画水——促进学生微粒观建构的有效方式

摘要：“微粒观”是化学的一种基本观念，贯穿于中学化学教学的全过程。对微粒观的建构，笔者设计了八次“画水”活动。引导学生通过画图表达问题、比图发现问题、思图解决问题。充分利用“画水”这一有效方式，激活学生思维，经历知识的形成过程，科学建构物质的微粒观。

关键词：画水；微粒模型；微粒观建构

文章编号：1005–6629（2017）10–0026–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

纷繁复杂的物质世界是由一个个极其微小的粒子构成的，这些粒子虽然很小，但真实存在；它们之间都存在一定的间隙且在不断运动和发生变化。化学就像一架“显微镜”带领我们一步步地深入认识和研究物质，使我们学会“用微观眼光看世界”，探索物质构成的奥秘。笔者通过多年的教学实践认为：根据教学内容设计一些针对性问题，引导学生通过“画水”这一活动认识问题、分析问题、解决问题。积极主动地构建微粒观，使知识的学习水到渠成、顺理成章。现将有关做法介绍如下，望对大家的教学有所裨益。

1 “画水”，感知物质的微观构成

“见著知微，见微知著”是化学常用的思维方法，如何引导学生实现由一杯水到杯中的一个个水分子的思维转化呢？教师展示给学生一盛有水的烧杯。同学们，你们能在练习本上画出这杯水吗？学生开始画水，绘画结束，教师汇总学生给出的答案，大致可归结为以下五种情形，如图1所示。

对比分析学生画的图片，教师进一步启发和引导学生：世界上的物质都是由分子、原子等微小的粒子构成的。水是由水分子构成，每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。其实每个分子都有自己“模样”，大家画出的图片中，看不出烧杯中水分子的模样，请大家根据想象，尝试画出一个水分子的模样（模型）。教师再次汇总学生绘制的“成果”，如图2所示。

学生通过三次“画水”、三次对比、三次体验。对水分子的认识经历了由宏观到微观、由模糊到清晰、由错误到正确的认识过程，加深了对物质构成微粒性的理解，初步建构了物质的微粒观。

2 “画水”，感悟微观粒子的特性

生活中大家都有过这样的体验：敞口放置的水杯中，水会慢慢变少；湿衣服经过晾晒就会变干；用水壶烧开水，水沸腾后壶盖被顶起；利用打气筒压缩空气可以给自行车加气。日常生活中的这些现象学生司空见惯，他们只停留在对宏观现象的描述与认识层面，不知道其中蕴含的化学原理，只知道是什么，不知道为什么。教师通过“画图”这一教学活动，帮助学生搭建思维阶梯，感知微观世界。

2.1 “画水”，感悟分子的运动

雨过初晴的夏日，路边上的斑斑水渍一会儿就消失得无影无踪了；阳光下敞口放置的烧杯中的水很快会变少。这都是水蒸发的缘故，请你用画图的方法，画出这个过程中水分子是如何变化的？学生绘制的图片大致有以下几种情况，如图4所示。

对比分析学生画出的图片，可以看出每幅图都存在一定的合理性。水在蒸发过程中，水分子获得太阳光的能量后，运动加快，克服了水分子间的相互作用，离开液面，变成水蒸气逸散到空气中去[1]。

2.2 “画水”，感悟分子的间隔

水的气化是大家所熟悉的一种现象，提起压在容器中水面上方的活塞，容器中的水发生气化（如图5所示），水气化后在相同空间内粒子是如何分布的呢[2]？请你动手画一画。

水变为水蒸气，属于物理变化，物理变化中分子本身不变，水气化后分子间隔变大，在相同空间内水分子的数量会减少，学生画出的答案，大致可归结为以下五种情形（如图6所示）。

教师抓住水在气化过程中“水分子本身不变、相同空间内水分子数量减少”这个信息，引导学生逐一对比分析、公正评价学生绘制的答案，并对C、E、F三个答案给予认可。

3 “画水”，理清数字的涵义

在化学世界里没有生命的阿拉伯数字也变得鲜活起来，它们在不同的位置表示着不同的意义。如两个氢原子可用符号表示为2H，两个氢分子可用符号表示为2H2；两个水分子可用符号表示2H2O；在“宏观——微观——符号”之间建立联系，是化学学科特有的思维方式。为了帮助学生弄清不同位置数字的涵义，引领学生走出认识误区，笔者结合电解水实验的微观过程展示三个角度及其关系，给出化学符号，让学生绘制对应的微粒模型并填写符号表达的涵义（如表1所示）[3]。

将宏观、微观及化学符号联系在一起是化学学科独有的特点。学生通过画图、表述符号意义等活动，自然就会将化学符号、微粒模型、表述的含义融于一体，形成“宏观-微观-符号”三重表征及其思维方式。这样的活动便于学生对比、联想、学习知识，避免死记硬背的低效学习方法。

4 “画水”，诠释化学反应的实质

物质是由分子、原子、离子等基本粒子构成的。从宏观上说，物理变化过程中物质本身没有发生改变，化学反应的过程中物质发生改变并生成了新物质；从微观上说，物理变化过程中分子本身不变，变化的只是分子间隔和排列方式等，化学反应过程中反应物的分子分解成原子，原子再重新组合，形成新的分子，新分子或原子直接构成了新的物质。如何理解化学反应的实质呢？教师以给封闭在某容器中的少量液态的水通电分解这一事实为例，引导学生绘制该反应的微观示意图，学生给出的答案如图7所示。

对比学生的图画，可以看出有的学生并没有弄清变化的实质。给一定量的水通电分解产生氢气和氧气，这个变化属于化学变化，在化学变化过程中，水分子本身发生了变化。水分子分解为氢原子和氧原子，每两个氢原子结合成一个氢分子，每两个氧原子结合成一个氧分子，大量的氢分子聚集成为氢气，大量的氧分子聚集成为氧气。据此推知该化学反应的实质是：化学反应前后，原子的种类没有改变、数量没有增减，氢、氧原子的质量也没有变化。学生绘制的图片中只有E这一种情况符合客观事实。

5 “画水”，表述化学反应的原理

利用图示模型来表示化学反应，可以直观地表示微粒的结构（分子模型中大小不同的小球代表不同的原子），可以讓学生更好地了解化学反应中反应物和生成物的组成和结构，便于学生从微观角度认识反应物、生成物和化学变化。将物质间发生化学反应的微观示意图进行符号化，便可书写反应的化学方程式。

在一定条件下，A和B能发生化学反应生成E和F，其微观示意图如图8所示：

分析图片中给出的信息，推出E物质的微观模型，根据微观模型确定E物质的化学式，进而书写反应的化学方程式。充分体现物质的宏观组成-符号-微粒模型三者之间的渗透融合，再次引领学生建立“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式。

学生对物质微粒观的建构不是一蹴而就的，要经过由片面到全面、现象到本质、宏观到微观、感性到理性、表面理解到真正建构的螺旋上升的过程。实践证明，对物质微粒观的建构，以画促学提高了学生的课堂参与度，有效落实“过程与方法”的学习目标，拓宽了学生的思维渠道，促进学生化学学科思想和基本观念的形成。

参考文献：

[1]丛祥滋.义务教育教科书（五·四学制）教师教学用书·物理（八年级全一册）[M].济南：山东教育出版社，2012.

[2][3]王荣桥.分子概念教学三部曲：了解、理解、见解[J].中学化学教学参考，2016，（9）：13～15.endprint