初中化學(xué)微粒觀建構(gòu)的有效策略

摘要： 微粒觀是化學(xué)基本觀念的重要組成部分，也是化學(xué)基本觀念中最基礎(chǔ)的部分。為幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)豐富多彩的物質(zhì)微觀世界，引導(dǎo)他們理解、建構(gòu)微粒觀，課堂教學(xué)中從解釋生活現(xiàn)象、分析教材文本、拆分微粒模型、依托實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)施角色扮演等8個(gè)方面進(jìn)行了探索，促進(jìn)學(xué)生微粒觀的形成和建構(gòu)。

關(guān)鍵詞： 微粒觀; 教學(xué)策略; 初中化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）2-0031-05??????????? 中圖分類號(hào)： G633.8??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

世界萬物都是由分子、原子、離子等基本粒子構(gòu)成的?！坝梦⒘５难酃饪词澜纭?，能夠使學(xué)生深刻理解化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，讓他們從五彩繽紛的宏觀世界步入充滿神奇色彩的微觀世界。課堂教學(xué)中我們創(chuàng)新教學(xué)思路、精選教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)策略，化說教為感知、化抽象為具體、化枯燥為有趣，多途徑、多渠道、多方法幫助學(xué)生有效建構(gòu)物質(zhì)的微粒觀。

1? 透過生活現(xiàn)象，揭示問題本質(zhì)，建構(gòu)“微粒觀”

化學(xué)源于生活又高于生活，生活中蘊(yùn)含著許多化學(xué)知識(shí)與原理?；瘜W(xué)教學(xué)要從生活經(jīng)驗(yàn)、自然現(xiàn)象中選擇素材，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考，通過對(duì)日常生活現(xiàn)象的分析建構(gòu)微粒觀。

日常生活中學(xué)生大都有這樣的體驗(yàn)： 把少量砂糖放到水里，砂糖逐漸“消失”，而水卻變甜了;雨后初晴的夏日，路邊的斑斑水漬一會(huì)兒就消失得無影無蹤了;百花盛開季節(jié)，陣陣花香，沁人心脾……這些現(xiàn)象學(xué)生司空見慣，往往熟視無睹，停留在對(duì)宏觀現(xiàn)象的描述層面，不認(rèn)識(shí)其中蘊(yùn)含的化學(xué)原理，只知道是什么，不知道為什么，沒有認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)。

教學(xué)中教師應(yīng)充分利用這些素材，引導(dǎo)學(xué)生思考其中蘊(yùn)含的化學(xué)原理，透過現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)： 物質(zhì)是由分子等微觀粒子構(gòu)成的，微觀粒子是不斷運(yùn)動(dòng)的;微粒間有一定的間隔，微粒間的間隔隨溫度、壓強(qiáng)的改變而發(fā)生變化。透過日常生活現(xiàn)象的分析，認(rèn)識(shí)問題的本質(zhì)，幫助學(xué)生初步形成物質(zhì)的微粒觀。

學(xué)生初步建構(gòu)微粒觀后，往往還不能準(zhǔn)確地運(yùn)用微粒觀解釋有關(guān)現(xiàn)象。例如，有的學(xué)生認(rèn)為用壺?zé)畷r(shí)，水燒開后壺蓋被頂開，這是因?yàn)樗肿芋w積變大，引起水的體積膨脹，壺蓋被頂開;有的學(xué)生以為“春天柳絮飛揚(yáng)，夏天槐花飄香，秋天落葉繽紛，冬天雪花飄飄”都說明分子是不斷運(yùn)動(dòng)的。這說明學(xué)生對(duì)微粒觀的學(xué)習(xí)還存在一定的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤的原因，尋求修正錯(cuò)誤的路徑，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

2? 閱讀教材文本，提取數(shù)字信息，建構(gòu)“微粒觀”

科學(xué)家長期研究證實(shí)，物質(zhì)是由分子（原子）等微觀粒子構(gòu)成的。不同物質(zhì)的分子都是很小很小的微觀粒子，它們小得你看不見、摸不著，不能用天平來稱量。如，1個(gè)水分子的質(zhì)量只有3×10-26kg，體積只有3×10-23cm3，在1cm3的小小容器里，竟可容納得下約3×1022個(gè)水分子。一般來說，1cm3的水有20滴，假設(shè)你每秒鐘可以數(shù)4個(gè)水分子，每天24小時(shí)不停地?cái)?shù)，1滴水里的水分子也要讓你數(shù)上1萬3千多億年[1]！

原子也是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本粒子。原子的體積也很小，1個(gè)氧原子的直徑大約為1.48×10-10m，如果把氧原子緊密地排成1.48cm長的一列，大約需要1億個(gè)原子。如果將氫原子與直徑為1cm的小球相比，相當(dāng)于將一個(gè)蘋果與地球相比[2]。

原子是看不見、摸不著的，原子的質(zhì)量非常小，例如：

一個(gè)氧原子的質(zhì)量是： 0.00000000000000000000000002657kg即2.66×10-26kg

一個(gè)碳原子的質(zhì)量是： 0.00000000000000000000000001933kg即1.933×10-26kg

一個(gè)鐵原子的質(zhì)量是： 0.00000000000000000000000009288kg即9.288×10-26kg

學(xué)生通過分析教材文本中的這些數(shù)字信息，不僅認(rèn)識(shí)到分子、原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到分子、原子確實(shí)很小，但它們有一定的大小和質(zhì)量。對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析，學(xué)生加深了對(duì)物質(zhì)微觀粒子的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了“用微觀眼光看世界”，促進(jìn)了微粒觀的建構(gòu)。

3? 拆分微粒模型，體驗(yàn)組合過程，建構(gòu)“微粒觀”

化學(xué)學(xué)習(xí)中的微觀粒子是看不見、摸不著，化學(xué)反應(yīng)的微觀過程也是看不見、不可觀察的，教學(xué)中我們可以用借助微粒模型搭建宏觀到微觀的橋梁。

學(xué)習(xí)水的組成時(shí)，為了引領(lǐng)學(xué)生從微觀角度較為清晰地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的微觀過程，理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，教師設(shè)計(jì)了讓學(xué)生“拆分水分子模型，并將拆分后的原子重新組合，模擬水分子分解的微觀過程”這一教學(xué)活動(dòng)（如圖1所示）。

學(xué)生通過拆分分子模型，對(duì)原子進(jìn)行重新組合，“經(jīng)歷”了化學(xué)反應(yīng)的微觀過程，認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，從微粒視角揭開了化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)總質(zhì)量守恒的神秘面紗。

在學(xué)生“經(jīng)歷”水通電分解的微觀過程后，教師隨即展示學(xué)生學(xué)過的“水通電分解為氫氣和氧氣的微觀示意圖”（如圖2所示），推進(jìn)學(xué)生對(duì)該變化的深層次理解[3]。

學(xué)生觀察圖片，看到水分子分解后的氫原子、氧原子分別“集合”到一塊，重新組合成氫氣和氧氣，加深了對(duì)物質(zhì)的微觀構(gòu)成和宏觀組成的理解，以微粒觀促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

4? 依托實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)比分析現(xiàn)象，建構(gòu)“微粒觀”

實(shí)驗(yàn)探究是體驗(yàn)知識(shí)的產(chǎn)生或形成過程的基本途徑。分子是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本粒子，分子是不斷運(yùn)動(dòng)的，為了探究分子具有不斷運(yùn)動(dòng)的特性，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)（如圖3所示）[4]。

[實(shí)驗(yàn)探究1]向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試液，得到甲溶液。向甲溶液中慢慢滴加濃氨水[如圖3（甲）所示]，觀察現(xiàn)象。

[實(shí)驗(yàn)探究2]在燒杯A中裝入20mL無色的甲溶液，在燒杯B中加入3～5mL濃氨水，用一只大燒杯把兩燒杯的溶液罩在一起[如圖3（乙）所示]，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)1中，向蒸餾水中滴入酚酞，酚酞不變紅色，說明水不能使無色酚酞變紅色。向滴有酚酞

的水中滴入氨水，酚酞變紅色，這有力證明氨水能使酚酞變紅色;實(shí)驗(yàn)1是實(shí)驗(yàn)2的鋪墊，實(shí)驗(yàn)2中，用大燒杯將A、 B兩燒杯罩在一起，B中的溶液不變紅色，A中的溶液變紅色，說明A燒杯中“有氨水”存在，這是因?yàn)锽中濃氨水中的氨分子運(yùn)動(dòng)到了A燒杯中，形成氨水的緣故。

分子之間有一定的間隔，為了驗(yàn)證分子間存在一定的間隔這一特性，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)[5]。

[實(shí)驗(yàn)探究3]取兩支大小相同的醫(yī)用注射器，將栓塞向外拉，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推入（如圖4所示）。

實(shí)驗(yàn)證明： 吸入空氣的一支注射器內(nèi)的物質(zhì)容易被壓縮。而另一只盛有水的注射器內(nèi)的物質(zhì)則不易壓縮，兩物質(zhì)都能被壓縮，但壓縮的難易程度不同，這有力證明： 分子之間有一定的間隔，

氣體物質(zhì)分子之間的間隔比液體物質(zhì)分子之間的間隔大得多，因而氣體容易被壓縮。

課堂上，有的學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在一定的間隔，而液體和固體很難被壓縮則錯(cuò)誤地理解為液體和固體分子之間沒有間隔。其實(shí)，液態(tài)和固態(tài)水分子之間同樣有間隔，它們之所以很難壓縮是因?yàn)榉肿娱g隔很小，且分子之間存在斥力的緣故。

5? 提煉撰寫文本，歸納微粒特征，建構(gòu)“微粒觀”

在學(xué)習(xí)了“運(yùn)動(dòng)的水分子”后，為了突出教學(xué)重點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化，教師讓學(xué)生根據(jù)想象，撰寫一篇“水分子的自述”的短文，引導(dǎo)學(xué)生用語言把心目中的分子描繪出來，讓化學(xué)課堂更具詩情畫意，體現(xiàn)文學(xué)味。某同學(xué)撰寫的短文如下：

大家好！我是一個(gè)水分子。雖然我的學(xué)名叫水分子，但人們通常都稱我“小小”。因?yàn)槲以谌藗兊难劾飳?shí)在太小了，小得看不見、摸不著。我由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，平日里，我和一大群和我一模一樣的兄弟姐妹們住在一個(gè)水滴里，在大家中間我們逛來逛去、悠閑自在，我們互相擁抱著、不離不棄、團(tuán)結(jié)一致。溫度升高時(shí)，我們會(huì)感到焦躁不安、情緒崩潰，于是我們掙脫各自的束縛，借助吸收的能量，飛向遙遠(yuǎn)的天空。我們的家不見了，水滴消失了;我們?cè)脚茉竭h(yuǎn)，空氣中的溫度越來越低，好冷好冷啊，孤單無助的我們，都想回到自己的家，于是我們便不約而同地從四面八方趕回了家、重新聚在一起，回到了這個(gè)大家庭里，在這里我們要么緊緊相抱在某一位置振動(dòng)，要么在同伴之間自由“穿梭”。

外界條件不同，我的變化也不同，加熱或降溫，發(fā)生的是物理變化，我們本身的大小、質(zhì)量不會(huì)變化，變化的只是我們兄弟姐妹們之間的距離、排列方式和運(yùn)動(dòng)速率;當(dāng)受到直流電擊的時(shí)候，發(fā)生的則是化學(xué)變化，構(gòu)成我的氫原子和氧原子便悻悻而去了，它們兩兩重新進(jìn)行組合，組成新的分子——?dú)浞肿雍脱醴肿?，大量氫分子和大量氧分子便重新組成了新物質(zhì)——?dú)錃夂脱鯕狻?/p>

這就是我一個(gè)小小水分子的世界，從外表看起來我們很平凡，但卻蘊(yùn)藏著無數(shù)的知識(shí)和奧秘等待大家去發(fā)現(xiàn)。

6? 繪制微粒模型，感知微粒特性，建構(gòu)“微粒觀”

微觀粒子看不見、摸不著，課堂教學(xué)中我們給想象插上翅膀，讓學(xué)生嘗試?yán)L制微粒模型，來感知微觀粒子在他們心目中的“模樣”，從而建構(gòu)物質(zhì)的微粒觀。

6.1? 繪制微粒模型，感知微粒的構(gòu)成[6]

“見著知微，見微知著”是化學(xué)常用的思維方法。課堂上教師讓學(xué)生畫一杯水。多數(shù)學(xué)生給出如圖5（甲）所示的答案。

其實(shí)，每一種分子都有自己的“模樣”。根據(jù)精確的實(shí)驗(yàn)測定，每個(gè)水分子是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子構(gòu)成的，因此水可以用符號(hào)表示為H2O，水分子中兩個(gè)氫原子與一個(gè)氧原子不是在同一直線上，而是它們之間形成一定的夾角。大家畫出的水中，看不出水分子的模樣。學(xué)生根據(jù)教師的提示，再次修改并嘗試畫出水分子的模型[如圖5（乙）所示]。根據(jù)每個(gè)水分子的模型，學(xué)生再次進(jìn)行修改，重新畫出了一杯水[如圖5（丙）所示]。

6.2? 繪制微粒模型，感悟微粒的特性

分子之間存在一定的間隔。為了幫助學(xué)生感悟分子間隔的存在。教師提出了如下問題： 水的汽化是大家所熟悉的一種現(xiàn)象，提起壓在容器中水面上方的活塞，容器中的水發(fā)生汽化（如圖6所

示），水汽化后在相同空間內(nèi)粒子是如何分布的呢[7]？請(qǐng)你動(dòng)手畫一畫。

水的汽化屬于物理變化，該變化過程中水分子的間隔變大了，因此在相同空間內(nèi)水分子的數(shù)量會(huì)減少，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生畫出了如圖7所示答案。

6.3? 繪制微粒模型，感受微粒的變化

水通入直流電后可產(chǎn)生氫氣和氧氣，這一變化屬于化學(xué)變化，化學(xué)變化中分子是如何變化的呢？請(qǐng)你發(fā)揮想象畫出水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的微觀示意圖。

水在直流電的作用下，水分子分解為氫原子和氧原子，氫原子和氧原子重新組合為氫分子和氧分子，大量氫分子結(jié)合成氫氣，大量氧分子結(jié)合成氧氣。依據(jù)此線索，學(xué)生畫出了水分子分解的微觀示意圖（如圖8所示）。

透過畫水活動(dòng)，學(xué)生不僅知道了水分子的“模樣”，而且進(jìn)一步明晰了水分子的結(jié)構(gòu)，水分子可以構(gòu)成水，在物理變化中水分子不變，在化學(xué)變化中水分子發(fā)生了變化。

7? 利用角色扮演，體悟微粒特性，建構(gòu)“微粒觀”

學(xué)習(xí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生往往缺乏這方面的感性認(rèn)識(shí)，難以想象，不易理解。此時(shí)我們可以采用讓學(xué)生通過表演問題情境的方法，使問題得以解決。

如在引導(dǎo)學(xué)生理解固體、液體和氣體的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，教師帶領(lǐng)學(xué)生做游戲，用人群的狀態(tài)類比物體在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種不同狀態(tài)下的情形（如圖9所示）。

甲圖表示固態(tài)時(shí)分子的排列狀態(tài)，分子有序排列;乙圖表示液態(tài)時(shí)，分子無序排列;丙圖表示氣態(tài)時(shí)，分子間隔增大，布滿整個(gè)空間。這樣的處理，化抽象為具體，恰到好處地幫助學(xué)生解決了對(duì)微粒間存在一定的間隔這一抽象問題的認(rèn)識(shí)。

8? 借助信息技術(shù)，化抽象為直觀，建構(gòu)“微粒觀”

從微觀角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，能夠使我們更加清晰地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，更有利于我們“見著知微”。教學(xué)中我們可以利用計(jì)算機(jī)模擬微觀粒子的變化過程，化無形為有形，化抽象為具體，把學(xué)生帶進(jìn)了一個(gè)圖、文、聲、像并茂的“動(dòng)畫”新天地，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的可視化，幫助學(xué)生建構(gòu)微粒觀。

學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律時(shí)，教師加熱固體氧化汞，學(xué)生觀察到紅色的固體逐漸消失，試管中產(chǎn)生閃亮的小球，將帶火星的小木條伸入試管，木條復(fù)燃，說明有氧氣產(chǎn)生。學(xué)生觀察到的這些宏觀現(xiàn)象中，閃亮的小球和能使帶火星小木條復(fù)燃的氧氣是如何形成的？氧化汞分解的微觀過程究竟是怎樣的呢？此時(shí)，教師播放氧化汞分解的微觀過程，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)神奇的微觀世界，破解氧氣和汞的產(chǎn)生之謎。

加熱紅色的氧化汞時(shí)，氧化汞分子會(huì)分解為汞原子和氧原子，每兩個(gè)氧原子結(jié)合成1個(gè)氧分子，大量氧分子聚集成氧氣;大量汞原子聚集在一起形成金屬汞。整個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氧原子、汞原子的大小、數(shù)目、種類均沒有發(fā)生變化，只是發(fā)生了原子的重新組合（如圖10所示）。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生既認(rèn)識(shí)到了化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，又為質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

教學(xué)實(shí)踐證明，微粒觀的形成和建構(gòu)不是一朝一夕能完成的。必須有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。要經(jīng)過由從宏觀到微觀、由現(xiàn)象到本質(zhì)、由感性認(rèn)識(shí)到理性思維的不斷發(fā)展和完善的螺旋上升的過程。教師只有采取多樣化的教學(xué)方法和手段，才能引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)宏觀與微觀相聯(lián)系的化學(xué)獨(dú)特的思維方式，才能幫助學(xué)生有序地建構(gòu)微粒觀，促進(jìn)學(xué)生微粒觀的形成，讓“看不見的世界也精彩”。

參考文獻(xiàn)：

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