构建独特视角 探寻化学本真

刘文静

摘要： 引导学生在化学学习的过程中形成化学基本观念，尤其是“微粒观”的构建，是义务教育阶段化学教育的重要任务之一。鲁教版初中化学教科书从编排体系到内容设计，以及呈现方式等随处体现并凸显着化学研究问题的独特视角，这对学生的化学基本观念的形成和思维方式的培养起到了重要作用，也为教师的化学教学提供了方向和实践创新的巨大空间。

关键词： 微粒观; 教材设计; 教学实践

文章编号： 10056629（2018）12002805中图分类号： G633.8文献标识码： B

“微粒观”是一种重要的化学基本观念，初中化学课程力求使学生在宏观现象与微观本质间建立一种认识，即自然界中，人们能够宏观感知到的一切物质都是由极其微小的粒子构成，这些粒子虽小，却真实存在，它们利用相互之间的作用力，使宏观物质世界发生着千姿百态的变化。这种观念的形成对于学生理解和解释宏观的化学事实和现象，理解化学反应的实质，了解化学符号的意义具有重要的价值。特别是对于初中生来说，微粒观的构建、宏观与微观相结合思维方式的形成是开启化学之门的基础。

由山东省教育出版社出版的义务教育化学教科书（简称鲁教版初中化学教科书）十分注重微粒观的构建，凸显化学学科的认识视角，让学生在循序渐进的学习过程中逐渐建立起化学基本观念和思维方式，并从中寻得化学的本真所在。以下结合自身的教学实践谈谈对鲁教版初中化学教科书微粒观构建的认识与教学。

1 清晰的主线，让基本观念在循序渐进中生长

分子和原子是化学学科的两个核心概念，微粒观的构建也是以这两个概念的形成为标志的。鲁教版初中化学教科书首先在第一单元第一节“化学真奇妙”中“物质构成的奥秘”主题下就引入了“水分子”、“氢分子”、“氧分子”以及“硅原子”、“铁原子”等名词，通过图片、模型和真实的图像等呈现形式，利用“先入为主”的心理特点和类比、模型化的方法，让学生在学习化学之初就建立这种认识，即物质是由分子、原子等极其微小的粒子构成的，化学就是在分子、原子的水平上研究物质及其变化规律的科学。

紧接着在第二单元“探秘水世界”中，通过具体实例“水的三态变化”和“水的电解”，讨论“水分子在物理变化和化学变化中有何不同的表现”这一关键性问题，帮助学生建立对分子概念的理解性认识，即发生物理变化时，构成物质的分子本身没有发生变化，只是分子的间隔和排列方式等发生改变，所以没有新物质产生;发生化学变化时，构成物质的分子发生了改变，变成了其他的分子，所以产生了新的物质。在这个过程中，学生对原子也有了初步的理解性认识，即化学变化中分子改变，而原子不变。在此基础上，进入第三单元“物质构成的奥秘”的学习，进一步揭示原子的微观结构，加深学生对原子的理解。

鲁教版初中化学教科书就是这样依据学习者的心理特点和认知规律，循序渐进地帮助学生形成微观的认识，而且这种微观知识的呈现并没有停留在原子结构的认识上，而是一以贯之地渗透于整个初中化学教材中。比如氧气的性质、化学反应前后物质的质量有无变化的猜想、氢气的燃烧和爆炸、氯化钠的溶解、中和反应、粗盐的提纯、食品中的有机物等，教材以身边物质的变化为范例，作为物质微粒观的生长点，演绎出物质微粒观的丰富内涵，使学生通过不断的学习逐渐地建立起这一基本观念。

最初使用鲁教版初中化学教科书时，我们担心刚开始学习化学就提出分子、原子这样抽象的概念，学生会难以接受，但实际教学中发现，当学生看到具体的物质和生动的微观模型图片联系在一起时，他们并未表现出畏难情绪，而是充满了好奇，当我们用一些搜集的影像资料或多媒体动画，让这些小精灵们生动地呈现在学生眼前时，他们的想象力、理解力超乎意料。例如，第一单元第二节“体验化学探究”的重要教学目标就是通过蜡烛燃烧实验，引导学生敏锐观察、深入思考，学会从生活现象中提出化学问题，这需要学生知道应该从物质的组成、结构、性质、用途等角度思考化学问题。刚刚学习了一节化学课的学生，头脑中有没有、有多少这方面的知识呢？笔者做了一个对照实验： 笔者在一个班上课时直接开门见山做实验，让学生提问题，结果学生的问题非常分散，五花八门，有的甚至提出“蜡烛是谁发明的？”;在另一个班，笔者首先用图片的形式回顾了化学这门学科的特点——化学是认识物质、改造物质、应用物质的一门科学，提到认识物质时，再次呈现了第一节中一杯水倾倒出若干水分子，进而放大到一个水分子的那张图片，意在提醒学生，物质的组成和结构是化学研究物质的一个重要视角。在此铺垫后，将教材中的蜡烛燃烧实验分为两个探究活动，先通过观察点燃、燃烧和熄灭时的现象提出一轮问题，将学生的代表性的问题呈现于屏幕后，引导学生分析哪些是化学问题，以此帮助学生再次明确化学研究问题的视角，然后再进行在蜡烛火焰的不同部位横穿火柴梗和火焰上方罩上涂石灰水烧杯的实验，观察并提出第二轮问题。很明显，学生从化学的视角出发，提出的问题质量就有很大的提高，比如，有的学生提出“蜡烛熄灭时产生的白烟和石灰水变浑浊产生的白色物质是由同一种微粒构成的吗？”“红色的石蜡中含有什么成分？燃烧后石蜡中的微粒变成了什么微粒？”“怎样设计蜡烛才能讓每一个分子都充分燃烧？”“加入什么成分能够让蜡烛燃烧得更持久呢？”可见，在对教材的合理利用和教师的引导下，学生是可以形成宏观与微观相结合的化学思维方式，从而促进其“微粒观”的形成的。当然，并不是每个孩子在学习之初都能够做到的，观念的形成也不是一蹴而就的事情，只要教师能够持之以恒地充分利用好教材资源，设计好问题与评价，学生微粒观的构建就不是困难了。

2 独特的表征，让思维方式在潜移默化中形成

化学用语是学习和研究化学的必备工具，但是大量抽象的符号也曾经是学生学习化学的一大障碍，这是因为以往的教学往往将符号的学习与物质的认识割裂开来，造成学生厌学的后果。鲁教版初中化学教科书在内容组织和呈现方面，十分注重“宏观物质—微观模型—符号表征”相结合的学习方式，依据学生的心理发展水平，尽可能地引导学生从宏观、微观、符号三重表征的视角认识物质及变化，帮助学生形成化学微粒观。

例如，教材第一单元第一节“化学真奇妙”中就以图片呈现了这样的情景： 一杯清水缓缓倒出，倒出的一滴水中呈现出若干水分子，进而放大一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成，下方紧跟标明水分子（H2O）的符号。再比如，在讲解化学式的意义及物质的组成与化学式的关系时，教材就穿插了三组图片（金属铜、氯化钠、水及它们的微观模型和化学符号），使学生建立起见到一种物质，就去思考“这种物质的微观构成是怎样的，如何用符号来表示它的微观构成”的良好思维习惯。讲解化学式的意义时，教材则是呈现了一位美丽的小姑娘，手持写有“H2O”的纸片，站在蔚蓝色的大海旁，头脑中浮现着水分子的模型，在这样的情景中，学生就容易理解符号所表示的宏观与微观的含义了。

在教材270余幅图片中，展示物质宏观与微观、微观与符号、宏观与符号以及宏观、微观、符号的图片共计90余幅，约占全书图片总数的33%。我们在教学中充分利用这些素材的同时也尝试创新。比如，我们让学生对实验台上的药品分类摆放，让学生观察物质后在试剂瓶的标签上写上符号，画出构成该物质的微粒模型;我们让学生用橡皮泥制作简单的分子模型，在观察化学变化的实验现象后拼摆模型，感知变化的微观本质，并根据拼摆的模型书写化学方程式，体会符号所蕴含的意义;我们将典型的复分解反应微观本质做成动画，让学生手中的试管实验与多媒体中微粒的奇妙变化和课本上科学表征的化学方程式联系在一起。就这样，一串串枯燥的符号变成了一个个跃动的精灵，诉说着化学物质及其变化的神奇奥妙。“见著知微”、“见微知著”的融合是一种高效的学习元素化合物的方法。这是两个相反的学习视角，但却是相辅相成的，引领学生宏观感知、微观分析加之科学的符号表征，学生才能深刻理解物质变化的本质，进而才能利用这种道理或规律改造或应用物质。

3 形象的图片，让师生的创造灵感在教学中迸发

鲁教版初中化学教科书是一本生动有趣的教科书，它的插图丰富多彩、内容生动，学生爱不释手，教师也从中受益。比如： 学习氧气的性质时，有一个思考题“木炭、铁丝、蜡烛在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同，原因是什么呢？”，如果学生仅仅从氧气浓度不同来解释，还不能点透现象差异的实质性原因，即单位体积内微粒数目的差异。学生很难想象这个情景，教师直接讲解也很枯燥，而教科书适时地插入一幅图片，就帮助师生轻松化解这一难点。这幅图片中有两个集气瓶，一瓶画着代表空气组成的氮分子和氧分子模型，另一瓶画着代表纯净氧气的氧分子模型，每瓶中都有一块碳原子的聚合体，代表燃烧的木炭，这样学生有了思考的方向，在启发交流下，就不难得出“物质跟氧气发生化学反应时，单位体积的空间里氧分子数目越多，反应物微粒碰撞几率越大，反应就越剧烈”的结论。这样的学习有利于培养孩子的抽象思维，发展学生深层次的理解能力。

这些生动形象的图片资源，给予了教师对课本素材再创作的灵感。笔者执教过一节公开课“燃烧与灭火”，通常教学是通过实验探究燃烧的条件，如观察白磷、红磷在热水中及空气中的燃烧情况，这样会增加学生对白磷、红磷与氧气反应这个素材本身的认知负担，而影响对燃烧本质的认识水平。鉴于学生对燃烧与灭火有着丰富的生活常识，归纳燃烧条件与灭火方法不成问题，因此笔者把着力点放在了对燃烧反应的微观本质分析，使学生从微观上理解燃烧发生与停止的原因。受课本中木炭在氧气中燃烧的图片的启发，在学生通过实验尝试增大氧气浓度、增加反应物表面积等方法后，利用微观动画启发学生思考这些方法促进燃烧的本质原因，即增加了反应物微粒的碰撞几率。

在乙炔素材的应用中，将乙炔充分燃烧与不充分燃烧的宏观视频与微观模型分析以及反应方程式中分子数目关系放在一起呈现，学生可以发现反应物分子数目比不同，反应产物分子也不同，反应能量变化也不同。整节课学习，学生自然感受到大千世界的无数生灵中，只有人类才能有意识地利用燃烧、控制燃烧，控制的利器就在于人类掌握了反应的微观本质。不仅如此，通过迁移其他化学反应，学生也会意识到人们通过控制反应条件以及反应物的量使反应向着有利于人类的方向进行，从而使化学反应更好地服务于人们生活。这样学生对化学科学的价值认可就不言而喻了。

4 生动的语言，为学生开启微观想象力的大门

教材中学习内容的呈现仅有图片是不够的，更需要科学生动的语言引领，尤其是微粒观的构建，需要用语言将学生的思维领入奇妙的微观世界。鲁教版初中化学教科书在图文的搭配中就十分注重语言的感染力。

比如第三单元“物质构成的奥秘”章前图，这是一幅以黑色为底色，蓝色光束和微粒构成的电子云图片，图上配有一段话： 蛋白质是生命的基础物质，可是你能想到吗，结构看似复杂的蛋白质大分子仅仅是由几类原子作为“基本单元”结合形成的。这些微小的“基本单元”不过一百多种，然而它们却组成了我们周围的一切，乃至整个宇宙！从古希腊的古代元素观，到近代原子结构模型，直至今天的人工合成元素，人类从来就没有停止过对物质世界构成规律的探索，这样的探索和努力为我们带来的不仅仅是对宇宙的基本认识，更是对生命的深入理解。

这段话生动简练地描述了原子、元素的关系以及研究它们的价值，配以图片的神秘色彩，使学生不禁产生了对科学的敬畏和探索微观世界的兴趣。

再比如： 在本单元第一节“原子的构成”的“挑战自我”栏目中，教材以“李涛同学撰写的心目中的原子的短文”为范例，让学生分析并描述出自己想象中的原子。范例中的語言生动极具感染力，“……它们隐匿于世间万物之中，现身于分子、离子大家庭，在化学变化的‘战场纵横驰骋……”“……它们亘古即有，虽沧海桑田，但生命不绝。任凭大自然极尽风雨雷电之能，小小的身躯与地球并生、与日月同在、与宇宙共休戚。人们称呼它们为‘原子，想必是它们代表着宇宙的初始吧……”。

在这种语言的感染下，学生也纷纷乐于写出对原子的认识。比如，有学生写到：“原子在人们心目中曾经是一个实心的小球，也曾经是一块完美的蛋糕，可现在我们看到那是一个美丽的星系，它有一个充满能量的核心，微小的电子与它惺惺相惜。”还有学生写到：“宇宙有多大？它大到无边。原子有多小？它小到无限。我们将宇宙无限放大，最终能看到的是构成它的一个个原子，我们将原子继续放大，呈现在我们面前的又是一个神奇的宇宙！”生动的语言的确能够激发学生超乎寻常的想象力，我们不要低估学生的抽象思维能力，只要给予恰当的引导，学生想象力的大门一旦开启，能带给我们许多意外的惊喜。

笔者在教学中也十分注重提炼自己的语言，尽量用生动有趣的语言帮助学生理解抽象的微观本质。比如学习了酸和碱的性质，笔者设计了一节拓展实验课“美丽的碱——氢氧化铜的产生与消失”，目的一是让学生通过实验的感性认识和微观分析，掌握该实验中化学变化的本质，培养学生宏观与微观相结合的思维方式;二是利用语言的感染力，让学生感知化学变化之美以及元素守恒的道理。具体设计如下：

[师]同学们，刚才我们完成了氢氧化钠溶液与氯化铜溶液的反应实验，你能描述你看到的现象吗？

[生]产生蓝色的絮状沉淀。

[师]是什么微粒的结合造就了这美丽的现象呢？大家观察一个微观动画，想一想该反应的微观实质是什么？

[生]铜离子和氢氧根离子结合，生成了氢氧化铜沉淀。

[师]看来水分子的作用力不足以解离铜离子和氢氧根离子，那么什么微粒可以改变它们呢？

[生]氢氧根离子可以和氢离子结合生成水分子，这是中和的原理，所以可以试试加入酸。

[师]同学们看到现象能从微观的角度出发分析实质，说明具备了“见著知微”的思维能力。而且能从离子的性质思考，想出解决问题的方法，则说明掌握了“见微知著”的本领，这是我们学习化学的一大利器。下面就用稀盐酸验证一下你们的猜想，看看会有什么神奇的现象发生。

[生]向形成氢氧化铜沉淀的试管中逐滴加入稀盐酸，观察现象。

[师]美丽的碱氢氧化铜华丽地现身又悄然消失，老师用这段话表达我的感受：“当蓝色絮状沉淀跃然试管底，铜离子与氢氧根再也不分离，可当清澈如水的盐酸悄悄滑入，那凝固的美丽瞬间烟消云散。中和的力量难以抗拒，风卷云袭过后，平静的蓝慢慢淡出。世间万物变化多端，唯有那元素坚守着永恒！”同学们，你能否从离子的角度描绘出氢氧化铜的产生和消失的过程？谈谈你对化学变化的认识呢？

[生]描写对实验的本质分析和认识。

……

在教师语言的示范引领下，学生写出了超越教师的精彩文字。有位学生这样描述： “粒子析分，重合，直到Cu2+終于与OH-化合成了美丽的碱——Cu（OH）2。像是蓝色的沉降而下的雾，像是鸟类翼下幽艳的绒。奇妙，不可方物！”另一位同学这样写道：“看似变化的物质其实并没有改变本质，只是元素重新换位组合罢了。就像生活中的好多事，事情的本质可能真的没有看起来那么复杂，有时换一种方式、换一下心情，可能会简单多了呢！”还有一位同学在文章的结尾中写道： “这里是元素的世界，不停循环，相同的粒子在不同的时间扮演着不同的角色，这一秒是沧海，下一秒便是桑田……”从学生的文字来看，该反应的现象给学生的视觉震撼力很强，化学变化之美溢于言表，有孩子还为此编写了歌词，对化学的喜爱可见一斑。同时学生对化学变化本质的认识也有所提高，甚至能联系到为人处世之道。一个小小的实验，能给学生的心灵以触动，帮助其科学地认识物质及其变化的规律，将来他就可以运用这些道理判断和处理问题。相信语言的力量，专业而生动的教学语言能点燃学生内心探索科学奥秘的那颗火种，学生在探究、交流、思考、表达中学习化学、构建化学观念就不再是难不可及的事情了。

初中化学教学的根本任务就是借助基本的化学基础知识的学习，帮助学生形成对物质世界组成与变化的基本认识，掌握独特的分析与解决问题的方法，树立正确的科学伦理观念与不断探索的科学精神，学会遵守科学规范并养成良好的、科学的生活习惯。所以，在笔者看来，这些看待和研究物质世界的基本化学观念和思维方式，以及正确的价值取向，就是化学教学的“本真”所在。十余年与鲁教版初中化学教科书的相伴，让笔者更加坚定了“观念为本”的化学教学理念。一个人的成长过程，是对身边的世界由认知到认同，进而形成意识的过程。而我们所追求的化学教学的本真，就是最终在孩子头脑中形成的化学意识，当知识内化为信念，外化为行为时，这种最本真的东西将会影响孩子的一生。

参考文献：

[1]毕华林，卢巍主编.义务教育课程标准实验教科书·化学[M].济南： 山东教育出版社，2013.

[2]毕华林，杜明成.基于化学基本观念构建的教科书设计[J].化学教育，2007，（10）： 13～15.

[3]毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考，2011，（6）： 3～6.