基于实验生活化的微观粒子学习

张敏

【摘要】通过宏观素材搭建原子实物模型、拆分原子模型、重组原子模型等学习活动。用生活化物件和活动，化学、教为感知，化抽象为具体，化枯燥为有趣。培养学生用生活中的物品和活动对微粒构建模型的化学学科素养，促进学生对物质构成奥秘的有效学习。

【关键词】微观粒子;化学实验生活化;宏微结合;微粒宏观化;实物模拟模型

原子结构的学习，可以说是初三学生对化学的认知，从宏观跨越到微观的第一道门。要想推开这道门，宏微结合、实验、形象有趣等都是必不可少的助力。我们不可能在现阶段利用高科技技术直接观察原子，也不可能直接做以原子相关的肉眼可见的实验，所以，宏微结合是认识微粒最直接的方式。利用生活中的物品将微粒宏观化、生活化;将微观现象或规律，用生活中的语言、现象或生活中的操作活动等，实现微观实验“实验生活化”，这是解决目前微观问题的简单、有效的策略。而且“实验生活化”，不仅是帮助学生了解、理解知识，可以说是从抽象的微粒学习中获取学习乐趣，迈过学习化学第一道坎的有效途径。

一、“看见”微粒，以素材为引，宏观物品做对照，将微观粒子建立起类似宏观物质般的印象

好的教学素材，不仅可以导入课题，更是能够引起学生对知识强烈的认知欲、探究欲。而且微粒本身肉眼不可见，它的结构，它所引起的现象等等，都是不可视的。所以，通过素材，让学生仿佛“看见”微粒的存在，但它确实又是看不见、摸不着，且无时无刻不影响着我们，激发学生对微粒探究的兴趣。原子也是一种肉眼不可见的微粒，还要对其结构进行认识了解，建立原子结构的模型，这对于初学化学的学生来说，无疑是一种极大的挑战，对于教师来讲也是一个挑战。因此，笔者首先以我国第一颗原子弹爆炸的视频为素材，引入原子，引起学生对原子爆炸威力的感慨，当学生还没完全从这强烈震撼中苏醒，告知学生现阶段我们不可能从事这种高科技，但是我们可以为将来打基础，我们要了解原子，首先要了解原子的结构。紧接着播放科学家们对原子结构模型的探究历程：

引发学生对原子结构的探知欲以及对“科学精神与社会责任”的思考。再通过“卢瑟福α粒子轰击金箔实验”的视频，初步了解原子内部结构特点，培养学生对“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的认知。在这些素材的视觉冲击下，学生对原子这种微粒的存在有了一定的强化，对原子的结构也有了初步的认识。不过这些都是以视频为主，还不足以引起真正的共鸣。接着再拿出一个乒乓球，告诉学生，假设将一个原子比作一个乒乓球，就相当于一个乒乓球跟地球相比。学生对原子很小，但是却客观存在的印象就会比较深刻。这时，再将原子核与原子作比较，如果把原子比作一个体育场，那么，原子核只相当于体育场中的一只蚂蚁。通过形象的比喻，构建原子很小，原子核相对于原子更小，原子核所占空间很小的原子结构初步模型。当下次再提到乒乓球等物品的时候，学生就会想到原子，这样微观粒子就和宏观物质建立起关系，印象深刻。

二、“构建”微粒，探寻规律，以生活中的物品、现象、小动手活动，将肉眼不可见微粒、现象或规律“可视化”，化抽象为形象

微观粒子不可见，其内部结构更是不可见，如果对其内部结构的描述仅靠语言描述，或者辅助一些动画进行语言描述，可能都会显得苍白，学生也可能是过眼云烟。如果能够借助生活中的用品和操作，让学生一步一步进行探索，逐步建立起模型，这样就是学生通过自己获取的知识，比起靠老师的“告知”而获取的信息或知识，更容易内化吸收。关于原子的结构，通过与宏观物质对照，学生们已经建立起原子很小，原子核相对于原子更小，原子核位于原子中心，但所占空间很小的原子结构初步模型。结合物理知识可知，原子核由质子和中子构成，核外电子绕着原子核做高速运转。电子在这个空间里是按照一定的轨道运动还是杂乱无序的运动呢？如果提出问题后，以某种原子为例，播放电子运动模拟动画图，可能对学生的思维起不到碰撞的作用。但是，如果用生活中的物品和简单操作，让学生自己来模拟原子结构，逐步进行完善，体现出建模的过程，效果可能更好。所以，以不同颜色的黏土、铁丝，要求学生结合课本53页的表格3-1，从氢原子、氧原子、钠原子、氯原子四种原子中选择一种原子，每个同学做出一个原子实物模拟模型。（注：绿色黏土——用于制作电子模型，红色黏土——用于制作质子模型，橙色黏土——用于制作中子模型）。做完模型之后，小组同学之间互相对比，找出相同与不同之处。在此过程中，同学们会对原子的核外电子排布提出一系列的问题。如果此时直接告诉学生核外电子的排布规律，可能会比较苍白。而且电子的排布规律相对于初学化学的学生来说是比复杂难理解的，不过好在初中阶段一般只要求学生们了解1-18号元素的原子核外电子排布规律，所以，借助生活中的大合影队形排列提出电子合影，将1-18号的元素的核外电子排布规律融合在电子合影规则中进行讲解，生活化的现象和语言，更能引起学生探究的热情。然后拿出按照核外电子排布规律设计出的核外电子排布規律的磁性模板（如图1），以小磁铁代表电子，在模板上分别排出氢原子、氧原子、钠原子、氯原子的核外电子排布。完善了核外电子排布，接着让学生再次利用黏土、铁丝来制作氢原子、氧原子、钠原子、氯原子的结构实物模拟模型。原子实物模拟模型出来了，再次提出问题，模仿物理中力的示意图，再结合原子实物模型，在纸上画出原子的结构示意图，然后小组同学讨论，得出一个方案。最后根据学生们的思维碰撞，教师的引导，得出从原子结构的实物模拟模型到原子结构示意图的蜕变（以Na原子为例，见图2）。通过生活中

常见的黏土、铁丝，大合影排队，学生的简单动手，完成了对原子结构的建模过程，将肉眼不可见的微粒、枯燥的核外电子排布规律生动形象地刻画在学生心中。

化学实验生活化，借助于生活中实物，将肉眼不可见的微粒可视化;借助于生活中的现象、生活中的简单动手，将微粒中涉及的一些规律或者肉眼不可见的实验，进行实物模拟，将之可视化、形象化。可以说，化学实验生活化解决了微观粒子不可见、枯燥等一系列的问题.

参考文献：

[1]毕毕林，卢巍.义务教育课程标准实验教科书化学（八年级全一册）[M].山东教育出版社，2017：36.