培养学生微粒观的初中化学模型教学策略研究

王晓斌

[摘   要]培养学生微粒观是初中化学教学的主要任务之一，对促进学生形成化学基本观念起关键作用。初中化学教学中可利用化学模型将抽象的微观知识形象化、直观化，帮助学生建立起对宏观物质的微粒性认识，形成对物质性质及其变化的微观认识，以此培养学生的微粒观。

[关键词]微粒观;化学基本观念;化学模型

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）02-0073-02

《义务教育化学课程标准（2011年版）》明确提出“引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念”。学生能否初步形成化学的基本观念，应该成为初中化学教学的第一目标[1]。

化学基本观念是指学生通过学习化学获得对化学的总观性认识，以及主动将化学思想方法运用到实践中去的思维意识。初中化学的基本观念主要有分类观、变化观、元素观、微粒观、化学价值观等[2]，微粒观的建构是其中的重点与难点之一。初中化学培养学生的微粒观，能促进学生掌握宏观事实与微观本质的联系，促进学生接受和运用化学用语，深层次理解微观世界。初中化学微粒观主要包括：宏观物质是由分子、原子、离子等微观粒子构成的;微粒的体积和质量都很小，微粒在不断地运动，微粒间存在间隔，微粒的运动和间隔会随着外界条件的改变发生变化;微粒间存在相互作用，物质发生物理变化时分子种类不变，发生化学变化时，分子会发生变化，而原子保持不变;等等[3]。因此，培养学生的微粒观是初中化学教学的主要任务之一。

初中生较难理解抽象的微观知识，为此教师需要优化教学策略。笔者认为模型教学策略是初中化学培养学生微粒观的有效教学策略之一。化学模型是基于对化学事实的大量感性认识，以理想化的思维方法对化学事实进行近似、形象和整体的描述，以揭示其中的本质和规律[4]。教学中教师利用化学模型将抽象的微观知识变得形象、直观，激发学生的学习兴趣，促进学生掌握宏观事实与微观本质的联系，使学生逐步体会到物质性质及其变化的微观内涵，帮助学生建构微粒观，培养化学学科核心素养。

一、建构物质类比模型

物质类比模型是对原型加工、抽象、简化而制成的实物，如分子比例模型、球棍模型、卡片模型、磁性卡纸模型、橡皮泥模型等。原子、分子、离子等微粒质量和体积都很小，看不见，摸不着，学生若只靠想象来认识微粒难度较大。教学中如果教师能充分利用直观的物质类比模型，引导学生通过模型认识分子、原子的存在、结构和变化，就可以使抽象的知识形象化、直观化，消除学生的学习障碍，提高学生学习的主动性和积极性，帮助学生逐步熟悉微观粒子的特点。

1.观察、组装、拆分模型，认识分子与原子的关系

教师展示各种各样的分子模型（如氢分子、水分子、过氧化氢分子、氨分子、二氧化碳分子等的模型），再让学生动手用原子模型组装出各种分子，这样就能让学生认识到分子是由原子构成的，有些分子由同种原子构成，有些分子由不同种原子构成。如通过对比氧分子与二氧化碳分子的模型，能帮助学生把握二氧化碳分子中并不存在氧分子等易错点。学生积极参与，亲身体验，小组之间合作交流，在“玩转微观世界”活动中形成了对微观粒子的直观认识。

2.移动、拆分、组装模型，认识变化的微观本质

教学中教师可利用物质类比模型模擬物理变化、化学变化中的微粒变化情况。如在认识水的三态变化、分析探究过氧化氢和氧化汞的分解过程的教学活动中，通过移动、拆分、组装微粒模型让课堂变得生动活泼，学生通过类似“小球变身”的活动清晰地认识到微粒间是存在相互作用的、微粒的变化是有一定规律的，在活动中能比较直观地认识到物理变化和化学变化的微观本质。

物质类比模型还有许多应用价值，如通过展示不同时期的原子结构模型，让学生了解科学家探索原子结构的心路历程，培养敢于质疑、勇于探索的科学品质;通过展示金刚石、石墨、碳60的微粒模型，帮助学生进一步建构“结构决定性质”的化学观念;等等。学生在有趣的“模型世界”里“操控”微粒，快乐地发掘微观与宏观的联系，也在不断地建构自己的微粒观。这样的学习不再是抽象、枯燥的，而是直观、生动的。但也要让学生知道模型只是对微粒的一种直观的、形象化的体现，并不能代替微粒本身。另外，模型具有局限性，如不能体现原子的结构特点、化学反应中的电子得失等。

二、建构图像与符号模型

图像模型是利用二维或三维坐标系中的图像来形象地展示化学思维的模型，如结构示意图、微观模型图、微观示意图、溶解度曲线、各类变化坐标图、工业流程图等。符号模型是将字母、数字、符号按照特定的方式组合，反映物质的组成、结构、性质和变化规律，如元素符号、离子符号、化学式、化合价、化学反应符号表达式、化学反应方程式（高中还有电子式、结构式、结构简式、物质的量相关公式、离子方程式、热化学方程式、电极反应式、化学平衡常数公式）等[5]。化学图像模型与符号模型是联系宏观和微观的桥梁，可将大量繁杂的化学知识进行概括简化，建立完整的网络结构，有利于储存知识，降低记忆难度，建构知识体系。

1.图像模型与符号模型相结合，帮助学生梳理、理解和记忆微观知识

结合微观示意图和化学式，能促进学生理解与掌握微观结构。如在学习水的化学式H2O时，让学生观察水分子的微观模型图，了解水分子中氢、氧原子的个数比及结合方式，学生更易于掌握化学式的书写规律并理解、记牢化学式。同时，图像模型与符号模型相结合应用还有利于学生理解物质的变化。如让学生观察水蒸发和水电解的微观示意图及表达式，并进行分析比较，可以清晰地辨识两种变化。图像模型与符号模型相结合，能促进学生对微粒间的相互作用的理解，有助于学生对化学概念和化学用语的内化和记忆。

2.图像模型与符号模型相结合，搭建宏观与微观的桥梁，培养学生“宏微结合”的化学思维

图像模型与符号模型相结合有助于学生理解化学反应的实质。如让学生将宏观的实验现象“氢氧化钠溶液（含酚酞）中滴加盐酸溶液红色消失”、教材中氢氧化钠与盐酸反应示意图中微观粒子的变化“溶液中的氢离子和氢氧根离子结合成水分子”及离子方程式“H++OH-=H2O”联系起来理解中和反应的实质，再将这种方法应用到其他复分解反应中，有助于学生理解复分解反应的条件，进一步认识并掌握酸、碱、盐之间的反应规律，从而搭建起宏观与微观的桥梁，培养“宏微结合”的化学思维。

学生通过分析图表的信息，用恰当的语言和化学符号表达出来，不仅收获了化学知识，还提升了观察能力、分析图表能力和语言表达能力。可见，让学生学会识图、画图、利用图像并结合符号模型来理解物质变化的内涵，能让学生对微观世界的模糊认识逐渐清晰化，更好地理解宏观现象，促进微粒观的建构。

三、建构多媒体动画模型

多媒体动画模型是通过多媒体制作模拟物质变化过程的模型，它再现了物质变化的完整过程，有利于分析、演绎、解释变化的内涵并揭示其本质。多媒体动画模型将微粒的结构、运动、变化特点，用立体的、动态的方式直接展现出来，使抽象的知识直观化，化无形为有形，建构起有形的微粒世界。

通过展示多媒体动画模型，让学生清晰地观察到微粒的运动和变化特点，有助于学生理解和解释各种宏观现象及实验原理。如浓氨水挥发、水蒸发、品红扩散、蔗糖溶解、氯化钠溶解时的粒子运动及粒子间间隔的变化，氯化钠的形成过程中原子最外层电子的得失及离子的形成，氢气与氯气反应中分子和原子的变化，酸碱盐溶液的导电原理，复分解反应中离子的变化，等等。在信息化高速发展的今天，多媒体辅助教学已经很普遍，课堂上采用图文并茂、声色兼具的多媒体动画能使课堂气氛更加活跃、更加开放，也能加深学生对微粒知识的认识和消化，有助于学生更好地建构微粒观。但在使用多媒体动画模型的过程中，必须让学生意识到模型终究是模型，模拟过程不代表真实的过程，它只是对微观事物及其变化的一种直观的、形象化的描述，并不能代表微观事物本身及其发生的实际变化。

从多姿多彩的宏观世界进入神奇多变的微观世界，科学家们经历了千难万阻，初中生微粒观的建构也不能一蹴而就。因此，教师在教学中要耐心地引导学生认识微观粒子，让学生充分地体验、感受微观粒子的特点，学会用微粒的观点去解释宏观事实，逐步培养“宏微结合”的化学思维，主动建构微粒观。利用化学模型培养学生微粒观的教学，就是教师在教学中结合各种化学模型创设情境，化抽象为直观、化繁杂为简约，让学生在观察模型、拼装模型、画模型、描述表达模型、拓展应用模型等活动中积极体验微观粒子的存在与变化特点，积极思考宏观现象与微观作用，主动领悟化学知识中蕴含的思想和方法，不断实践应用、归纳总结，促进知识转化为观念，逐步建构微粒观。

[参考文献]

[1]  宋心琦，胡美玲.对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J].化学教育，2001（9）：9-13.

[2]  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.

[3]  毕华林，杜明成.初中化学教科书中微粒观的构建及其教学策略[J].山东教育，2012（Z2）：90-92.

[4]  陈文婷，王祖浩.化学教师对模型的认识和应用研究[D].上海：华东师范大学，2008.

[5]  李鹏鸽，龚文慧，秦蕊，等.模型认知素养及其在化学概念教学中的落实[J].教學与管理，2018（4）：64-66.

（责任编辑 罗   艳）