羅明奎：將抽象的化學(xué)直觀化

“同學(xué)們，弄清物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比，其實(shí)很簡單。請看：水果盤中的這個(gè)紅蘋果的質(zhì)量是160克，兩個(gè)大青棗的質(zhì)量都是10克。請同學(xué)們算一算，大青棗與紅蘋果的質(zhì)量比是多少？” “非常正確，的確是1比8。如果我們把紅蘋果當(dāng)成水（H2O）中的氧元素，把大青棗看成水中的氫元素，那么，請同學(xué)們列出水（H2O）中氫（H）、氧（O）元素質(zhì)量比的等式。” “很好，的確是（1×2）∶16=1∶8?！薄皬臍洌℉）、氧（O）元素的質(zhì)量比等式中，我們可以直觀地看出——物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比就是物質(zhì)化學(xué)式中各元素的相對原子質(zhì)量與其原子個(gè)數(shù)的乘積之比?！?/p>

上述教學(xué)片段是記者在襄陽市?？悼h歇馬鎮(zhèn)中心學(xué)校采訪第三屆湖北教育“教研名師”羅明奎時(shí)，隨堂聽課所節(jié)錄的一段教學(xué)實(shí)錄。這個(gè)教學(xué)片段集中體現(xiàn)了羅明奎老師倡導(dǎo)的“直觀化學(xué)”教學(xué)思想。

教學(xué)是一門藝術(shù)，僅有專業(yè)知識和滿腔熱情是不夠的

1998年7月，羅明奎以優(yōu)異的成績從當(dāng)時(shí)的襄樊市教育學(xué)院畢業(yè)，被分配到保康縣歐店中學(xué)擔(dān)任化學(xué)教師。

踏上講臺之前，羅明奎結(jié)合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)確定了自己的教學(xué)思路：初中化學(xué)無非是引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識、理解和運(yùn)用化學(xué)基本概念，這些概念貫穿于初中化學(xué)的始終，指導(dǎo)著元素化合物等知識的學(xué)習(xí)，不僅是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，而且是化學(xué)推理的依據(jù)，只要讓學(xué)生理解化學(xué)基本概念，再通過一定的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證概念，化學(xué)教學(xué)就達(dá)到了目的。走上講臺之后，他把自己的教學(xué)思路與教師教學(xué)用書提供的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)等結(jié)合起來設(shè)計(jì)教學(xué)，并按照教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行課堂教學(xué)。因?yàn)閯倓偨佑|化學(xué)，所以學(xué)生感到很新奇，他們的學(xué)習(xí)熱情和積極性很高，課堂互動也很順暢，并且教材前兩章內(nèi)容只是化學(xué)學(xué)科的入門知識，學(xué)生學(xué)得很輕松。從作業(yè)和平時(shí)的化學(xué)檢測情況來看，羅明奎感到很欣慰，也覺得很有成就感。

就在他陶醉其中的時(shí)候，教學(xué)實(shí)踐卻給他澆了一盆冷水。在教學(xué)第四單元“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”時(shí)，教材知識開始由淺入深，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情開始下降，主動舉手回答問題的學(xué)生越來越少，師生互動的頻率逐漸降低，教學(xué)效果大打折扣，連續(xù)兩次周測，學(xué)生的化學(xué)成績急速下降。羅明奎百思不得其解，學(xué)生沒變，教學(xué)方法沒變，學(xué)生對前幾章的內(nèi)容掌握得挺好，為什么進(jìn)入第四單元，學(xué)生就遇到困難了呢？

困惑之余，羅明奎開始對照化學(xué)教學(xué)理論反思自己的教學(xué)，虛心向有經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)老師請教，并經(jīng)常到別的化學(xué)老師的課堂上聽課、做筆記。一個(gè)月過去了，羅明奎在同事的幫助下，終于找到了自己教學(xué)效率低下的癥結(jié)：初中生正處于由形象思維向抽象思維過渡的時(shí)期，思維能力正處于從具體運(yùn)算到形式運(yùn)算的關(guān)鍵發(fā)展階段，他們對化學(xué)的認(rèn)識和理解總是與自己直接的生活體驗(yàn)相連接的，一旦進(jìn)入抽象的理論、概念學(xué)習(xí)時(shí)，他們就會感到力不從心，而且化學(xué)學(xué)科本身也有著感性認(rèn)識和理性認(rèn)識兼具的特點(diǎn)，經(jīng)常要借助宏觀把握與微觀認(rèn)知來實(shí)現(xiàn)對某一概念意義的融通，從而達(dá)到感性認(rèn)識和理性認(rèn)識的和諧統(tǒng)一，學(xué)生對這樣的學(xué)科體系邏輯還不能完全適應(yīng)。另外，自己在教學(xué)時(shí)往往從教材本身出發(fā)，把教學(xué)目標(biāo)定位于對教材內(nèi)容的掌握上，忽視了引導(dǎo)學(xué)生探索知識之間的聯(lián)系，很少考慮將學(xué)情、教材和教法有機(jī)統(tǒng)一。

經(jīng)過這樣的反思和分析，羅明奎決定糾正前期的教學(xué)方法，從化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)及學(xué)情入手，尋找一種科學(xué)、合理的化學(xué)教學(xué)模式。

找出問題不易，找到解決問題的方法更難。從哪里入手呢？羅明奎陷入了沉思。從第四單元開始，化學(xué)學(xué)習(xí)就進(jìn)入了微觀認(rèn)知階段，構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子、元素、離子等概念既看不見，又摸不著，遠(yuǎn)離學(xué)生生活，學(xué)生只能通過教師的文字描述去理解，由于語言文字的局限性，學(xué)生無法在頭腦中形成微觀粒子及其運(yùn)動的形象，導(dǎo)致他們對這些概念的內(nèi)涵和外延模糊不清，越學(xué)越糊涂。

一個(gè)偶然的機(jī)會，讓羅明奎如撥云見日。一次，學(xué)校舉辦秋季運(yùn)動會，體育教師將籃球、排球和乒乓球裝在一個(gè)大紙盒里。羅明奎眼前一亮，紙盒里的籃球、排球和乒乓球不正是“分子、原子和粒子”的模型嗎？如果在教學(xué)中，從學(xué)生的思維特點(diǎn)出發(fā)，不過分強(qiáng)調(diào)概念、定義的嚴(yán)密性，而運(yùn)用直觀形象的教學(xué)形式進(jìn)行課堂教學(xué)，不就可以突破語言文字的局限性了嗎？這個(gè)意外收獲，讓羅明奎的心中開始有了“直觀化學(xué)”的初步構(gòu)想。

站在學(xué)生的立場上，總能找到契合學(xué)生認(rèn)知實(shí)際的教法

羅明奎開始在教學(xué)中進(jìn)行“直觀化學(xué)”教學(xué)的探索和實(shí)踐。他通過調(diào)研學(xué)情發(fā)現(xiàn)，學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)還不足以讓所有學(xué)生完全脫離具體的事物去理解抽象的化學(xué)知識，學(xué)科本位的教學(xué)思想還不能完全適用于初學(xué)化學(xué)的初中生。要教好化學(xué)，必須站在學(xué)生的立場，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知實(shí)際和思維特點(diǎn)，漸進(jìn)式地引導(dǎo)學(xué)生由形象思維向抽象思維過渡，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效率。

通過對教材的深入分析，羅明奎將初中化學(xué)內(nèi)容大致分為基本概念、元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算四個(gè)方面。在這四個(gè)方面中，化學(xué)概念包括定義、原理、反應(yīng)規(guī)律等，是所有化學(xué)知識的基礎(chǔ)，學(xué)生真正理解了化學(xué)概念，就可以運(yùn)用概念解決其他化學(xué)問題。

牽住了化學(xué)學(xué)習(xí)的“牛鼻子”，羅明奎結(jié)合初中生的思維特點(diǎn)和認(rèn)知實(shí)際，開始了“直觀化學(xué)”教學(xué)的探索，并取得了一定的成績。學(xué)生的化學(xué)成績逐漸提高，“直觀化學(xué)”教學(xué)的構(gòu)想也在附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué)的化學(xué)教師中傳播開來。

2003年9月，羅明奎被調(diào)往保康縣歇馬鎮(zhèn)中心學(xué)校任教。環(huán)境變了，但羅明奎“直觀化學(xué)”教學(xué)的探索之旅沒有停止。為了讓學(xué)生直觀形象地理解化學(xué)概念，羅明奎運(yùn)用了實(shí)物直觀教學(xué)法。比如，在教學(xué)物質(zhì)的狀態(tài)時(shí)，羅明奎給每名學(xué)生發(fā)了一粒綠豆大小的冰塊，讓學(xué)生放在手心觀察，一會兒，冰塊融化成水;再一會兒，水被空氣蒸發(fā)。羅明奎才提問：“物質(zhì)的存在有哪幾種狀態(tài)？”學(xué)生親身感受了冰塊化成水又被蒸發(fā)的變化過程，自然理解了物質(zhì)的三種狀態(tài)——固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。

在教學(xué)《分子和原子》時(shí)，為讓學(xué)生直觀形象地掌握微觀世界里的物質(zhì)，羅明奎利用紅、藍(lán)兩色磁扣分別表示氫原子和氧原子，模擬過氧化氫分解制取氧氣這一變化過程。當(dāng)紅藍(lán)磁扣相吸時(shí)，就形成了過氧化氫分子，過氧化氫的化學(xué)性質(zhì)不變。然后，他又指導(dǎo)學(xué)生把兩色磁扣分開，分別表示單個(gè)的氫原子和氧原子，再重新組合，這樣，兩色磁扣就形成了水分子和氧分子。同樣地，他又通過兩色磁扣的組合讓學(xué)生演示氫分子與氯分子反應(yīng)生成氯化氫分子。通過磁扣模擬，學(xué)生直觀體驗(yàn)到化學(xué)變化實(shí)際上是分子分成原子、原子重新組合成新物質(zhì)分子的過程。這樣教學(xué)，枯燥、抽象的化學(xué)知識形象生動起來，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

除了運(yùn)用實(shí)物進(jìn)行直觀教學(xué)，羅明奎還巧妙利用多媒體幫助學(xué)生想象微觀世界。在教學(xué)《離子》前，羅明奎深研教材，確定了本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)“離子的形成”和教學(xué)難點(diǎn)“核外電子運(yùn)動特點(diǎn)”，為此，他制作了一個(gè)多媒體動畫來模擬電子運(yùn)動特點(diǎn)和離子的形成過程：先展示鈉原子和氯原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖和計(jì)算機(jī)模擬的核外電子運(yùn)動動畫，接著引導(dǎo)學(xué)生從動畫中分析原子最外層電子的特點(diǎn)和原子在化學(xué)變化中得失電子的能力，并提示“物質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)有得到或失去電子的可能，當(dāng)兩種物質(zhì)的原子碰到一起并且條件合適，將會發(fā)生什么呢？”學(xué)生說出自己的猜想后，他又用動畫模擬出物質(zhì)得失電子的過程。借助多媒體模擬，學(xué)生很形象地看出離子的形成過程，并發(fā)現(xiàn)了離子和原子的區(qū)別。最后，羅明奎用動畫模擬出氯離子和鈉離子由于靜電作用而形成氯化鈉的過程，并用原子結(jié)構(gòu)示意圖展示離子的形成過程。這樣的課堂模擬，前后所花的時(shí)間不過五六分鐘，卻給學(xué)生留下了直觀而深刻的印象。

化學(xué)的魅力不應(yīng)該由教師講出來，而應(yīng)該由學(xué)生體驗(yàn)出來

如果說運(yùn)用實(shí)物和多媒體模擬教學(xué)能讓學(xué)生直觀理解抽象的化學(xué)知識，那么，利用實(shí)驗(yàn)操作和化學(xué)實(shí)踐則能讓學(xué)生親身體驗(yàn)化學(xué)的巨大魅力。

在執(zhí)教《二氧化碳和一氧化碳》時(shí)，羅明奎認(rèn)為，二氧化碳與水的反應(yīng)不易觀察，反應(yīng)實(shí)質(zhì)也很難用語言揭示出來。于是，他設(shè)計(jì)了分組實(shí)驗(yàn)：甲小組將二氧化碳通入紫色石蕊試液中，觀察證明二氧化碳能與水反應(yīng)（此方法無法證明二氧化碳能與水反應(yīng)，因?yàn)橐部赡苁嵌趸际棺仙镌囈鹤兗t，需進(jìn)一步驗(yàn)證），然后加熱該試管，溶液又變回紫色。乙小組用紫色石蕊試液將白色濾紙染成紫色，干燥后做成四朵紙花，依次向小花上噴稀醋酸、水。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，向小花上噴稀醋酸，小花變紅，這說明醋酸能使紫色石蕊變紅;向小花上噴水，小花不變色，說明水不能使紫色石蕊變紅。羅明奎讓學(xué)生將小花放入盛有二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，小花并不變色，這說明二氧化碳不能使紫色石蕊試液變紅。他又讓學(xué)生用水潤濕小花，然后放入盛有二氧化碳的集氣瓶中，小花又變紅了，這說明二氧化碳與水反應(yīng)生成的酸能使石蕊變紅。丙小組用一個(gè)塑料瓶收集了二氧化碳，再向瓶中加水，蓋上瓶蓋震蕩，結(jié)果瓶子變癟。學(xué)生猜想：可能是二氧化碳沒收集滿，可能是氣密性不太好，也可能是倒入的水太多，把絕大部分二氧化碳排到了空氣中，等等。丁小組收集了一試管二氧化碳?xì)怏w，然后倒扣在水槽中，觀察到試管內(nèi)的液面上升。他們分析的結(jié)果是：二氧化碳與水反應(yīng)，使試管內(nèi)的壓強(qiáng)小于外界大氣壓，水槽中的水在大氣壓的作用下進(jìn)入試管中。

通過四組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)最能體現(xiàn)二氧化碳性質(zhì)的只有乙小組的實(shí)驗(yàn)。這樣的比較實(shí)驗(yàn)既打破了教材的束縛，開闊了學(xué)生的視野，又讓學(xué)生親身體驗(yàn)到化學(xué)的巨大魅力，感受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性。

除了在課堂上進(jìn)行直觀教學(xué)，羅明奎還根據(jù)教學(xué)進(jìn)度組織學(xué)生參與社會實(shí)踐，在社會實(shí)踐中進(jìn)行直觀教學(xué)，讓學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)化學(xué)、運(yùn)用化學(xué)。在講完化學(xué)平衡原理后，羅明奎組織學(xué)生清理學(xué)校附近街道上的落葉和雜草，清理之后，他問學(xué)生如何處理這些垃圾，有的學(xué)生提出焚燒方案，有的學(xué)生提出粉碎方案，有的學(xué)生提出填埋方案。羅明奎結(jié)合碳中和、碳達(dá)峰理念和化學(xué)平衡原理，指導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)場演示三種方案。學(xué)生演示后，直觀地認(rèn)識到：焚燒是將落葉和雜草直接轉(zhuǎn)換成了二氧化碳;粉碎落葉和雜草需要其他動力支撐，仍然會排放二氧化碳;填埋方案最優(yōu)，不僅不會排放二氧化碳，還能給土地增加鉀肥。

在“直觀化學(xué)”教學(xué)思想的引領(lǐng)下，羅明奎收獲頗豐： 2011年，他被評為襄陽市初中化學(xué)“學(xué)科帶頭人”; 2014年，被襄陽市教育局評為“教育科研先進(jìn)個(gè)人”;2017年，被湖北省人力資源廳授予“貧困山區(qū)專業(yè)技術(shù)人才奉獻(xiàn)獎(jiǎng)”;2018年，被中國教師研修網(wǎng)評為“優(yōu)秀學(xué)科指導(dǎo)專家”;2020年11月，在襄陽市舉辦的第三屆湖北教育“教研名師”評選中，他被評為“教研名師（金獎(jiǎng)）”。

“所謂‘直觀化學(xué)’教學(xué)，就是教師在教學(xué)中采用直觀形象的教具和實(shí)物模型、具體可感的圖像和動畫，運(yùn)用形象生動的語言，借助親身體驗(yàn)式的實(shí)驗(yàn)和化學(xué)實(shí)踐來進(jìn)行化學(xué)教學(xué)的教學(xué)模式。這種模式貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生思維特點(diǎn)，能化抽象為形象，拉近學(xué)生與化學(xué)知識的心理距離，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和效果?！?/p>

采訪結(jié)束，記者請羅明奎給他所倡導(dǎo)的“直觀化學(xué)”教學(xué)主張下一個(gè)精準(zhǔn)定義，羅老師略加思考，說出了上面的話。

責(zé)任編輯? 吳鋒