初中化学微粒观建构的有效策略

摘要： 微粒观是化学基本观念的重要组成部分，也是化学基本观念中最基础的部分。为帮助学生认识丰富多彩的物质微观世界，引导他们理解、建构微粒观，课堂教学中从解释生活现象、分析教材文本、拆分微粒模型、依托实验探究、实施角色扮演等8个方面进行了探索，促进学生微粒观的形成和建构。

关键词： 微粒观; 教学策略; 初中化学教学

文章编号： 1005-6629（2019）2-0031-05            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

世界万物都是由分子、原子、离子等基本粒子构成的。“用微粒的眼光看世界”，能够使学生深刻理解化学现象的本质，让他们从五彩缤纷的宏观世界步入充满神奇色彩的微观世界。课堂教学中我们创新教学思路、精选教学方法、优化教学策略，化说教为感知、化抽象为具体、化枯燥为有趣，多途径、多渠道、多方法帮助学生有效建构物质的微粒观。

1  透过生活现象，揭示问题本质，建构“微粒观”

化学源于生活又高于生活，生活中蕴含着许多化学知识与原理。化学教学要从生活经验、自然现象中选择素材，引导学生学会观察、善于发现、勤于思考，通过对日常生活现象的分析建构微粒观。

日常生活中学生大都有这样的体验： 把少量砂糖放到水里，砂糖逐渐“消失”，而水却变甜了;雨后初晴的夏日，路边的斑斑水渍一会儿就消失得无影无踪了;百花盛开季节，阵阵花香，沁人心脾……这些现象学生司空见惯，往往熟视无睹，停留在对宏观现象的描述层面，不认识其中蕴含的化学原理，只知道是什么，不知道为什么，没有认识现象的本质。

教学中教师应充分利用這些素材，引导学生思考其中蕴含的化学原理，透过现象认识本质： 物质是由分子等微观粒子构成的，微观粒子是不断运动的;微粒间有一定的间隔，微粒间的间隔随温度、压强的改变而发生变化。透过日常生活现象的分析，认识问题的本质，帮助学生初步形成物质的微粒观。

学生初步建构微粒观后，往往还不能准确地运用微粒观解释有关现象。例如，有的学生认为用壶烧水时，水烧开后壶盖被顶开，这是因为水分子体积变大，引起水的体积膨胀，壶盖被顶开;有的学生以为“春天柳絮飞扬，夏天槐花飘香，秋天落叶缤纷，冬天雪花飘飘”都说明分子是不断运动的。这说明学生对微粒观的学习还存在一定的认识误区，教师要引导学生进一步思考，帮助学生分析错误的原因，寻求修正错误的路径，纠正学生的错误认识。

2  阅读教材文本，提取数字信息，建构“微粒观”

科学家长期研究证实，物质是由分子（原子）等微观粒子构成的。不同物质的分子都是很小很小的微观粒子，它们小得你看不见、摸不着，不能用天平来称量。如，1个水分子的质量只有3×10-26kg，体积只有3×10-23cm3，在1cm3的小小容器里，竟可容纳得下约3×1022个水分子。一般来说，1cm3的水有20滴，假设你每秒钟可以数4个水分子，每天24小时不停地数，1滴水里的水分子也要让你数上1万3千多亿年[1]！

原子也是构成物质的一种基本粒子。原子的体积也很小，1个氧原子的直径大约为1.48×10-10m，如果把氧原子紧密地排成1.48cm长的一列，大约需要1亿个原子。如果将氢原子与直径为1cm的小球相比，相当于将一个苹果与地球相比[2]。

原子是看不见、摸不着的，原子的质量非常小，例如：

一个氧原子的质量是： 0.00000000000000000000000002657kg即2.66×10-26kg

一个碳原子的质量是： 0.00000000000000000000000001933kg即1.933×10-26kg

一个铁原子的质量是： 0.00000000000000000000000009288kg即9.288×10-26kg

学生通过分析教材文本中的这些数字信息，不仅认识到分子、原子是构成物质的基本粒子，同时也认识到分子、原子确实很小，但它们有一定的大小和质量。对数据信息的分析，学生加深了对物质微观粒子的认识，学会了“用微观眼光看世界”，促进了微粒观的建构。

3  拆分微粒模型，体验组合过程，建构“微粒观”

化学学习中的微观粒子是看不见、摸不着，化学反应的微观过程也是看不见、不可观察的，教学中我们可以用借助微粒模型搭建宏观到微观的桥梁。

学习水的组成时，为了引领学生从微观角度较为清晰地认识化学反应的微观过程，理解化学反应的实质，教师设计了让学生“拆分水分子模型，并将拆分后的原子重新组合，模拟水分子分解的微观过程”这一教学活动（如图1所示）。

学生通过拆分分子模型，对原子进行重新组合，“经历”了化学反应的微观过程，认识到化学反应的实质，从微粒视角揭开了化学反应中物质总质量守恒的神秘面纱。

在学生“经历”水通电分解的微观过程后，教师随即展示学生学过的“水通电分解为氢气和氧气的微观示意图”（如图2所示），推进学生对该变化的深层次理解[3]。

学生观察图片，看到水分子分解后的氢原子、氧原子分别“集合”到一块，重新组合成氢气和氧气，加深了对物质的微观构成和宏观组成的理解，以微粒观促进学生对知识的理解。

4  依托实验探究，对比分析现象，建构“微粒观”

实验探究是体验知识的产生或形成过程的基本途径。分子是构成物质的一种基本粒子，分子是不断运动的，为了探究分子具有不断运动的特性，我们设计了如下实验探究活动（如图3所示）[4]。

[实验探究1]向烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试液，得到甲溶液。向甲溶液中慢慢滴加浓氨水[如图3（甲）所示]，观察现象。

[实验探究2]在烧杯A中装入20mL无色的甲溶液，在烧杯B中加入3～5mL浓氨水，用一只大烧杯把两烧杯的溶液罩在一起[如图3（乙）所示]，观察实验现象。

实验1中，向蒸馏水中滴入酚酞，酚酞不变红色，说明水不能使无色酚酞变红色。向滴有酚酞

的水中滴入氨水，酚酞变红色，这有力证明氨水能使酚酞变红色;实验1是实验2的铺垫，实验2中，用大烧杯将A、 B两烧杯罩在一起，B中的溶液不变红色，A中的溶液变红色，说明A烧杯中“有氨水”存在，这是因为B中浓氨水中的氨分子运动到了A烧杯中，形成氨水的缘故。

分子之间有一定的间隔，为了验证分子间存在一定的间隔这一特性，我们设计了如下实验探究活动[5]。

[实验探究3]取两支大小相同的医用注射器，将栓塞向外拉，分别吸入等体积的空气和水，用手指顶住注射器末端的小孔，将栓塞慢慢推入（如图4所示）。

实验证明： 吸入空气的一支注射器内的物质容易被压缩。而另一只盛有水的注射器内的物质则不易压缩，两物质都能被压缩，但压缩的难易程度不同，这有力证明： 分子之间有一定的间隔，

气体物质分子之间的间隔比液体物质分子之间的间隔大得多，因而气体容易被压缩。

课堂上，有的学生错误地认为气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在一定的间隔，而液体和固体很难被压缩则错误地理解为液体和固体分子之间没有间隔。其实，液态和固态水分子之间同样有间隔，它们之所以很难压缩是因为分子间隔很小，且分子之间存在斥力的缘故。

5  提炼撰写文本，归纳微粒特征，建构“微粒观”

在学习了“运动的水分子”后，为了突出教学重点，促进学生对知识的内化，教师让学生根据想象，撰写一篇“水分子的自述”的短文，引導学生用语言把心目中的分子描绘出来，让化学课堂更具诗情画意，体现文学味。某同学撰写的短文如下：

大家好！我是一个水分子。虽然我的学名叫水分子，但人们通常都称我“小小”。因为我在人们的眼里实在太小了，小得看不见、摸不着。我由两个氢原子和一个氧原子构成，平日里，我和一大群和我一模一样的兄弟姐妹们住在一个水滴里，在大家中间我们逛来逛去、悠闲自在，我们互相拥抱着、不离不弃、团结一致。温度升高时，我们会感到焦躁不安、情绪崩溃，于是我们挣脱各自的束缚，借助吸收的能量，飞向遥远的天空。我们的家不见了，水滴消失了;我们越跑越远，空气中的温度越来越低，好冷好冷啊，孤单无助的我们，都想回到自己的家，于是我们便不约而同地从四面八方赶回了家、重新聚在一起，回到了这个大家庭里，在这里我们要么紧紧相抱在某一位置振动，要么在同伴之间自由“穿梭”。

外界条件不同，我的变化也不同，加热或降温，发生的是物理变化，我们本身的大小、质量不会变化，变化的只是我们兄弟姐妹们之间的距离、排列方式和运动速率;当受到直流电击的时候，发生的则是化学变化，构成我的氢原子和氧原子便悻悻而去了，它们两两重新进行组合，组成新的分子——氢分子和氧分子，大量氢分子和大量氧分子便重新组成了新物质——氢气和氧气。

这就是我一个小小水分子的世界，从外表看起来我们很平凡，但却蕴藏着无数的知识和奥秘等待大家去发现。

6  绘制微粒模型，感知微粒特性，建构“微粒观”

微观粒子看不见、摸不着，课堂教学中我们给想象插上翅膀，让学生尝试绘制微粒模型，来感知微观粒子在他们心目中的“模样”，从而建构物质的微粒观。

6.1  绘制微粒模型，感知微粒的构成[6]

“见著知微，见微知著”是化学常用的思维方法。课堂上教师让学生画一杯水。多数学生给出如图5（甲）所示的答案。

其实，每一种分子都有自己的“模样”。根据精确的实验测定，每个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的，因此水可以用符号表示为H2O，水分子中两个氢原子与一个氧原子不是在同一直线上，而是它们之间形成一定的夹角。大家画出的水中，看不出水分子的模样。学生根据教师的提示，再次修改并尝试画出水分子的模型[如图5（乙）所示]。根据每个水分子的模型，学生再次进行修改，重新画出了一杯水[如图5（丙）所示]。

6.2  绘制微粒模型，感悟微粒的特性

分子之间存在一定的间隔。为了帮助学生感悟分子间隔的存在。教师提出了如下问题： 水的汽化是大家所熟悉的一种现象，提起压在容器中水面上方的活塞，容器中的水发生汽化（如图6所

示），水汽化后在相同空间内粒子是如何分布的呢[7]？请你动手画一画。

水的汽化属于物理变化，该变化过程中水分子的间隔变大了，因此在相同空间内水分子的数量会减少，在教师的指导下，学生画出了如图7所示答案。

6.3  绘制微粒模型，感受微粒的变化

水通入直流电后可产生氢气和氧气，这一变化属于化学变化，化学变化中分子是如何变化的呢？请你发挥想象画出水分解产生氢气和氧气的微观示意图。

水在直流电的作用下，水分子分解为氢原子和氧原子，氢原子和氧原子重新组合为氢分子和氧分子，大量氢分子结合成氢气，大量氧分子结合成氧气。依据此线索，学生画出了水分子分解的微观示意图（如图8所示）。

透过画水活动，学生不仅知道了水分子的“模样”，而且进一步明晰了水分子的结构，水分子可以构成水，在物理变化中水分子不变，在化学变化中水分子发生了变化。

7  利用角色扮演，体悟微粒特性，建构“微粒观”

学习物质的微观结构时，学生往往缺乏这方面的感性认识，难以想象，不易理解。此时我们可以采用让学生通过表演问题情境的方法，使问题得以解决。

如在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，教师带领学生做游戏，用人群的状态类比物体在固态、液态和气态三种不同状态下的情形（如图9所示）。

甲图表示固态时分子的排列状态，分子有序排列;乙图表示液态时，分子无序排列;丙图表示气态时，分子间隔增大，布满整个空间。这样的处理，化抽象为具体，恰到好处地帮助学生解决了对微粒间存在一定的间隔这一抽象问题的认识。

8  借助信息技术，化抽象为直观，建构“微粒观”

从微观角度认识化学反应，能够使我们更加清晰地认识化学反应的本质，更有利于我们“见著知微”。教学中我们可以利用计算机模拟微观粒子的变化过程，化无形为有形，化抽象为具体，把学生带进了一个图、文、声、像并茂的“动画”新天地，实现反应过程的可视化，帮助学生建构微粒观。

学习质量守恒定律时，教师加热固体氧化汞，學生观察到红色的固体逐渐消失，试管中产生闪亮的小球，将带火星的小木条伸入试管，木条复燃，说明有氧气产生。学生观察到的这些宏观现象中，闪亮的小球和能使带火星小木条复燃的氧气是如何形成的？氧化汞分解的微观过程究竟是怎样的呢？此时，教师播放氧化汞分解的微观过程，引领学生走进神奇的微观世界，破解氧气和汞的产生之谜。

加热红色的氧化汞时，氧化汞分子会分解为汞原子和氧原子，每两个氧原子结合成1个氧分子，大量氧分子聚集成氧气;大量汞原子聚集在一起形成金属汞。整个化学反应前后氧原子、汞原子的大小、数目、种类均没有发生变化，只是发生了原子的重新组合（如图10所示）。通过这样的学习，学生既认识到了化学反应的实质，又为质量守恒定律的学习奠定了基础。

教学实践证明，微粒观的形成和建构不是一朝一夕能完成的。必须有一个循序渐进的过程。要经过由从宏观到微观、由现象到本质、由感性认识到理性思维的不断发展和完善的螺旋上升的过程。教师只有采取多样化的教学方法和手段，才能引领学生建构宏观与微观相联系的化学独特的思维方式，才能帮助学生有序地建构微粒观，促进学生微粒观的形成，让“看不见的世界也精彩”。

参考文献：

[1]江琳才， 钱扬义， 李开祥. 义务教育课程标准实验教科书·化学[M]. 广州： 广东教育出版社， 2012.

[2][4][5]王祖浩. 义务教育课程标准实验教科书·化学[M]. 上海： 上海教育出版社， 2001.

[3]王荣桥. “元素”教学活动设计[J]. 化学教育， 2016， 37（17）： 14～19.

[6][7]王荣桥. 画水——促进学生微粒观建构的有效方式[J]. 化学教学， 2017， （10）： 26～28.