分子、原子教學中如何幫助學生初步構建微粒觀

張彩玲

（棲霞中學 江蘇 南京 210046）

《化學課程標準（2011版）》強調，義務教育階段的化學教育“要引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念”?？梢?，重視化學基本觀念的構建是化學新課程改革在內容選擇上的重要轉變之一，而微粒觀正是義務教育階段要求學生構建的基本觀念之一。微粒觀的基本內容包括：物質是由分子、原子、離子等微觀粒子構成的；微觀粒子不斷運動，彼此之間有間隔；微觀粒子之間存在相互作用。

化學學習主要涉及三個領域：可觀察的宏觀世界，分子、原子等構成的微觀世界，化學式、化學方程式和符號構成的符號世界。微粒觀的形成對學生在三個領域的學習都有重要意義：利于學生理解和解釋宏觀事實和現象，利于學生理解化學符號的意義，利于學生深化對微觀知識的理解。而分子和原子知識的學習，是教師幫助學生第一次建立宏觀和微觀聯系的過程。我們知道，第一印象非常重要，毫無疑問，這個“第一次”在學生形成系統微粒觀過程中具有舉足輕重的地位。如何處理好這個“第一次”，從而幫助學生初步構建微粒觀？本文將結合自己的教學實踐從三個方面來談這個問題。

一、通過類比、多媒體等引導學生想象

學習化學要把觀察物質的宏觀變化與想象物質的微觀結構結合起來，才能深刻理解和認識物質及其變化的本質規律。而微觀的化學世界看不見、摸不著，學生需要想象才能理解。在初中化學教學中培養學生的微觀想象能力，培養學生用微粒的觀念去學習的習慣，有助于學生理解化學現象的本質，從五彩繽紛的宏觀世界步入充滿神奇色彩的微觀世界。而鑒于微觀世界的抽象以及初三學生的想象力發展水平，多數學生想象起來不是那么容易。我們可以借助擬人化類比和多媒體演示等，引導學生進行想象。

1.通過擬人化類比

擬人就是通過想象，把一些事物、知識、原理等想象成和人一樣，會說話、會思考、會行動。在微觀知識學習過程中，可以借助擬人的手法激發學生學習興趣、幫助學生更好地理解抽象的、肉眼看不見的微觀世界。正所謂“以其所知，喻其不知，使其知之?！?/p>

例如，在學習“分子間存在間隙，溫度越高分子間隙越大”時，可以把一個個分子比作小人國的一個個小人。溫度很低時，小人們凍得直哆嗦，嘴里喊著“好冷啊，咱們擠擠取暖吧”。一邊喊著、一邊互相靠近，甚至彼此緊挨著。當溫度升高時，小人們覺得擠在一起有點熱了，于是相互之間就稍微分散些。當溫度更高時，小人們分得更開了。

再如，在學習核外電子的運動狀態時，能量低的電子在離核近的區域運動而能量高的電子在離核遠的區域運動，學生理解起來有一定的難度。此時，我們可以把原子核比喻成鳥巢，把核外電子比喻成小鳥。剛剛孵化出的小鳥能量較低，只能在窩邊走走；及至稍大些，翅膀硬了點，能量大了些，就能飛遠些了；而等到真正長大了，能量更大時，就能飛得更遠了。經過這樣的比喻，學生很容易就理解了核外電子的運動狀態。

除了上述案例中教師進行擬人化的講述之外，還可以發動學生進行擬人化的想象，例如，在學習原子結構時，可以讓學生以原子為第一人稱寫一篇小故事。在實踐中，有學生寫到“我是氧原子，我和其他兄弟們關系簡直太好了，我們在一起就能搖身一變，看??！我和兩個氫原子兄弟一起玩，結果我們就變成了水分子?！庇械膶懙健拔业摹呐K’——原子核內包含質子和中子，心臟外有高速運動的‘血液’——電子，離心臟越遠電子的能量越高。而且最外層電子的數量還與我們原子‘易失血’還是‘易得血’有關。不論‘失血’還是‘得血’都是件不錯的事。因為‘血液’電子帶負電，‘心臟’原子核帶正電，平時他們電量相等，我不顯電性。但血量一旦發生變化，我就改頭換面，變成離子，這樣有助于我與帶相反電荷的離子交朋友?！庇械膶懙健案改赴l生化學變化時，我和兄弟姐妹們會分開，且中間會摻和進陌生小孩，連父母也變了樣，只有我還健在，沒有變化?！睂W生充分發揮自己的想象，在想象中抽象的分子原子變得鮮活起來。

2.利用多媒體演示

想象不是憑空猜想，需要生動形象、直觀的載體，我們可以把多媒體生動的圖像、形象的動畫等作為學生想象的載體。通過多媒體立體的、動態的演示，將肉眼看不到的分子、原子構成的微觀世界直觀地展現在學生眼前，使微觀過程直觀化、抽象過程形象化，引導學生進行想象，直觀感受化學中的微觀世界，把宏觀現象和微觀世界聯系起來，促進對微觀世界的深入了解。

例如，在學習氯化鈉形成過程時，用多媒體動畫模擬鈉原子和氯原子的結合過程。開始呈現的是最外層只有1個電子的鈉原子和最外層有7個電子的氯原子的微觀結構，當二者相遇后，鈉原子最外電子層上的1個電子轉移到氯原子的最外電子層上，并和該層上的其他電子一起繞核運轉。此時，失去最外層電子的鈉原子變成顯正電性的鈉離子，而得到1個電子的氯原子變成顯負電性的氯離子。鈉離子與氯離子互相作用，形成氯化鈉。

再如，在學習分子運動時，用多媒體動畫把氨分子的運動情況呈現出來：一個個氨分子在不停地運動時，從氨水中掙脫出來進入空氣中，繼續做無規則運動，緊接著有部分氨分子進入酚酞溶液。通過模擬，把看不見的分子運動的微觀過程直觀化。

二、通過實驗、模型等幫助學生體驗

現代教育理念認為，能力和觀念不是教會的，而是學生在學習活動中通過自主體驗、感悟、內化、遷移而逐步形成的。新課程標準提出了體驗性目標要求，強調了學生的自主體驗。新課標的重要理論基礎建構主義認為，學習是新舊經驗之間雙向的相互作用的過程，不是學習者被動地吸收信息而是主動建構信息意義的過程。這種建構不能由他人代替，而是學習者個性化的體驗。真正有效的學習是學習者用自己的心智去感受、體驗，從而把一個陌生的、外在的、與己無關的對象，變為認知的、可以交流的、甚至是融于心智的感悟。正如那句話所說“我聽到的會忘記，我看到的會記住，我做過的才能真正明白?！?/p>

1.在化學實驗中獲得直接體驗

實驗是學生認識化學的基礎，通過化學實驗學生可以獲得一些直接體驗。分子、原子屬于抽象的、肉眼看不見的微觀世界，如果能借助化學實驗幫助學生獲得一些直觀體驗，必定能夠降低學生理解微觀世界的難度。

例如，在學習分子之間具有一定的間隙、不同狀態的物質分子間隙大小不同時，我們可以借助一個小實驗來幫助學生獲得直觀感受。在兩支注射器中分別抽入相同體積的水和空氣，用手抵住注射器頂端，然后將注射器活塞用力向內推（圖1），比較壓縮水和空氣的難易。通過實驗，很容易發現水很難壓縮而空氣較易壓縮，說明氣態物質分子之間的間隙較大，而液體（固體）物質分子之間的間隙較小。如此，知識在體驗過程中建構，微粒間隙觀在學生頭腦中自然形成。

圖1

再如，把教材中分子運動實驗改進，用滴有酚酞的 “棉花樹”（圖 2）代替原來的小燒杯。在提高實驗趣味性的同時，通過小白花由下往上依次變紅，幫助學生更直觀地體驗氨分子的運動情況。

圖2

2.在模型操作中獲得間接體驗

化學課程標準建議教師“努力創設真實而有意義的學習情景”，指出“生動、直觀而又富有啟迪性的學習情景，能夠激發學生的學習興趣，幫助學生更好地理解和運用化學知識?！蔽⒂^世界看不見摸不著，非常抽象，我們可以利用模型的直觀，幫助學生獲得對微觀世界的間接認識。

例如，在學習分子的構成時，讓學生用氫原子、氧原子模型組裝出氫分子、氧分子和水分子。新的認知“分子是由原子構成的”，就在體驗中生成。在比較物理變化和化學變化的微觀本質時，讓學生用分子模型模擬水蒸發和水電解過程中的微粒變化情況。通過親歷，建構起新的認知“物理變化中分子種類不變，變化的只是分子之間的間隙；化學變化過程中，分子分成原子，原子重新組合成新的分子，”并通過分析，建立分子、原子的概念“分子是保持物質化學性質的最小粒子，原子是化學變化中的最小粒子?！?/p>

模型可以是規范的球棍模型、比例模型，也可以發動學生自制模型，或尋找合適的替代品，比如用大小不同的硬幣代表不同的原子，甚至可以用肢體代替。例如，用一個拳頭代表一個氫原子，那么兩個分開的拳頭就表示“2個氫原子（2H）”，而當兩個拳頭互相作用緊挨在一起時就表示“1個氫分子（H2）。 ”

體驗是生成知識的基礎，它把認知內化，促進體驗主體認識的升華，并在體驗基礎上加深理解，同時促進感受的加深。

三、通過活動表現評價督促學生建構

良好的評價方式可以促進學生的有效學習，評價的診斷功能和發展功能可以增強學生學習的自信心和主動性。在微觀知識學習中，模型操作是一種重要的學習方式。在模型操作活動中，怎樣了解學生通過活動獲得了什么樣的體驗？體驗程度如何？怎樣避免活動僅流于熱鬧的表面形式？活動表現評價無疑可以解決這些問題。通過活動表現評價，在方便老師了解學生知識的掌握情況的同時，更重要的是利用評價標準，可以督促學生主動構建、深化認識。

例如，在學習分子和原子知識時，設計4人小組活動方案：使用統一的球棍模型，用橙色球代表氫原子、藍色球代表氧原子，模擬水分子構成、水蒸發和水電解的過程，并且用語言將操作過程加以解說和分析，要求先組內交流，然后小組代表發言。通過學生對模型的具體擺放，模擬分子、原子的變化過程，使學生初步將分子、原子概念在物理變化和化學變化中的行為具體化。初步建立微觀粒子的變化模型，然后再運用模型進行擴展，解釋其他的物理變化和化學變化中分子、原子的行為，進而深化學生對分子、原子概念的理解。

具體活動表現評價標準如右上表。

這一評價標準使學生了解了分子、原子的概念。體驗到水蒸發這個物理變化過程中水分子沒有改變，說明水分子無法保持物質的物理性質。體驗到水電解這個化學變化過程中，水分子變化成氫分子、氧分子，說明水分子改變時水的化學性質不復存在，水分子是保持水的化學性質的不可再分的最小粒子。水分子在變化時，先分成氫原子和氧原子，然后氫原子和氧原子再重新組合。說明氫原子和氧原子是水電解這個化學變化過程中不可再分的最小粒子。從而深化對“分子是保持物質化學性質的最小粒子，原子是化學變化中的最小粒子”的認識。

評價內容 評價要點 評價等級分子的構成（水分子、氫分子、氧分子）①小組內每個成員用模型表示出一個分子；②每個成員分別用語言描述出自己的分子模型所表示分子的構成情況。水蒸發過程（用 4個水分子模型模擬）①表示出水蒸發過程中，水分子沒變；②表示出水蒸發過程中，水分子之間的間隙變大；③講解從微觀角度看水蒸發過程中什么不變、什么變了。水電解過程（用 2個水分子模型模擬）①把水分子模型拆分成氫原子和氧原子；②把2個氫原子組合成1個氫分子，2個氧原子組合成1個氧原子；③講解從微觀角度看水電解過程中什么變了、什么沒變；④用語言描述水電解的微觀過程。

當然，任何觀念的形成都不是一蹴而就的，微粒觀的構建亦是如此。我們應在后續的教學中，根據學生的認知規律和教材體系，引導學生循序漸進地學習，從而構建真正的、高層次的微粒觀。

參考資料

［1］ 林清懷.巧用分子模型 突破教學難點［J］.新課程，2011，（3）

［2］ 馬寧寧.初中化學教學中學生想象力培養研究［D］.山東師大碩士論文，2009

［3］ 任寶華.用活動表現評價深化學生對分子原子概念的認識［J］.化學教育，2011，（9）

［4］ 黃瓊.中學化學教學中學生物質微粒觀的培養研究［D］.山東師大碩士論文，2009

［5］ 教育部.義務教育化學課程標準［S］.北京：北京師范大學出版社，2011