实为问题情境，引导学生从微观角度思考宏观现象，加深学生对水分子在不断运动，气体分子间的间隔更大等微观粒子性质的理解，并为物理变化中分子种类这一微粒观的形成不变埋下伏笔。

问题：请从微观角度想象水蒸发和水电解的过程。

模型模拟：设计小组活动方案，用白色球代表氢原子、蓝色球代表氧原子，模拟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。

设计意图：通过学生模拟分子、原子的变化过程，使学生初步将分子、原子在物理变化和化学变化中的行为具体化。

教师总结：物理变化和化学变化中分子、原子的变化。

设计意图：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。

问题：你能用分子、原子的观念解释什么是混合物、纯净物、单质与化合物吗？

设计意图：让学生尝试用微粒观思考宏观物质，体会化学学科的独特思维方法，也加深学生对这些概念的进一步理解。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]莘赞梅.应用系统思考整体把握“微粒观”的建构和发展[J].中学化学教学参考，2012，（7）：21～24.

[3]吴俊明.分子概念建构的意义、基础和教学策略[J].中学化学教学参考，2013，（4）：5～7.

[4]施良方.学习论（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2001：214～428.

[5]《化学发展简史》编写组.化学发展简史[M].北京：科学出版社，1980：94～101.