基于宏观辨识与微观探析的高中化学教学设计

田小兰

（宁夏银川市景博中学，宁夏 银川 750000）

化学是一门基础自然科学，在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质以及在不同条件下的变化和应用。化学研究的特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。随着科学技术的不断发展，化学知识在日常生活中的应用越来越广泛，化学学科越来越受到重视，化学知识对于科学文化传承和高素质人才的培养具有重要的意义。化学学科素养是新时期学生化学学习的必备素养，是学生终身学习和发展的重要基础。宏观辨识与微观探析是一项重要的核心素养，可为学生提供解物质世界的不同层次和角度。培养学生的宏观辨识与微观探析素养，需要教师紧密结合这一素养内涵进行教学设计，实施教学，从教学目标、教学过程、作业设计、教学评价环节进行培养。

一、宏观辨识与微观探析的内涵

《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称“课标”）将宏观辨识与微观探析解释为：能从不同层次认识物质的多样性，对物质进行准确分类；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析、解决实际问题。宏观辨识与微观探析的核心素养要求学生形成化学学科的思想和方法。

宏观辨识简单来说就是描述可观察到的现象，如，能观察到通入二氧化碳的澄清石灰有何变化；微观探析是用微粒来解释化学变化的本质，如为何铁与稀盐酸反应有气泡产生。宏观辨识与微观探析核心素养中还包括对化学符号的运用，学生能用化学式和化学方程式来表征化学物质和化学反应。因此，针对学生宏观辨识与微观探析核心素养的培养需要从宏观、微观、符号这三种水平上进行。教学需要通过观察、实验等手段获取物质及其变化的宏观事实，并基于微观模型进行分析与解释宏观事实；基于物质的微观结构、微粒群成等方面对物质可能具有的性质或在特定条件下发生的变化进行推演与假设，在宏观层面进行验证，最后运用独有的化学符号对物质及其变化进行表达。

二、基于宏观辨识与微观探析的高中化学教学设计

（一）教学目标设计

教学设计的首要环节便是设计教学目标，教师需要依据教学目标设计教学策略，选择教学方法，组织教学活动。教师应对教学内容进行深入分析，明确教学重点和难点，制定教学目标。教学目标的设定需要考虑到学生的实际情况，以便更好地满足学生的学习需求。教学目标应具备可操作性，明确具体的指标，以切实指导教学过程的实施。课标针对宏观辨识与微观探析的核心素养提出了化学课程目标：学生能够通过观察辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象，初步掌握物质及变化的分类方法，能运用符号表征物质及其变化；能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的概念；能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和发生的变化，并能解释其原因。以人教版高一化学必修第一册第二章第一节中的《碳酸钠和碳酸氢钠的性质》为例，教学目标便可设定为：掌握碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质，如颜色、形状、密度等；了解碳酸钠和碳酸氢钠在水中的溶解性以及与酸的反应情况；掌握碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性及其受热分解产物；理解碳酸钠和碳酸氢钠的结构特点，如离子键、共价键以及化学键的形成过程；了解碳酸根离子和碳酸氢根离子的结构特征及其性质差异；会用化学符号表示碳酸钠和碳酸氢钠的化学反应过程。这样的教学目标可以引导学生通过观察了解碳酸钠和碳酸氢钠的宏观性质，理解化学反应的宏观现象。通过理论学习和实验验证从微观结构层面理解碳酸钠和碳酸氢钠的结构特点。

（二）教学过程设计

教学设计的核心环节便是教学过程的设计。通过设计教学过程，教师能够有序地组织教学内容，确保内容的连贯性和完整性。教学过程设计包括教学资源的准备、教学方法应用方面。

1.教学资源准备，丰富课堂教学内容

教学资源准备是教学过程中的重要一环，帮助教师更好地开展教学活动，激发学生的学习兴趣。以人教版高一化学必修第二册第七章第一节《认识有机化合物》中的甲烷教学为例，教师应在课前准备好化学实验器材，如试管、烧杯、分液漏斗、导管等，以便进行甲烷的物理性质实验和化学性质实验。高中化学概念繁多复杂，常常令学生望而生畏，传统的教学方法往往注重知识点的灌输，忽略了学生对化学现象本质的深入理解，限制了其发展科学思维和探究能力的空间。教师应制作多媒体课件，将甲烷的结构、性质、应用等内容以图文并茂的形式展示给学生，帮助学生更直观地了解甲烷的相关知识，更好地理解和掌握知识。教师应积极搜寻网络资源，获取更多与甲烷相关的知识和信息，用于在课上拓展学生的知识面，丰富课堂教学内容。

2.教学方法设计，激发学生学习兴趣

教学方法直接影响到教学效果和学生的学习效果。教学方法设计如下：

（1）案例分析法

针对宏观辨识与微观探析素养的培养，教师可采用案例分析法，通过真实生活中的场景或问题来帮助学生从宏观角度理解化学现象，进而探究其中的微观原理。以人教版高二化学选择性必修1 第三章第三节《盐类的水解》为例，教师用多媒体展示食盐（氯化钠）水解，引导学生从宏观现象出发，探究水解过程。讨论食盐（氯化钠）在水中的溶解，观察水解后的溶液性质，如pH 值的变化、产生氢氧根离子等。通过案例引导学生探讨水解现象背后的微观原理，讨论氯化钠溶解时离子化的过程、氯离子和钠离子在水中的行为、水分子和离子之间的相互作用。教师应引导学生从微观层面理解盐类水解的化学方程式，比如氯化钠水解为氢氧根离子和氯离子的方程式，并解释方程式背后的微观过程。学生通过观察实验现象，能够从宏观角度理解盐类水解的过程，培养了对化学现象的理解和描述能力。通过讨论氯化钠溶解时离子化的过程，可引导学生从微观层面理解盐类水解的化学方程式，理解化学反应宏观现象产生的原因。

（2）互动探讨法

通过课堂讨论、小组活动等形式，学生可以在教师的引导下，共同探讨化学现象背后的微观解释，并分享观点。教师需先选择探讨的课题，选择引人入胜、涉及实际生活的化学问题或现象，激发学生的兴趣和思考欲望。以人教版高一化学必修第二册第八章第三节《环境保护与绿色化学》为例，教师可以引导学生讨论环境保护与化学之间的紧密联系。例如，讨论化学工业对环境造成的影响，引发学生思考如何通过绿色化学降低污染。教师可以引导学生从微观角度分析化学现象，如化学键的断裂和形成、化学反应的机理等，使学生了解化学物质影响环境的原理。教师在学生讨论后可以进行总结和引导，提供正确的解答或者进一步的思考，帮助学生完善对化学现象的理解。

（3）观察演示法

观察演示法，具体是指教师通过展示实物、直观教具，进行示范性的实验或采取现代化视听手段等，指导学生学会宏观辨识。以甲烷教学为例，教师在课前准备好多媒体演示课件，甲烷分子模型等。通过提问方式引导学生思考甲烷是什么，以及它在生活中的应用，从而导入新课。教师可借助多媒体展示甲烷的实物，让学生观察甲烷的颜色、状态、气味等物理性质；然后，通过甲烷分子的模型，向学生展示甲烷分子的结构特征；最后，通过多媒体课件展示甲烷的化学反应过程和分子结构。结合观察、演示的内容，教师讲解，引导学生讨论，使学生更加直观地了解甲烷这种有机化合物的性质和特点，从而更好地掌握相关知识，培养了学生的宏观辨识能力。同时，也可以培养学生的观察能力和思维能力。

（4）实验探究法

实验探究法强调通过实验让学生自己去探索和发现知识，促使他们通过实际操作去理解和掌握相关概念，更加理解化学反应的微观原理，培养学生的化学核心素养。以高二化学选择性必修1 第三章实验活动2《强酸与强碱的中和滴定》为例，本次实验的目的是让学生掌握强酸与强碱中和滴定的原理和方法，通过具体的实验操作培养学生的宏观辨识与微观探析的能力。教师应准备实验材料和设备：强酸（如盐酸、硫酸）、强碱（如氢氧化钠）、酚酞指示剂、滴定管等试验材料，指导学生进行中和实验。教师可提出实验探究的问题引导学生的实验方向，如“如何确定滴定终点？当颜色变化完全时，滴定的速度应该如何控制？”“在中和滴定实验中，化学计量比是如何计算的？反应速率又是如何测量的？”等。教师应引导学生通过滴定量计算出反应的化学计量比和反应速率，记录实验结果，让学生通过观察宏观现象来推导、理解微观层面的变化。

（5）情境教学法

情境教学法通过创造真实而有意义的教学场景，帮助学生理解知识、增进技能、培养情感态度。化学是一门与实际生活联系紧密的学科，教师可以结合化学在实际生活中的应用实例创设生活化的教学情境，引导学生进行探究。以高二化学选择性必修1 第四章第三节《金属的腐蚀与防护》教学为例，在开始讲解金属的腐蚀与防护之前教师便可引入生活中的实际案例作为导入，激发学生的学习兴趣和探究欲望，教师可利用多媒体展示金属变质的图片或视频，如铁生锈、铝箔腐蚀、铜生铜绿等，教师可以提出“为什么铁钉会生锈？”“这些金属腐蚀的现象有什么共同点？”“金属腐蚀的速度与哪些因素有关？”等问题，引导学生思考这些现象产生的原因。教师再结合一些实验演示，将铁钉放在不同的环境中，如水中、硫酸中、强氧环境中等，让学生观察铁钉的反应。通过观察，学生可以了解到金属腐蚀与环境的关系，加深对金属腐蚀原因的理解；通过探究金属腐蚀的微观过程，学生可以掌握金属腐蚀的宏观现象。

（三）教学作业设计

作业是教学设计中不可缺少的环节，是巩固学生课堂所学的必备。针对基于宏观辨识与微观探析的教学设计，作业设计应当具有针对性，旨在巩固学生在课堂上所学的知识，紧扣教学目标。

在宏观辨识方面，化学作业设计应注重巩固学生对于物质的性质、变化以及反应的理解和掌握。教师可布置让学生自主探究的实验，涉及到物质的性质、变化和反应，通过这些实验，学生可以观察实验现象，分析实验结果，从而得出结论，并能够解释实验中观察到的宏观现象。另外，还可以设计与物质分类、分离以及提纯相关的实验，让学生掌握物质分类、分离以及提纯的基本方法和技能。教师可要求学生撰写实验报告或观察记录，记录他们在实验中观察到的现象以及相应的结论。

在微观探析方面，作业设计应注重巩固学生对于分子、原子、离子等微观粒子的理解和掌握。教师可布置涉及到分子结构、化学键和分子间作用力等方面的实验，或要求学生观察生活中的化学反应现象，分析发生化学反应的实验原理，解释实验中观察到的微观现象。

教师可设计提供一系列问题或计算练习，巩固他们对化学概念的理解和应用能力。在针对宏观辨识与微观探析这一学科核心素养的考查设计问题时，应尽量避免“硅原子最外层有几个电子”这类用事实性、识记性、孤立性的学科知识就可以解决的问题，而是要设计以物质性质、微观结构等学科知识为工具结合宏微观这一学科观念才能解决的问题，形成“辨识—分析—应用”这样的梯次性。

（四）教学评价设计

教学评价是不断完善核心素养教学的重要依据。评价学生的宏观辨识和微观探析能力时，要确保评价目标与学生的学习目标一致，重点关注他们在宏观和微观层面的认知能力发展情况。评价应注重形成性评价和总结性评价相结合，包括书面测试、实验操作、课堂观察、自我评价和同学互评等。

评价学生的宏观辨析能力，包括对学生在实验中观察、记录和分析宏观现象的能力。教师可以设计实验或观察活动，要求学生描述和解释实验现象，通过对物质性质、变化和反应的观察描述程度来评价学生。评价可以包括书面报告、实验记录、观察记录以及口头表达等方式。微观探析评价方面应聚焦于学生对分子、原子、离子等微观粒子的理解和掌握程度。通过对学生在化学反应机理、分子结构、化学键以及分子间作用力等方面的表述、解释和图示进行评价，来考查学生能否运用微观角度解释宏观现象。

三、结语

在新课改背景下，核心素养的培养是学科教学的主要教学目标。宏观辨识与微观探析是高中化学核心素养的重要组成部分，通过对宏观辨识与微观探析能力的掌握，学生可以建立起对化学世界的更深层理解。在以宏观辨识与微观探析为培养目标的教学设计中，应注重培养学生的观察、分析和解释能力。基于此，教师可以从教学目标、教学资源、教学方法、作业设计和评价设计方面进行系统设计，以激发学生对化学的兴趣，培养他们探索化学世界的好奇心和能力，促进学生核心素养的发展。