构成物质的基本微粒教学设计的重构和反思

1、    “构成物质的基本微粒”教学设计的重构和反思    沈红英摘要：“构成物质的基本微粒”是引导学生从宏观知识进入微观知识学习的起点。将近几年发表的与此有关的教学设计进行了对比，找出问题所在，对该内容的教学进行了重构，并对教学设计中某些问题进行了反思。关键词：微粒;基本性质;对比;重构;反思文章编号：1008-0546（2021）01-0034-05中图分类号：g632.41文献标识码：bdoi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.010化学帮助人类正确认识物质，要从本质上了解物质及其变化，就要知道物质的微观结构。学习

2、并深入研究化学必须要经历从宏观辨识到微观探析的过程，只有构建了“微粒观”，学生才能掌握化学反应的本质。“物质构成的奥秘”一章是学生从微观视角认识物质的开篇，学生已经熟悉了“氧气、二氧化碳、水”的性质及可能发生的变化，通过本章的学习，有助于学生从微观层面了解物质的组成和结构，进而理解化学反应的微观实质。“构成物质的基本微粒”作为进入微观世界学习的起点，主要阐述了微粒的基本性质。对初中生来说，微观世界很抽象，很难有直观感受，引导学生从宏观知识进入微观知识的学习是教学的关键。因此“微粒”的教学要尽可能从学生能接触到的生活事件或物质作为教学活动的素材，充分利用教材上的资源，如一些图片，制作成動画模拟，

3、形成感性认识，引导学生观察、分析，“宏微结合，建立宏观现象与微观本质之间的联系，发展学生的化学科学思维方式”1。一、近几年该课题教学设计的对比和分析笔者查阅了近几年一些杂志上发表的与“构成物质的基本微粒”教学内容相关的教学论文。人教版的课题是“分子和原子”，沪教版的课题是“构成物质的基本微粒”，主要都是围绕“微粒很小、微粒在不断运动、微粒之间有空隙”展开论述的。1.不同版本教材对于微粒基本性质的实验设计人教版教材关于该教学内容有如下实验2：实验1向盛有水的小烧杯中加入少量品红，静置，观察发生的现象（图1）。实验2分子运动现象：（1）向盛有约20ml蒸馏水的小烧杯a中加入5-6滴酚酞溶液，搅拌均

4、匀，观察溶液的颜色。（2）从烧杯a中取少量溶液置于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察溶液颜色有什么变化。（3）另取一个小烧杯b，加入约sml浓氨水。用一个大烧杯或水槽罩住a、b两个小烧杯（如图2）。观察几分钟，有什么现象发生？你能解释这一现象吗？以上实验说明了构成物质的分子很小、分子在不停地运动。至于分子间的空隙，列举了生活中的事例：气体可压缩储存于钢瓶中，物体的热胀冷缩现象，并没有设计实验加以证明。沪教版教材关于该教学内容有如下实验3：观察与思考（如图3）：实验1向烧杯a中加入20ml蒸馏水，滴人2-3滴酚酞试液，得到溶液甲。向溶液甲中滴加1-2滴浓氨水，观察现象。这一实验现象说明了什么？实

5、验2在烧杯c中重新配制甲溶液。在烧杯b中加入3-5ml浓氨水，用一个大烧杯把两个烧杯罩在一起，观察实验现象。你如何解释产生的现象？活动与探究（如图4）：实验取一根约30cm长一端封口的细玻璃管，按图4进行下面的实验。事先预测结果，并与实际记录值进行比较（表1）。想一想（图5）：这一实验现象说明了什么问题？【实验】取两支大小相同的医用注射器，将栓塞向外拉，分别吸人等体积的空气和水，用手指顶住注射器末端的小孔，将栓塞慢慢推人。哪一支注射器内的物质容易被压缩？你知道其中的原因吗？以上实验说明了微粒在不停运动和微粒之间有空隙，教材中把微粒的极小性（质量与体积都很小）后置于“1滴水中水分子个数”和“原子

6、的质量和体积都很小”来体现。2.不同教师对于微粒基本性质的教学设计笔者对比了2014-2018年与该课题有关的、发表的教学论文，共9篇：（3）一（7）以人教版教材“分子和原子”为例，其余都是以沪教版教材“构成物质的基本微粒”为例。（1）不同教学设计中的实验改进（表2）。（2）不同教学设计的大致思维导图（图6）。（3）以上实验或教学设计的缺陷不管是教材，还是教师的教学设计，在设计实验证明微粒的基本性质方面，最大的问题在于都生硬地割裂了构成物质微粒的三个基本性质，认为一个实验只能说明微粒的一个基本性质，解释完了后面教学时不再使用。而事实上一个实验可以解释微粒的两个甚至三个基本性质，因此该内容的教学

7、设计可以只抓住一两个实验把微粒的基本性质都解释清楚，简约而不简单，不需要做很多实验。如此进行教学设计，提高了实验的使用效率，教学条理分明、脉络清晰。还可以补充一些趣味性强的实验，如干冰气球实验，请学生从微观角度解释。既活跃了课堂气氛，更能很好地解决本教学内容的难点：用微粒的观点解释某些常见的生活现象，提升了学生的学习效果。二、该课题教学设计的重构笔者以沪教版教材“构成物质的基本微粒”为例，不把微粒的三个基本性质割裂开来解释。在设计该内容时分两个环节，建构如下思维导图（图7）：1.第一环节：以一个实验说明微粒的三个基本性质实验研磨方糖，溶于水，学生品尝（1）研磨方糖，方糖颗粒变小;溶于水，变小的

8、方糖颗粒消失不见了。方糖小颗粒并不是凭空消失了，而是分散到水中了。学生品尝或根据生活经验，糖水是甜的。显然，方糖依然存在于水中，但却看不见了，说明方糖是由看不见的极其微小的粒子构成的，这些粒子就是微粒，极其微小、看不见。（2）方糖放入水中，沉在水底，最后消失不见，学生品尝，上面也是甜的。方糖溶于水后，整杯液体都是甜的，说明构成方糖的微粒运动到水中各处。因此构成水的微粒要留出位置给方糖，所以构成水的微粒也在运动。事实上，构成水的微粒本来就一直在不停的运动。若仅仅只有构成方糖的微粒的运动，没有构成水的微粒的运动，在逻辑上是不通的。通过这种明白有力的说理，条理清楚的分析，可以很好地培养学生的思辨能力

9、。（3）糖溶于水这一司空常见的现象更重要的是可以说明微粒之间有空隙。构成水的微粒之间若没有空隙，构成方糖的微粒不会运动到水中。上层液体具有甜味，是由于构成方糖的微粒运动到上层的水中去了。显然，构成水的微粒必然提供空隙。从另一方面，构成方糖的微粒不提供空隙，“敌军围困万千重，我自岿然不动”，方糖不会消失不见。所以方糖溶于水实际上方糖也提供空隙给水，方糖和水互相提供空隙。在教学过程中要让学生脑海中形成“水包裹方糖的微粒”“方糖包裹水的微粒”的印象。糖溶于水的实验，日常生活中聚焦于其功能，而在化学的启蒙阶段，该实验不是简单的重复，而是让学生拥有了学科理解的眼光。通过该实验让学生经历一番思辨，若能长期

10、进行这样的思维训练，学生的思维能力就不一样了。这就是语言的魅力，这就是思辨的美！举一反三用方糖溶于水说明了构成物质的微粒的三点基本性质，接着按照教材进行微粒的基本性质实验。探究微粒运动的实验：将盛放浓氨水的小烧杯和无色酚酞试液的小烧杯用一个大烧杯罩在一起，盛放无色酚酞试液的小烧杯中的液体变红了。水和酒精混合实验：在长直细玻璃管里先加一半红墨水，再加一半酒精，混合后，整体液体都变成红色。请学生利用微粒的基本性質解释上述现象。2.第二环节：影响微粒运动快慢和微粒之间空隙大小的因素（1）影响微粒运动快慢的因素一温度实验取质量相同、形状相同的两块方糖，分别放人等体积冷水和热水中，比较方糖消失的快慢。取

11、高锰酸钾两小颗粒，分别放人等体积冷水和热水中，比较紫红色袅袅升腾的快慢。（2）影响微粒之间空隙大小的因素压强和温度压强实验压缩水和空气：两支相同的注射器，一支吸人空气，另一支吸入等体积的水，再用手指按注射器未端小孔，用力压缩，比较压缩前后注射器内空气和水的体积。温度实验热胀冷缩：两支温度计分别放人等体积的冰水和热水中，比较温度计中液柱的高低。三、该课题教学内容的两点反思1.沪教版教材中探究微粒运动的实验中，盛放无色酚酞试液的小烧杯中液体变红了，而盛放浓氨水的小烧杯中的液体没有变红，为什么？构成浓氨水的微粒可以运动到酚酞试液中，而构成酚酞的微粒并没有主动运动到氨水中，这是由于不同物质的微粒之间的

12、作用力不同，导致微粒的运动情况不同。由于微粒之间的作用力不同，由微粒构成的物质表现出来的挥发程度不同。酚酞的相对分子质量比较大，构成酚酞的微粒之间的作用力比较大，因此酚酞的熔沸点比较高，很难挥发。在“物质是由微粒构成，微粒在不断运动的”这两个核心支撑条件下，让学生知道不同微粒之间的作用力不同，不同物质的微粒运动情况也就不同的，这有利于培养学生的逆向思维能力。事实上微粒之间的作用力有多种形式。糖能溶于水，而石头不能溶于水，其实就是微粒之间的作用力不同造成的;湿衣服晾干，水分子运动到空气中去了，衣服依然完好无损，其实也与微粒之间作用力的大小有关。教学过程中有些内容需要循序渐进，给学生留点空间产生更

13、加丰富的想象，让学生有兴趣进一步学习高中化学的内容。2.水和酒精混合实验不是通过混合后细长玻璃管一端出现空隙证明微粒之间有空隙，红墨水弥散在整个细长玻璃管已经证明微粒之间的空隙。细长玻璃管一端出现空隙与微粒之间的空隙有关，但不是必备条件。微粒之间有空隙为酒精和红墨水混合后体积变小提供了条件，而真正导致两者混合后体积变小的原因是新的作用力的形成。酒精和水中都有氢键，混合后形成新的氢键，酒精和水之间的氢键拉近了微粒之间的空隙。两者混合的一刹那，红墨水弥散开来，红墨水中的水分子不断向酒精里扩散，酒精分子和水分子互相提供空隙，两者混合均匀，最终整个细长玻璃管中的液体都变成红色。10ml乙酸和10ml苯

14、混合后体积大于20ml，说明微粒之间没有空隙？恰恰说明微粒之间有空隙，因为有空隙，苯分子运动到醋酸分子中去了，醋酸分子运动到苯分子中间去了。苯分子是非极性分子，醋酸里有氢键，苯分子运动到醋酸中，破坏了醋酸中的部分氢键，使得两者混合后体积反而变大。因此无论混合后体积变大还是变小，都能证明微粒之间有空隙。因为有空隙，才使得混合后液体体积产生变化。对于初中学生来说，初中化学是学习化学的启蒙阶段。相对而言，一些具体的宏观物质的学习较易掌握，而微观粒子比较抽象，学习时会产生一定的困惑。“微粒观”的建构是一个循序渐进的过程，因此，用学生熟悉的具体物质作为载体，让学生逐渐建立起用微粒的视角看宏观物质及其变化

15、的能力。通过宏微结合，了解物质变化的实质，促使学生从感性认识走向理性认识，不断培养学生的抽象思维能力和思辨能力。参考文献1 郑长龙，等.化学课程与教学论m.长春：东北师范大学出版社，2018：302化学课程教材研究发展中心.义务教育教科书·化学（九年级上册）m.北京：人民教育出版社，2012：48-493上海教育出版社.义务教育教科书·化学（九年级上册）m.上海：上海教育出版社，2017：63-644 陈华.沪教版初中化学第三章“物质构成的奥秘”教学之我见j.中学化学教学参考，2014（8）：50-515 田长明.追求手法更要追求学科教学的品质一对“构成物质的基本微粒一分子”教学的思考j.化学教学，2014（3）：356 朱雪琴，龚颖潮，建构新知形成概念一九年级化学“分子和原子”教学设计与实践反思j.中学化学教学参考，2015（3）：17-197 刘补云.突破“分子”学习困难的教学策略j.中学化学教学参考，2015（6）：7-88魏少兴.帮助学生有序地初步构建微粒观一以“分子和原 子”课堂教学为例j.中学化学教学参考，2015（8）：37-389梁雪峰，柏品良，初中化学实验教学的优化及