用微粒观促进学生对化学知识的深入理解

叶夏

【摘 要】微粒观是化学学科的基本观念之一，在中学化学教学中，微粒观是从不同阶段、不同维度、不同水平进行建构的。“从微观结构看物质的多样性”教学设计基于学生“微粒观”的建构，以促进学生对“物质多样性”的深层理解。分析了学生对“微粒观”的理解和认识基础，从新授课与复习课的角度设计了“从微观结构看物质的多样性”的关键教学活动。

【关键词】教学活动；微观结构；物质多样性；微粒观；观念建构

一、“微粒观”的理解与教材中“物质微粒性”观念的透视

1.对“微粒观”的理解

微粒观是从微观的角度，从微粒的种类、数量、间距、大小、结构、空间排列、微粒间的相互作用等层面，形成对化学物质及其变化的认识，是對物质认识上质的飞跃。《普通高中化学课程标准（实验）》指出：“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学。”新课程标准中非常注重学生化学观念的养成，“微粒观”是重要的化学观念之一，贯穿于整个化学学习过程。

2.教材中“物质微粒性”观念的透视

《化学2》中专题1“微观结构与物质的多样性”第三单元从微观结构看物质的多样性。本单元以同素异形体现象、同分异构现象、不同类型的晶体微粒，帮助认识和建立物质多样性和微观结构的关系的基本观念。教材以生活中熟悉的两种碳的同素异形体?——金刚石和石墨，以及C60和碳纳米管，从微观结构的角度认识碳元素原子间的结合方式、作用力和空间排列方式的不同。教材以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例介绍同分异构体和同分异构现象，从碳原子的成键特点和成键方式、碳原子的排列顺序和空间不同可以形成不同的物质。教材从构成晶体的微粒、微粒间的作用力的类型不同，使学生认识微观结构与物质多样性的关系。

二、学生认知发展障碍点分析

学生已经认识到物质的多样性与其组成、结构的多样性有关：种类不同、数目不等的元素原子可以按特定的方式相互结合成不同的物质。由典型例子氯化钠、金刚石和干冰等典型晶体，扩展到常见物质，学生的认知发展存在一定的障碍，如从微粒的视角判断晶体类别；由微粒间作用力说明晶体的性质。

不同晶体是由不同微粒构成（同种微粒也可以形成不同晶体），晶体与物质类型的关系：

学生学习了同素异形体和同分异构现象后对物质世界的多样性有了初步了解，并且知道物质是由原子、分子、离子构成，微粒之间存在不同的作用力：离子键、共价键、分子间作用力。但是学习过程中会遇到原子还是分子的区分，微粒之间通过什么作用力而形成晶体？学生难以判断具体物质属于哪种晶体以及晶体类型与构成微粒的种类、数目、微粒间作用力和空间排列之间的关系。例如ⅣA的最高价氧化物CO2与SiO2，干冰晶体是由CO2分子之间通过分子间作用力形成的分子晶体，二氧化硅晶体是由硅原子与氧原子通过共价键形成的原子晶体。

三、以微粒观建构为本的教学设计

设计思路

为了提高课堂有效性，遇到具体的化学情境时可以从化学观念的角度去思考化学问题，笔者将从新授课与复习课的思路进行对比：

微观结构与物质多样性的关系，其知识间的层级关系如下：

四、教学反思

1.新授课的教学特点

在新授课教学中要重视物质微粒性初步认识的形成。从微粒的种类、数量、间距、大小、结构、空间排列、微粒间的相互作用等层面，形成对化学物质及其变化的认识。观念建构为本的教学更关注的是具体性知识为载体和工具来帮助学生建构化学基本观念，学生对物质微粒性认识的形成主要表现在对宏观事实的微观想象。因此，应该充分利用学生丰富的已有的相关经验来形成。如CO2和SiO2晶体在熔沸点方面的巨大差异，金刚石与石墨在硬度方面的巨大差异等，要重视解释性作业的交流与评价。

2.复习课的教学特点

复习课教学中要会运用微粒观解释一些宏观事实或现象。科学解释是科学认识活动的一个基本任务，也是对微粒观理解的较为有效的评价方式。本节课根据知识间的层级关系，强调以“微粒观”解决问题的逻辑顺序：物质多样性的事实→物质多样性的原因→物质多样性的规律，强调从微观角度对物质的多样性进行解释，使学生在解决问题中逐渐形成“微粒观”，并内化到学生认知结构中。因此，在复习课中，要处理好“具体知识载体”与观念之间的相互联系。

微粒观的建立是一个循序渐进的过程，不是通过一节课就可以彻底解决。在不同的学习阶段，如新课《化学1》中《化学家眼中的物质世界》集中了大部分核心概念，在《化学2》第三单元从微观结构看物质的多样性，在更高层次上拓展了“物质的微粒性”这个化学观念的视野。另外《化学反应原理》中弱电解质的电离平衡、盐类的水解，都应该引导学生确立采用微粒观的观点看待相关问题，最后可以延伸到复习阶段，在系统学习化学具体知识过程中形成基本观念，将知识、技能、方法、观念有机融合起来，才能真正达到提高学生科学素养的目标。

参考文献：

[1]梁永平.化学教育，2003（6）：6-10

[2]魏樟庆.化学教育，2007（10）：14-16

[3]陈瑞雪.化学教育，2013（1）：19-21

[4]卓高峰.化学教育，2012（2）：53-56