基于发展学生探析微观能力的教学
文章编号：1005?C6629（2017）5?C0021?C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
既然化学是在原子、分子水平上研究物质的科学，便注定了化学的学习绝不能止步于宏观现象，而应能睹著知微，洞悉本质。因此在教学中，引导?W生根据宏观现象探究其微观本质显得尤为必要。不过在教学中会发现，这个过程常常会耗费大量的时间，并且在短时间内难以取得明显成效。于是很多的课堂教学便将其逐渐压缩、弱化甚至完全取消了，因为在很多人看来，与其将时间花在这，还不如多做几道题目。而事实上，这个探究微观的过程实在是课堂教学中学生能力提升、素质涵养不可或缺的部分。本文从探析微观能力的重要性出发，提出一些有助于提升学生探析微观能力的教学方法。
1 探析微观有利于学生素养的发展
宏观物质充满了我们的现实生活，这是人们认识世界的起点。大自然中形形色色的物质，扑朔迷离的变化总吸引着人类的眼睛。通过漫长的时间，人类慢慢熟悉了它们的特性，掌握了其中的部分规律，并逐渐建立起了各种各样的微观模型来对这些特性和规律进行诠释。这个过程就是探析微观的过程，科学上很多的大匠巨擘以此取得了巨大的成功。比如凯库勒根据苯的组成和理化性质推测苯的结构模型来解释苯的宏观性质；贝采里乌斯发现酒石酸和葡萄酸、雷酸银和氰酸银、尿素和氰酸铵具有相同的组成却具有不同的性质，提出了同分异构体的概念[1]等等。
引导学生观察宏观物质和现象，不仅有助于培养学生亲近自然、亲近宏观物质的情感，而且在探析微观经历中，还能有效提升学生的观察能力、归纳能力、抽象思维能力和创新能力的发展。这些能力是学生终身发展所需要的素养[2]、且适用于多种专业、职业，对学生来说，具有普遍的、长远的意义。
2 发展学生探析微观能力的教学策略
2.1 引导全面、客观地观察宏观现象
观察是研究的开始，引导学生观察生活中的各种现象和变化，总能为化学课堂教学增色，并有效提高学生化学学习的兴趣。观察实验现象更是化学学习的重要环节。目前的化学教学，常将“观察要具有目的性”异化成选择性观察、片面的观察。总是引导学生观察与课堂教学目的直接相关的一部分，其余被一概略去。如镁带的燃烧只关注发出耀眼的强光、生成白色的固体，对袅袅升起的白烟、生成的白色固体上有鹅黄色物质视而不见；金属钠在空气中燃烧，只观察到黄色的火焰、淡黄色固体，却对生成物中夹杂有很多白色固体避而不谈等，于是内涵丰富的实验，很多便被flash动画演示所庖代了！
在化学实验教学中，其实并不应该规定主要现象和次要现象，只要学生对某个现象存疑或有利于学生思维的发展的，那么它就是主要现象。对于现象观察的恰当做法是：让学生“保持纯净”的头脑[3]，不受外来的暗示，全面记录所观察到的各种现象，再对各种现象进行思考和分析[4]。比如上述镁带的燃烧，产生白烟的现象可以提出如下问题让学生思考：白烟的主要成分可能是什么？氧化镁的密度为3.58g?cm-3，是钢铁的一半，可为什么白烟还会袅袅上升？在课堂主要内容完成后，对这个“次要现象”作深入探讨，就会让学生对镁燃烧放热、热空气上升、氧化镁熔点高，这种条件难以形成大的颗粒，只能形成很细小的粉末等有深刻的理解和体验。通过对实验现象全面的思考和分析，该实验就会变得丰满而有血有肉。从上述讨论中也可以发现，动画演示是不能代替真正的化学实验的。
2.2 增强探究微观本质的意识
就化学学科而言，各种宏观性质或现象背后，总有可以追溯的微观本质。但教学实践发现，即使到了高三，也很少有学生主动对所学到各种性质作微观上的思考，探析微观的意识非常单薄。比如阅读碱金属的密度表：
大多数学生总结出“碱金属的密度会随着原子序数的增大而增大”的规律就满足了，细心一点的会发现钾密度反常的现象。但鲜有人会思考：密度增大的原因是什么？为什么钾的密度会反常？有利和不利于钠密度增大的因素各是什么？金属键的强弱对密度有没有影响？如何通过计算进行验证等。
这就要求教师在教学中，不能跟着教材亦步亦趋，而要大胆突破教材，努力引导学生对教材中的各种宏观的性质和现象进行微观探析，特别在高三年级一轮复习阶段尤为如此，努力增加学生微观探析的频率；让学生在微观探析的结果中找到确定性，从而增强探析微观的自信和意识。
2.3 加强对微观知识的理解和应用
中学化学中微观结构的知识涉及面很广，从构成物质的微粒到微粒间的相互作用，从原子的核外电子排布到分子的空间结构等等，蜻蜓点水式地涵盖了近现代化学微观领域研究的大多数内容。但这些内容从教材到练习甚至课堂教学，不期然地都出现了“一把钥匙开一把锁”的局面，即理论和性质，形成了一一对应关系。
例如：如果让学生比较NaF和NaCl的熔点，则会得到一个令人满意的回答：氟离子半径小于氯离子，因而NaF的晶格能大于NaCl的晶格能，所以NaF的熔点大于NaCl的熔点。如果将问题变为：常温下NaCl的溶解度为36.6g，而NaF的溶解度仅为4.17g，说明可能的原因。很难有学生从晶格能的角度加以说明，似乎在学生的头脑中，晶格能的概念是针对离子化合物的熔点量身定做的。微观知识的应用方式极为僵化，缺乏灵活性。
其实微观结构的知识常常具有普遍存在的意义，应用僵化，是不能充分理解概念的标志。教学中需要不断地思考，挖掘，在更广泛的情境中使用相同的微观知识，以训练学生使用知识的灵活性。比如极性与非极性分子的知识，可以用于比较物质的溶解性大小，熔沸点高低，还可以用于说明不同类型的分子对气体摩尔体积、对密度的影响；原子半径大小的知识不仅可以用于化学键强弱的判断，还可以用于说明分子间作用力的大小、说明为什么一氧化碳分子配体的时候总是碳原子做配位原子、说明卤化银溶解性的递变规律等等。 2.4 丰富学生的宏观体验
虽说微观粒子之间的相互作用和运动规律与宏观事物常有云泥之别，然而人们建立微观模型时，却总是以宏观事物为基础的。笔者在教学中发现，学生探析微观能力的不足，很大程度上对宏观物质的作用方式和运动规律体验不够深刻。就连一些最基本的模型，学生可能不能够表达出来，理解也不是很真切的。
简单地如理解金属钠的微观结构及熔化和结晶过程，也存在很多的??题：大量微粒因为彼此之间存在相互作用力而堆积在一起、这些粒子发生相对滑动依然还能粘聚在一起到底是什么情形？温度变化对微观结构有什么影响？为什么运动速度加快，粒子之间作用力就会被克服？作用力被克服后粒子由聚合变为分散，微粒运动速度减慢后，粒子又重新堆积可能是什么情形？如果有直观的、与之类似的宏观体验对学生理解这个过程无疑是有益的。
对如何让学生理解物质微观粒子的种种运动规律，早些年笔者也曾为之困扰。后来参观老家的全国抛丸机生产基地，从中获得了启发：用宏观的大小不同的各种被磁化的钢丸做道具，通过它们的运动规律来加强学生的体验，促进他们的理解。比如上述过程的理解：（1）观察一团吸附在一起的钢丸，感受粒子之间的作用力；（2）用力挤压这团钢丸，使其中的钢丸发生相对滑动；（3）将这团钢丸放在一只透明的密闭塑料盒中，由慢到快晃动塑料盒，直到这些钢丸完全散开；（4）速度减慢，直至钢丸重新堆积到一起。
通过这个方式，学生很好地理解了钠的结构和熔化、重新结晶的过程。在中学化学中，强酸制弱酸、物质的电离、萃取、离子化合物导电等知识，都可通过磁化钢丸设计模拟实验来理解。当然宏观现象可以用作微观结构暗示的还很多，只要教师不断地收集、思考，恰如其分地应用，必然对发展学生的探析微观的能力大有裨益。
2.5 经历探究微观的过程
素养与人的成长经历密切相关，虽说个体即使有了一定的学习经历，也不一定会形成某种素养，但没有一定时间的相应经历，则很难形成相关素养[5]。探析，是根据宏观现象，结合已有的知识经验，通过相似或相关联想、查阅资料、探究分析、形成微观模型的过程。学生只有全身心地投入其中，并通过较长时间的“孵化”，才能算是经历了探析微观的过程。但在很多的课堂教学中，这个过程被压缩渐而以至于萎缩了。
比如质量守恒定律的教学，通过多种实验的观察，学生体验并归纳出了“化学反应前后，反应物的总质量等于生成物的总质量”的结论。接下来的教学环节本该是进入探析其微观本质的过程，然而实际课堂教学却是进入了“反应前后总质量不变”这一结论的大量练习中。等训练结束，课堂时间所剩无几，而引导学生思考、猜测、分析等过程完全被忽视了。很多教师此时总是很直白地展示出水分解的微观示意图，然后告知学生――因为化学反应前后，原子的种类、数目、质量不变，因此质量守恒。既没有引导，也没有启发，更没有学生独立的思考分析，探析微观其实并没有真正发生，能力自然也不可能得到真正的提升。
当然，探析微观是一个过程，当前中学化学的课堂教学仍然是知识、结果重于一切。在这种背景下，探析微观的教学更是雪上加霜。因此，作为一线的教师，需要有一份不为当下的评价方式所动，不为一时的考试成绩所左右，始终坚守以学生终身发展为本的教育底线，并一以贯之地在此基础上组织自己的课堂教学，学生的探析微观能力、学生的核心素养才能真正得到发展。
