基于發(fā)展學生探析微觀能力的教學

基于發(fā)展學生探析微觀能力的教學基于開展學生探析微觀能力的教學

文章編號：1005《C6629〔2022〕5《C0021《C03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

既然化學是在原子、分子水平上研究物質的科學，便注定了化學的學習絕不能止步于宏觀現象，而應能睹著知微，洞悉本質。因此在教學中，引導《W生根據宏觀現象探究其微觀本質顯得尤為必要。不過在教學中會發(fā)現，這個過程常常會消耗大量的時間，并且在短時間內難以取得明顯功效。于是很多的課堂教學便將其逐漸壓縮、弱化甚至完全取消了，因為在很多人看來，與其將時間花在這，還不如多做幾道題目。而事實上，這個探究微觀的過程實在是課堂教學中學生能力提升、素質修養(yǎng)不可或缺的局部。本文從探析微觀能力的重要性出發(fā)，提出一些有助于提升學生探析微觀能力的教學辦法。

1探析微觀有利于學生素養(yǎng)的開展

宏觀物質充斥了我們的現實生活，這是人們認識世界的起點。大自然中形形色色的物質，撲朔迷離的變化總吸引著人類的眼睛。通過漫長的時間，人類慢慢熟悉了它們的特性，掌握了其中的局部規(guī)律，并逐漸建立起了各種各樣的微觀模型來對這些特性和規(guī)律進行詮釋。這個過程就是探析微觀的過程，科學上很多的大匠巨擘以此取得了巨大的成功。比方凱庫勒根據苯的組成和理化性質推測苯的結構模型來解釋苯的宏觀性質；貝采里烏斯發(fā)現酒石酸和葡萄酸、雷酸銀和氰酸銀、尿素和氰酸銨具有相同的組成卻具有不同的性質，提出了同分異構體的概念[1]等等。

引導學生察看宏觀物質和現象，不僅有助于培養(yǎng)學生親近自然、親近宏觀物質的情感，而且在探析微觀經歷中，還能有效提升學生的察看能力、歸納能力、抽象思維能力和創(chuàng)新能力的開展。這些能力是學生終身開展所需要的素養(yǎng)[2]、且適用于多種專業(yè)、職業(yè)，對學生來說，具有普遍的、長遠的意義。

2開展學生探析微觀能力的教學策略

2.1引導全面、客觀地察看宏觀現象

察看是研究的開始，引導學生察看生活中的各種現象和變化，總能為化學課堂教學增色，并有效提高學生化學學習的興趣。察看實驗現象更是化學學習的重要環(huán)節(jié)。目前的化學教學，常將“察看要具有目的性〞異化成選擇性察看、片面的察看。總是引導學生察看與課堂教學目的直接相關的一局部，其余被一概略去。如鎂帶的焚燒只關注發(fā)出耀眼的強光、生成白色的固體，對裊裊升起的白煙、生成的白色固體上有鵝黃色物質視而不見；金屬鈉在空氣中焚燒，只察看到黃色的火焰、淡黃色固體，卻對生成物中夾雜有很多白色固體避而不談等，于是內涵豐盛的實驗，很多便被flash動畫演示所庖代了！

在化學實驗教學中，其實并不應該規(guī)定主要現象和次要現象，只要學生對某個現象存疑或有利于學生思維的開展的，則它就是主要現象。對于現象察看的恰當做法是：讓學生“保持純潔〞的頭腦[3]，不受外來的暗示，全面記錄所察看到的各種現象，再對各種現象進行思考和分析[4]。比方上述鎂帶的焚燒，產生白煙的現象可以提出如下問題讓學生思考：白煙的主要成分可能是什么？氧化鎂的密度為3.58g《cm-3，是鋼鐵的一半，可為什么白煙還會裊裊回升？在課堂主要內容完成后，對這個“次要現象〞作深入探討，就會讓學生對鎂焚燒放熱、熱空氣回升、氧化鎂熔點高，這種條件難以形成大的顆粒，只能形成很細小的粉末等有深刻的理解和體驗。通過對實驗現象全面的思考和分析，該實驗就會變得飽滿而有血有肉。從上述討論中也可以發(fā)現，動畫演示是不能代替真正的化學實驗的。

2.2增強探究微觀本質的意識

就化學學科而言，各種宏觀性質或現象背后，總有可以追溯的微觀本質。但教學實踐發(fā)現，即使到了高三，也很少有學生主動對所學到各種性質作微觀上的思考，探析微觀的意識非常薄弱。比方閱讀堿金屬的密度表：

大多數學生總結出“堿金屬的密度會隨著原子序數的增大而增大〞的規(guī)律就滿足了，細心一點的會發(fā)現鉀密度反常的現象。但鮮有人會思考：密度增大的原因是什么？為什么鉀的密度會反常？有利和不利于鈉密度增大的因素各是什么？金屬鍵的強弱對密度有沒有影響？如何通過計算進行驗證等。

這就要求教師在教學中，不能跟著教材亦步亦趨，而要大膽突破教材，努力引導學生對教材中的各種宏觀的性質和現象進行微觀探析，特別在高三年級一輪復習階段尤為如此，努力增加學生微觀探析的頻率；讓學生在微觀探析的結果中找到確定性，從而增強探析微觀的自信和意識。

2.3加強對微觀知識的理解和應用

中學化學中微觀結構的知識波及面很廣，從構成物質的微粒到微粒間的相互作用，從原子的核外電子排布到分子的空間結構等等，蜻蜓點水式地涵蓋了近現代化學微觀領域研究的大多數內容。但這些內容從教材到練習甚至課堂教學，不期然地都出現了“一把鑰匙開一把鎖〞的局面，即理論和性質，形成了一一對應關系。

示例：如果讓學生比擬NaF和NaCl的熔點，那么會得到一個令人稱心的答復：氟離子半徑小于氯離子，因而NaF的晶格能大于NaCl的晶格能，所以NaF的熔點大于NaCl的熔點。如果將問題變?yōu)椋撼叵翹aCl的溶解度為36.6g，而NaF的溶解度僅為4.17g，表明可能的原因。很難有學生從晶格能的角度加以表明，似乎在學生的頭腦中，晶格能的概念是針對離子化合物的熔點量身定做的。微觀知識的應用方式極為僵化，不足靈活性。

其實微觀結構的知識常常具有普遍存在的意義，應用僵化，是不能充沛理解概念的標志。教學中需要不斷地思考，挖掘，在更廣泛的情境中使用相同的微觀知識，以訓練學生使用知識的靈活性。比方極性與非極性分子的知識，可以用于比擬物質的溶解性大小，熔沸點上下，還可以用于表明不同類型的分子對氣體摩爾體積、對密度的影響；原子半徑大小的知識不僅可以用于化學鍵強弱的判斷，還可以用于表明分子間作用力的大小、表明為什么一氧化碳分子配體的時候總是碳原子做配位原子、表明鹵化銀溶解性的遞變規(guī)律等等。2.4豐盛學生的宏觀體驗

雖說微觀粒子之間的相互作用和運動規(guī)律與宏觀事物常有云泥之別，然而人們建立微觀模型時，卻總是以宏觀事物為根底的。筆者在教學中發(fā)現，學生探析微觀能力的缺乏，很大程度上對宏觀物質的作用方式和運動規(guī)律體驗不夠深刻。就連一些最根本的模型，學生可能不能夠敘述出來，理解也不是很真切的。

簡單地如理解金屬鈉的微觀結構及熔化和結晶過程，也存在很多的《《題：大量微粒因為彼此之間存在相互作用力而堆積在一起、這些粒子發(fā)生相對滑動依然還能粘聚在一起到底是什么情形？溫度變化對微觀結構有什么影響？為什么運動速度加快，粒子之間作用力就會被克服？作用力被克服后粒子由聚合變?yōu)榉稚?，微粒運動速度減慢后，粒子又重新堆積可能是什么情形？如果有直觀的、與之類似的宏觀體驗對學生理解這個過程無疑是有益的。

對如何讓學生理解物質微觀粒子的種種運動規(guī)律，早些年筆者也曾為之困擾。后來參觀老家的全國拋丸機生產基地，從中獲得了啟發(fā)：用宏觀的大小不同的各種被磁化的鋼丸做道具，通過它們的運動規(guī)律來加強學生的體驗，促進他們的理解。比方上述過程的理解：〔1〕察看一團吸附在一起的鋼丸，感受粒子之間的作用力；〔2〕用力擠壓這團鋼丸，使其中的鋼丸發(fā)生相對滑動；〔3〕將這團鋼丸放在一只透明的密閉塑料盒中，由慢到快晃動塑料盒，直到這些鋼丸完全散開；〔4〕速度減慢，直至鋼丸重新堆積到一起。

通過這個方式，學生很好地理解了鈉的結構和熔化、重新結晶的過程。在中學化學中，強酸制弱酸、物質的電離、萃取、離子化合物導電等知識，都可通過磁化鋼丸設計模擬實驗來理解。當然宏觀現象可以用作微觀結構暗示的還很多，只要教師不斷地收集、思考，恰如其分地應用，必然對開展學生的探析微觀的能力大有裨益。

2.5經歷探究微觀的過程

素養(yǎng)與人的成長經歷密切相關，雖說個體即使有了一定的學習經歷，也不一定會形成某種素養(yǎng)，但沒有一定時間的相應經歷，那么很難形成相關素養(yǎng)[5]。探析，是根據宏觀現象，結合已有的知識經驗，通過相似或相關聯想、查閱資料、探究分析、形成微觀模型的過程。學生只有全身心地投入其中，并通過較長時間的“孵化〞，才能算是經歷了探析微觀的過程。但在很多的課堂教學中，這個過程被壓縮漸而以至于萎縮了。

比方質量守恒定律的教學，通過多種實驗的察看，學生體驗并歸納出了“化學反饋前后，反饋物的總質量等于生成物的總質量〞的結論。接下來的教學環(huán)節(jié)本該是進入探析其微觀本質的過程，然而實際課堂教學卻是進入了“反饋前后總質量不變〞這一結論的大量練習中。等訓練結束，課堂時間所剩無幾，而引導學生思考、猜想、分析等過程完全被無視了。很多教師此時總是很直白地展示出水分解的微觀示意圖，然后告知學生――因為化學反饋前后，原子的種類、數目、質量不變，因此質量守恒。既沒有引導，也沒有啟發(fā)，更沒有學生獨立的思考分析，探析微觀其實并沒有真正