“见宏思微,以微窥宏”
2019-09-10杨波
杨波
高中化学核心素养主要包括宏观辨识和微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识以及科学精神与社会责任这五个方面。在高中阶段,有很多物质结构和反应需要基于分子或原子结构进行解释,也就是通过微观结构来解释宏观现象,因此,培养学生的宏观辨识和微观探析已经成为高中化学教学中的一个非常基础的任务。下面本文将结合自身教学经历详细阐述如何在具体的教学实践中有效培养学生的宏观辨识和微观探析素养。
注重化学元素的有效联系
在化学中,将宏观和微观这两个概念连接起来的最直接的纽带便是“物质结构决定性质”这个结论,这一点在有机化学中体现的尤为明显。因此,教师在教学中应当有效引导学生正确认识物质的结构与性质之间的对应关系,究竟怎样的结构会产生怎样的性质,这些问题都要理清楚弄明白,这样学生的宏观辨识和微观探析能力才能够得到一定程度的提升。
比如,在教学专题2“从海水中获得的化学物质”中的“氯、溴、碘及其化合物”这一单元的内容时,笔者就结合了宏观和微观的概念进行了教学。对于氯、溴、碘等卤族元素来说,从微观上来说其最外层电子数为7,非常容易得到一个电子进而形成8电子的稳定结构,这种微观上的结构就决定了这些卤族元素在宏观上表现为具有极强的氧化性,其化学方程式能够很好地说明这一点。除此之外,钠、钾、镁等碱金属具有极强的还原性,利用这一点也能够得到很好的解释,由于碱金属的最外层电子数为1或2,这样其非常容易失去电子而具有很强的还原性,这些都是结构决定性质的很好的实例,同时也是连接物质的宏观性质和微观结构的直接纽带。由此可见,教师在教学时应当尽可能地从微观层面深入分析相关化学元素性质,然后以此为基础详细分析其具备某种性质的原因,这样相关化学元素的宏观性质和微观结构就能够得到有效联系。另外,学生学习知识的逻辑性和深入性都会都得到全面的提升。
量变引起质变中的辩证法
在化学中,量变可以理解为物质在数量上的变化,其可以被看做是微观层面的变化,而质变则是物质在整体上发生了质的改变,其是宏观改变的一种体现。而唯物辩证法则认为,物质的量变是引起物质发生质变的根本原因。这种结论用在化学学科中也同样适用,同时量变引起质变这一结论也是对物质的宏观和微观概念的进一步解释。
比如,在教学专题3“从矿物到基础材料”中的“铁、铜的获取及应用”这一单元的内容时,笔者就通过量变引起质变这一结论对教学内容进行了深入的讲解。在铜与硝酸的反应中,铜与浓硝酸反应会生成NO2,而其与稀硝酸反应则会生成NO,这充分说明硝酸使用的量的多少会直接影响到反应的生成产物,也就是决定了最终生成物的性质,其化学方程式充分说明了硝酸的浓度对于反应的进行产生了至关重要的影响,这也是量变引起质变的一个深入的体现。
除此以外,銅与硫酸的反应也是如此,也是一个解释微观的量变引起宏观、质变的一个很好的实例。其实,在化学反应中这种现象非常常见,所以,教师在教学过程中应当有效引导学生正确认识反应物浓度对整个反应的影响,这也是化学反应中的一个关键因素,应当引起足够的重视。
建立微观模型,提出假说
其实,在引导学生认识物质宏观与微观的关系时,最重要的一个步骤便是正确培养学生的微观意识。因为往往物质的宏观性质都表现的非常具体,学生很容易理解,但是微观则不然,其往往是看不见摸不着的一种非常抽象的性质。因此,为了有效培养学生的微观理解力教师可以通过提出假说,建立微观模型的方法进行教学。
比如,在教学专题2“从海水中获得的化学物质”中的“氯、溴、碘及其化合物”这一单元的内容时,由于Cl2和H2O的反应是可逆反应,会生成HCl和HClO,结合后边要学习的平衡移动的知识,引导学生建立了这个反应的电离平衡移动模型。Cl2+H2O=HCl+HClO,在这个模型中,想要使电离平衡向正向移动可以减少溶液中的氢离子和氯离子,这时候电离平衡向右移动,如果需要使方程逆向移动,就可以在溶液中加入稀硫酸,加入氢离子后,电离平衡右边的氢离子的浓度增大,所以电离平衡逆向移动,概括地说哪边离子浓度大反应就往哪边移动。
通过构建模型,学生对于某些微观的概念和反应的认知和理解程度会全面提升,这样学生才能够在实际应用时更加系统化和精准化地将这些知识定位,学生的化学成绩和学科水平也会因此而得到巨大提升,因此,教师在教学中可以尽可能地采取这种方式来引导学生正确认识微观概念。
“见宏思微,以微窥宏”,这是教师在培养学生相关核心素养的时候需要达到的最终目的。为了实现这个目标,教师在教学中应当有意识地渗透微观和宏观意识,通过引导学生正确认识结构与性质、量变与质变和微观模型这些化学知识来全面增强学生对微观结构和宏观现象的理解力,促进学生学科能力的快速提升和核心素养能力的增强。
(作者单位:江苏省扬州市江都区第一中学)