关注化学“核心素养” 构建学生“微粒观”

吴国英

摘 要：化学“微粒观”是中学化学学习中的核心观念，也是化学核心素养之一。从4个水平解读核心素养中的“微粒观”，并从概念教学、实验过程、原理解析等角度阐述如何建构学生“微粒观”并辅以具体的教学案例。

关键词：核心素养；微粒观；教学设计

一、核心素养与微粒观

新课程改革特别注重观念的培养，使学生形成基本的化学观念是化学教学的一个重要的教学目标，化学“微粒观”是中学化学学习中的核心观念。在《普通高中化学课程标准（实验）》修订过程中，有一种意见认为高中化学学科核心素养可以用“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学态度与社会责任”五项内容来概括。其中“宏观辨识与微观探析”指能通过观察，辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象，初步掌握物质及其变化的分类方法，并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”的观念；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可能发生的变化。具体来说，我们把“宏观辨识和微观探析”素养分成4个水平，见表1。

二、培养学生的“微粒观”理论依据

化学教学的过程从本质上讲是学生在教师的指导下的一种特殊的认识过程。尽管它具有自身的特殊性，但从根本上说它是不会违背人的认识规律的。辩证唯物主义认识论认为，认识是人脑对客观事物的能动反映。这种能动作用表现为认识上的两个“飞跃”，即由感性认识到理性认识的第一次“飞跃”和由理性认识到实践的第二次“飞跃”。

两次飞跃的顺利进行是建立在一个正确的感性认识的基础上的。如何才能建立正确的感性认识呢？心理学家特雷奇勒（Treichler）在1967年曾提出，人们感知客观世界，从外界获得的信息，83%通过视觉，11%通过听觉，2.5%通过触觉，3.5%通过嗅觉。实验证明，信息技术的介入不仅能加速和改善理解，并可以提高信息接受者的兴趣和注意力，大大提高学习效率，表2、表3列出了心理学家的一些研究结果。

一个人获得的信息主要来源于视觉和听觉，且视、听综合将大大提高记忆保持率。通过信息技术将微观知识转化为既能看见又能听见的信息，这样多种感官的刺激所获得的信息比单一感官的刺激要强得多，再通过讨论、交流，用自己的语言表达出来，通过此种方法进行微观知识的教学，效果将大大优于传统的教学。

三、如何构建学生“微粒观”

教学实践也表明对于没有形成“宏观—微观”相互转换的思维方式的学生会感到化学难学，尤其是高中化学入门的学习更难。在中学化学教学中，培养学生形成宏观与微观相互结合、相互转换的化学思维方式，引导学生用“化学的眼睛”——“微粒观”来理解宏观化学现象，克服学习中的困难，彰显其重要意义。要解决传统教学中微观知识教学的困境，必须将信息技术与教学整合，利用生活中一切可利用的资源，改变传统的教学模式。

1.利用模型，使概念呈现形象化

学生通过老师的讲解也许可以记住一些相关的概念，却很难在头脑中有一个形象的、稳定的认识，也就是无法将这些概念正确地运用到生活中去。

2.利用动画，使实验过程可视化

化学是一门以实验为基础的学科，用实验来解释很多化学问题可以起到事半功倍的效果，但是通过实验，学生看到的是实验现象，而中间涉及的实验原理卻是看不到的。因此，这样的实验除了让学生感叹结果的神奇之外，似乎很难了解具体过程的实质。但是我们可以改变传统做法，运用Flash动画模拟整个过程。这样在讲解的时候可以随时停在过程的任何时刻，学生随着老师的思路一步步地将过程理解清楚。

3.利用道具，使原理解释清晰化

化学原理的教学一直是难点。学生记住容易，理解难。比如甲烷的结构是正四面体而非平面结构，学生不理解，因此容易出错。教师可以用扎在一起的四个气球作为道具，四个气球无法维持在一个平面上，这样学生马上就理解了，因为这样最稳定。

四、教学流程设计案例

1.任务一：同主族元素性质的学习

[情境一]：苏教版《必修1》中就有关于金属钠的知识，金属钠是一种非常活泼的金属，常温下可以与活泼的非金属单质化合，如氧气、氯气。它可以和水剧烈反应，产生氢气。

问题1：金属钾与金属钠相比，金属性如何？

问题解决：均取绿豆大小的钠和钾，分别投入装有少量水的小烧杯中，观察实验现象，左图是水和金属钠的反应，右图是水和金属钾的反应。通过实验对比，学生得到结论，金属钾比金属钠活泼。

构建1：同主族物质的化学性质具有相似性，金属性从上到下依次增强。

微观解释：因为第IA族的元素最外层都是1个电子，容易失去电子，体现出较强的还原性，且从上到下，由于半径的增大，越来越容易失去电子，体现为金属性增强。

问题2：预测Rb的化学性质？

构建2：它是一种比金属钠更活泼的金属，遇水剧烈反应，生成氢气和氢氧化铷。

2.任务二：氧化还原反应的学习

[情境二]2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2属于四大反应中的哪一类？

设计意图：引起学生认知冲突，引入氧化还原反应。

问题1：观察该反应的化合价，有什么特点？

问题解决1：同种元素的化合价发生了变化。

问题2：是什么变化引起了化合价的变化？

微观解释：因为该反应存在电子的得失。

问题3：如何验证电子的得失？

电子的定向移动形成电流，因此可以通过验证电流来证明存在电子的移动。设计原电池，用电流计证明存在电流。让看不见的电子运动成为看得到指针偏转。

虽然黑板和粉笔在某些教学中仍扮演着重要的角色，但信息技术支撑下的教学决不能完全沿用传统的教学方法，特别是微观知识的教学，应该有自己的特色。然而，“微粒观”的形成是一个循序渐进的过程，需要老师在教学过程中积极引导，适时引入微粒观念，尽可能地将宏观现象与微观粒子二者有机地结合起来，避免孤立记忆。“微粒观”揭示了事物本质的、深层次的特征与联系，使学生对复杂宏观知识的认识变得条理有序，使抽象复杂的概念定律变得容易理解。促进有意义学习的发生，使学生对化学产生兴趣，攻克化学“难教、难学”的困境，使学生从“学会”向“会学”转变。

参考文献：

[1]刘前树.试论化学核心素养的结构[J].化学教育，2016（21）：4-8.

[2]陈绍文，吴素娟等.促进学生“微粒观”建构和发展的探究式教学研究[J].中学化学教学参考，2016（6）：26-28.