基于宏觀辨識與微觀探析的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計

化學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及在不同條件下的變化和應(yīng)用?；瘜W(xué)研究的特征是從微觀層次認(rèn)識物質(zhì)，以符號形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，化學(xué)知識在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，化學(xué)學(xué)科越來越受到重視，化學(xué)知識對于科學(xué)文化傳承和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)具有重要的意義。化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是新時期學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的必備素養(yǎng)，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。宏觀辨識與微觀探析是一項重要的核心素養(yǎng)，可為學(xué)生提供解物質(zhì)世界的不同層次和角度。培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)，需要教師緊密結(jié)合這一素養(yǎng)內(nèi)涵進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，實施教學(xué)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、作業(yè)設(shè)計、教學(xué)評價環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)。一、宏觀辨識與微觀探析的內(nèi)涵《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標(biāo)”）將宏觀辨識與微觀探析解釋為：能從不同層次認(rèn)識物質(zhì)的多樣性，對物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確分類；能從元素和原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念；能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析、解決實際問題。宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)要求學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法。宏觀辨識簡單來說就是描述可觀察到的現(xiàn)象，如，能觀察到通入二氧化碳的澄清石灰有何變化；微觀探析是用微粒來解釋化學(xué)變化的本質(zhì)，如為何鐵與稀鹽酸反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生。宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)中還包括對化學(xué)符號的運用，學(xué)生能用化學(xué)式和化學(xué)方程式來表征化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。因此，針對學(xué)生宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要從宏觀、微觀、符號這三種水平上進(jìn)行。教學(xué)需要通過觀察、實驗等手段獲取物質(zhì)及其變化的宏觀事實，并基于微觀模型進(jìn)行分析與解釋宏觀事實；基于物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、微粒群成等方面對物質(zhì)可能具有的性質(zhì)或在特定條件下發(fā)生的變化進(jìn)行推演與假設(shè)，在宏觀層面進(jìn)行驗證，最后運用獨有的化學(xué)符號對物質(zhì)及其變化進(jìn)行表達(dá)。二、基于宏觀辨識與微觀探析的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計（一）教學(xué)目標(biāo)設(shè)計教學(xué)設(shè)計的首要環(huán)節(jié)便是設(shè)計教學(xué)目標(biāo)，教師需要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計教學(xué)策略，選擇教學(xué)方法，組織教學(xué)活動。教師應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析，明確教學(xué)重點和難點，制定教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定需要考慮到學(xué)生的實際情況，以便更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教學(xué)目標(biāo)應(yīng)具備可操作性，明確具體的指標(biāo)，以切實指導(dǎo)教學(xué)過程的實施。課標(biāo)針對宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)提出了化學(xué)課程目標(biāo)：學(xué)生能夠通過觀察辨識一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化的宏觀現(xiàn)象，初步掌握物質(zhì)及變化的分類方法，能運用符號表征物質(zhì)及其變化；能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的概念；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和發(fā)生的變化，并能解釋其原因。以人教版高一化學(xué)必修第一冊第二章第一節(jié)中的《碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)》為例，教學(xué)目標(biāo)便可設(shè)定為：掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質(zhì)，如顏色、形狀、密度等；了解碳酸鈉和碳酸氫鈉在水中的溶解性以及與酸的反應(yīng)情況；掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的穩(wěn)定性及其受熱分解產(chǎn)物；理解碳酸鈉和碳酸氫鈉的結(jié)構(gòu)特點，如離子鍵、共價鍵以及化學(xué)鍵的形成過程；了解碳酸根離子和碳酸氫根離子的結(jié)構(gòu)特征及其性質(zhì)差異；會用化學(xué)符號表示碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)反應(yīng)過程。這樣的教學(xué)目標(biāo)可以引導(dǎo)學(xué)生通過觀察了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的宏觀性質(zhì)，理解化學(xué)反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象。通過理論學(xué)習(xí)和實驗驗證從微觀結(jié)構(gòu)層面理解碳酸鈉和碳酸氫鈉的結(jié)構(gòu)特點。（二）教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)設(shè)計的核心環(huán)節(jié)便是教學(xué)過程的設(shè)計。通過設(shè)計教學(xué)過程，教師能夠有序地組織教學(xué)內(nèi)容，確保內(nèi)容的連貫性和完整性。教學(xué)過程設(shè)計包括教學(xué)資源的準(zhǔn)備、教學(xué)方法應(yīng)用方面。1.教學(xué)資源準(zhǔn)備，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容教學(xué)資源準(zhǔn)備是教學(xué)過程中的重要一環(huán)，幫助教師更好地開展教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以人教版高一化學(xué)必修第二冊第七章第一節(jié)《認(rèn)識有機(jī)化合物》中的甲烷教學(xué)為例，教師應(yīng)在課前準(zhǔn)備好化學(xué)實驗器材，如試管、燒杯、分液漏斗、導(dǎo)管等，以便進(jìn)行甲烷的物理性質(zhì)實驗和化學(xué)性質(zhì)實驗。高中化學(xué)概念繁多復(fù)雜，常常令學(xué)生望而生畏，傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往注重知識點的灌輸，忽略了學(xué)生對化學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)的深入理解，限制了其發(fā)展科學(xué)思維和探究能力的空間。教師應(yīng)制作多媒體課件，將甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用等內(nèi)容以圖文并茂的形式展示給學(xué)生，幫助學(xué)生更直觀地了解甲烷的相關(guān)知識，更好地理解和掌握知識。教師應(yīng)積極搜尋網(wǎng)絡(luò)資源，獲取更多與甲烷相關(guān)的知識和信息，用于在課上拓展學(xué)生的知識面，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。2.教學(xué)方法設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣教學(xué)方法直接影響到教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教學(xué)方法設(shè)計如下：（1）案例分析法針對宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師可采用案例分析法，通過真實生活中的場景或問題來幫助學(xué)生從宏觀角度理解化學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)而探究其中的微觀原理。以人教版高二化學(xué)選擇性必修1第三章第三節(jié)《鹽類的水解》為例，教師用多媒體展示食鹽（氯化鈉）水解，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀現(xiàn)象出發(fā)，探究水解過程。討論食鹽（氯化鈉）在水中的溶解，觀察水解后的溶液性質(zhì)，如pH值的變化、產(chǎn)生氫氧根離子等。通過案例引導(dǎo)學(xué)生探討水解現(xiàn)象背后的微觀原理，討論氯化鈉溶解時離子化的過程、氯離子和鈉離子在水中的行為、水分子和離子之間的相互作用。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面理解鹽類水解的化學(xué)方程式，比如氯化鈉水解為氫氧根離子和氯離子的方程式，并解釋方程式背后的微觀過程。學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，能夠從宏觀角度理解鹽類水解的過程，培養(yǎng)了對化學(xué)現(xiàn)象的理解和描述能力。通過討論氯化鈉溶解時離子化的過程，可引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面理解鹽類水解的化學(xué)方程式，理解化學(xué)反應(yīng)宏觀現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。（2）互動探討法通過課堂討論、小組活動等形式，學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下，共同探討化學(xué)現(xiàn)象背后的微觀解釋，并分享觀點。教師需先選擇探討的課題，選擇引人入勝、涉及實際生活的化學(xué)問題或現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的興趣和思考欲望。以人教版高一化學(xué)必修第二冊第八章第三節(jié)《環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)》為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論環(huán)境保護(hù)與化學(xué)之間的緊密聯(lián)系。例如，討論化學(xué)工業(yè)對環(huán)境造成的影響，引發(fā)學(xué)生思考如何通過綠色化學(xué)降低污染。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度分析化學(xué)現(xiàn)象，如化學(xué)鍵的斷裂和形成、化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理等，使學(xué)生了解化學(xué)物質(zhì)影響環(huán)境的原理。教師在學(xué)生討論后可以進(jìn)行總結(jié)和引導(dǎo)，提供正確的解答或者進(jìn)一步的思考，幫助學(xué)生完善對化學(xué)現(xiàn)象的理解。（3）觀察演示法觀察演示法，具體是指教師通過展示實物、直觀教具，進(jìn)行示范性的實驗或采取現(xiàn)代化視聽手段等，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會宏觀辨識。以甲烷教學(xué)為例，教師在課前準(zhǔn)備好多媒體演示課件，甲烷分子模型等。通過提問方式引導(dǎo)學(xué)生思考甲烷是什么，以及它在生活中的應(yīng)用，從而導(dǎo)入新課。教師可借助多媒體展示甲烷的實物，讓學(xué)生觀察甲烷的顏色、狀態(tài)、氣味等物理性質(zhì)；然后，通過甲烷分子的模型，向?qū)W生展示甲烷分子的結(jié)構(gòu)特征；最后，通過多媒體課件展示甲烷的化學(xué)反應(yīng)過程和分子結(jié)構(gòu)。結(jié)合觀察、演示的內(nèi)容，教師講解，引導(dǎo)學(xué)生討論，使學(xué)生更加直觀地了解甲烷這種有機(jī)化合物的性質(zhì)和特點，從而更好地掌握相關(guān)知識，培養(yǎng)了學(xué)生的宏觀辨識能力。同時，也可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力。（4）實驗探究法實驗探究法強(qiáng)調(diào)通過實驗讓學(xué)生自己去探索和發(fā)現(xiàn)知識，促使他們通過實際操作去理解和掌握相關(guān)概念，更加理解化學(xué)反應(yīng)的微觀原理，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。以高二化學(xué)選擇性必修1第三章實驗活動2《強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定》為例，本次實驗的目的是讓學(xué)生掌握強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和滴定的原理和方法，通過具體的實驗操作培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析的能力。教師應(yīng)準(zhǔn)備實驗材料和設(shè)備：強(qiáng)酸（如鹽酸、硫酸）、強(qiáng)堿（如氫氧化鈉）、酚酞指示劑、滴定管等試驗材料，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行中和實驗。教師可提出實驗探究的問題引導(dǎo)學(xué)生的實驗方向，如“如何確定滴定終點？當(dāng)顏色變化完全時，滴定的速度應(yīng)該如何控制？”“在中和滴定實驗中，化學(xué)計量比是如何計算的？反應(yīng)速率又是如何測量的？”等。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過滴定量計算出反應(yīng)的化學(xué)計量比和反應(yīng)速率，記錄實驗結(jié)果，讓學(xué)生通過觀察宏觀現(xiàn)象來推導(dǎo)、理解微觀層面的變化。（5）情境教學(xué)法情境教學(xué)法通過創(chuàng)造真實而有意義的教學(xué)場景，幫助學(xué)生理解知識、增進(jìn)技能、培養(yǎng)情感態(tài)度?；瘜W(xué)是一門與實際生活聯(lián)系緊密的學(xué)科，教師可以結(jié)合化學(xué)在實際生活中的應(yīng)用實例創(chuàng)設(shè)生活化的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。以高二化學(xué)選擇性必修1第四章第三節(jié)《金屬的腐蝕與防護(hù)》教學(xué)為例，在開始講解金屬的腐蝕與防護(hù)之前教師便可引入生活中的實際案例作為導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，教師可利用多媒體展示金屬變質(zhì)的圖片或視頻，如鐵生銹、鋁箔腐蝕、銅生銅綠等，教師可以提出“為什么鐵釘會生銹？”“這些金屬腐蝕的現(xiàn)象有什么共同點？”“金屬腐蝕的速度與哪些因素有關(guān)？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。教師再結(jié)合一些實驗演示，將鐵釘放在不同的環(huán)境中，如水中、硫酸中、強(qiáng)氧環(huán)境中等，讓學(xué)生觀察鐵釘?shù)姆磻?yīng)。通過觀察，學(xué)生可以了解到金屬腐蝕與環(huán)境的關(guān)系，加深對金屬腐蝕原因的理解；通過探究金屬腐蝕的微觀過程，學(xué)生可以掌握金屬腐蝕的宏觀現(xiàn)象。（三）教學(xué)作業(yè)設(shè)計作業(yè)是教學(xué)設(shè)計中不可缺少的環(huán)節(jié)，是鞏固學(xué)生課堂所學(xué)的必備。針對基于宏觀辨識與微觀探析的教學(xué)設(shè)計，作業(yè)設(shè)計應(yīng)當(dāng)具有針對性，旨在鞏固學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識，緊扣教學(xué)目標(biāo)。在宏觀辨識方面，化學(xué)作業(yè)設(shè)計應(yīng)注重鞏固學(xué)生對于物質(zhì)的性質(zhì)、變化以及反應(yīng)的理解和掌握。教師可布置讓學(xué)生自主探究的實驗，涉及到物質(zhì)的性質(zhì)、變化和反應(yīng)，通過這些實驗，學(xué)生可以觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，從而得出結(jié)論，并能夠解釋實驗中觀察到的宏觀現(xiàn)象。另外，還可以設(shè)計與物質(zhì)分類、分離以及提純相關(guān)的實驗，讓學(xué)生掌握物質(zhì)分類、分離以及提純的基本方法和技能。教師可要求學(xué)生撰寫實驗報告或觀察記錄，記錄他們在實驗中觀察到的現(xiàn)象以及相應(yīng)的結(jié)論。在微觀探析方面，作業(yè)設(shè)計應(yīng)注重鞏固學(xué)生對于分子、原子、離子等微觀粒子的理解和掌握。教師可布置涉及到分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和分子間作用力等方面的實驗，或要求學(xué)生觀察生活中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，分析發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的實驗原理，解釋實驗中觀察到的微觀現(xiàn)象。教師可設(shè)計提供一系列問題或計算練習(xí)，鞏固他們對化學(xué)概念的理解和應(yīng)用能力。在針對宏觀辨識與微觀探析這一學(xué)科核心素養(yǎng)的考查設(shè)計問題時，應(yīng)盡量避免“硅原子最外層有幾個電子”這類用事實性、識記性、孤立性的學(xué)科知識就可以解決的問題，而是要設(shè)計以物質(zhì)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)等學(xué)科知識為工具結(jié)合宏微觀這一學(xué)科觀念才能解決的問題，形成“辨識—分析—應(yīng)用”這樣的梯次性。（四）教學(xué)評價設(shè)計教學(xué)評價是不斷完善核心素養(yǎng)教學(xué)的重要依據(jù)。評價學(xué)生的宏觀辨識和微觀探析能力時，要確保評價目標(biāo)與學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)一致，重點關(guān)注他們在宏觀和微觀層面的認(rèn)知能力發(fā)展情況。評價應(yīng)注重形成性評價和總結(jié)性評價相結(jié)合，包括書面測試、實驗操作、課堂觀察、自我評價和同學(xué)互評等。評價學(xué)生的宏觀辨析能力，包括對學(xué)生在實驗中觀察、記錄和分析宏觀現(xiàn)象的能力。教師可以設(shè)計實驗或觀察活動，要求學(xué)生描述和解釋實驗現(xiàn)象，通過對物質(zhì)性質(zhì)、變化和反應(yīng)的觀察描述程度來評價學(xué)生。評價可以包括書面報告、實驗記錄、觀察記錄以及口頭表達(dá)等方式。微觀探析評價方面應(yīng)聚焦于學(xué)生對分子、原子、離子等微觀粒子的理解和掌握程度。通過對學(xué)生在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵以及分子間作用力等方面的表述、解釋和圖示