化学教学中如何培养学生的宏观辨识与微观探析能力

黄惠民

[摘要]化学是高中阶段的重要课程，提升学生的化学学科核心素养是高中化学教师的主要教学任务，而“宏观辨识与微观探析”是化学学科核心素养的重要组成部分。以《金属的化学性质》的教学为例，提出通过绘制导图、对比数据、应用实践，促进学生理解物质结构，掌握元素性质，剖析能量平衡的教学策略，培养学生的宏观辨识与微观探析能力。

[关键词]高中化学;宏观辨析;微观探析;教学策略

[中图分类号]

G633.8

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020）23-0074-02

“宏观辨识与微观探析”是从多个不同的层面对物质的有关性质、结构、相互转化关系以及能量转变的认知，其不仅是解决化学问题的重要思维角度，也是关键的学科观念。宏观是指可以用肉眼直接观察到的总体，而微观是指需要借助外部设备才能被观察到的总体，从电子、分子、原子等方面去探索物质的内在规律。新课程标准明确指出化学是从分子、原子层面探究物质的性质、组成、结构与运用的自然科学，其特点是研究与发现微观世界。由此可见，化学与其他高中必修学科相比，不仅注重从宏观的角度认识物质及其变化，更注重从微观的角度去认知。在高中化学教学中，学生“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的培养是不可或缺的。

一、绘制导图，理解物质结构

许多化学知识都具有极强的抽象性，而高中生的抽象思维能力还处于待发展阶段，因此他们较难理解。为此，在化学教学中，教师要善于绘制元素和构成物质的原子、分子的结构图，并且将其灵活地运用于课堂教学中，让学生能够形象具体地认识各种物质的结构，进而全面了解化学元素的基本性质，拓展学生对相关元素的应用，有效提升学生探究反应过程的效率。

以《金属的化学性质》的教学为例，在正式教学之前，教师需要收集好生活中常见的几种金属的实物图，如Al、Fe、Cu，并在课堂导人环节进行展示。在学生欣赏上述几种金属实物图的同时，教师可以让学生联系自己的生活经验，结合自身已有的知识，从宏观的层面分析Al、Fe、Cu这三种金属的性质，并且以小组为单位进行分享和讨论。接着，教师再引导学生从微观的角度分析这几种物质的性质。通过自主思考与交流讨论，学生最终得出如下结论：这三种金属都有一定的颜色，铁通常是黑色的，而生锈之后变为红色（铁锈）;纯净的金属铜是紫红色的，生锈的铜（铜锈）是绿色的;鋁是银色的。三者的硬度系数从大到小为：铁>铜>铝，它们均可以导电，而且导电能力存在差异。紧接着，教师顺势提问：“铁是黑色的，为什么铁锈是红色的呢？铜的颜色与铜锈的颜色也大不相同，请仔细思考为什么由同一种单质所构成的不同物质会存在颜色上的差异。”对此，教师需要将学生带人化学实验室，指导学生利用显微镜观察物质的结构，并引导其绘制出相关的原子结构图，同时针对学生出现的疑问和问题进行解答和处理。如此让学生自主对比分析物质的基本性质与结构，进而让学生运用宏观知识分析物质的组成结构，以此培养学生的宏观辨识与微观探析能力。

在高中化学教学中，教师有必要采取行之有效的教学措施来提升学生绘制元素学习导图的能力，以直观形象地展现由同一种元素构成的不同物质的结构，进而让学生在脑海中对微观的物质形成“宏观”的画面，这样有利于学生更加深入地理解化学，切实地体会到化学的独特魅力，进而热爱化学学习，热情地投入到化学课堂中。

二、对比数据，掌握元素性质

在化学学习中，学生可以通过化学实验现象来直观地观察物质，而每次实验过程中学生还会记录大量的实验数据，这些数据对于学生掌握元素的性质大有裨益。基于此，教师可引导学生对实验数据和现象进行更深层次的剖析，在观察与动手操作的过程中对元素的基本性质有更为深入的了解。

在引导学生分析完金属的物质结构之后，教师可提出如下问题：“不同结构的物质的性质会存在怎样的差异呢？”对此，教师可以展开Na元素和Fe元素的对比实验。首先，教师在实验室指导学生制作便于实验的铁条，将钠制作成小块。接着，让学生从宏观的层面观察和分析这两种金属，再分别燃烧铁条与钠块。通过对燃烧现象的观察，学生有如下发现：铁条燃烧剧烈，火星四溅，释放出巨大的热量，有黑色固体物质生成;钠在燃烧时会产生黄色火焰，有大量的白烟和淡黄色的固体生成。然后，教师在讲台上将铁和钠燃烧形成的产物展示给学生看，同时对其进行细致的讲解，让学生知晓黑色固体的主要成分为四氧化三铁，淡黄色固体的主要成分为一氧化二钠。最后，教师引导学生详细列举出参与这两种金属燃烧的反应物，并留出充足的时间让学生对比铁和钠燃烧前后的物质变化和实验数据。通过这样的方式将微观与宏观进行有机结合，有助于学生较为深入地了解金属元素的性质，为后续的学习奠定坚实的基础。

在上述教学中，教师带领学生观察化学实验现象，鼓励和指导学生进行数据分析与对比，让学生通过自主思考从而得出正确的实验结论，进而最大限度地提升学生的宏观辨识与微观探析能力，取得了事半功倍的教学效果，顺利且高效地完成教学目标。

三、应用实践，剖析能量平衡

学习化学的最终目的是将化学知识灵活地运用于解决实际问题的实践中。衡量学生能力提升程度的主要标准是其能否“活学活用”。在教师对化学实验进行详细讲解和学生亲自动手操作，以及对实验数据进行对比分析、总结归纳得出结论后，教师在教导学生书写与列举化学方程式的过程中，需要引导学生从宏观和微观两个角度整合和剖析其中的能量平衡关系。

例如，在学生对铁、钠燃烧前后物质的变化有了初步的了解之后，教师可以进一步提出相关问题：“Na20是钠和O2燃烧生成的物质，Fe3O4是铁和O2燃烧生成的物质，这两种金属燃烧的化学反应方程式应该怎样书写呢？”教师可以引导学生从宏观层面来分析，从微观层面来探究。一开始，教师要求学生回顾之前的化学实验，初步从宏观角度解释铁和钠燃烧的一系列变化，并向学生指出化学燃烧过程中能量始终是守恒的，同时让学生回顾之前所学的相关离子（ Fe2+、Na+、O2-）的化合价，鼓励其配平。在经过缜密的思考和激烈的讨论之后，学生发现Na2O（只需要一个O2-和两个Na+）很好配平，而铁燃烧生成的氧化物难以配平，配平时需要添加一个分数。这个时候，教师先不要告诉学生消除分数的方法，而是对学生探究Na2O配平的正确性给予肯定和赞扬，并且让学生清楚地认识到没有探究出配平Fe3O4的正确方式并不是因为思维错误。这样，有利于提升学生的自信心和自学能力，而且可以有效地将学生引入后续的学习中。接着，教师再从微观层面为学生讲解出现分数的原因：Fe3O4是由三氧化二铁（Fe2O3）和一氧化铁（FeO）构成的混合物，因此其中既包含Fe3+，又包含Fe2+，这实质上是相关化学粒子产生了转移。最后，教师给予学生充足的时间，让他们根据微观探究的结论进行配平，最终每个学生都能够正确地完成配平，达到事半功倍的教学效果。

在上述教学过程中，教师引导学生对实验数据展开有效的整理和分析，从宏观和微观两个不同的层面进行化学实践，明确能量平衡的本质，再将所得的结论运用到化学方程式的书写中。通过这样的方式，学生的微观探析能力得到了大幅度的提升，学生的课堂主体作用也得以充分体现。

总而言之，作为一名合格的高中化学教师，要不断地提升自身的能力，改善教学方法，优化教学手段。教师对于高中化学知识的教学不应该局限于引导学生分析和观察宏观现象，更为重要的是要善于帮助学生从微观的角度分析元素和物质的相关结构、性质以及能量平衡规律，并通过化学实验将微观与宏观进行巧妙地融合，以此促进学生的全面发展，切实提高学生的宏观辨识与微观探析能力，实现教学效率的稳步提升。

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（责任编辑 张简）