强化“微粒观”与“过程观”的教学实践与思考

林增辉

一、问题与背景

纵观以往的化学教学，很多教师倾向于介绍式的教学，归纳罗列各种知识点，即使进行实验，也只是为了“证明”教材结论，浅尝辄止。在这种教学中，学生对化学的认知是平面的，往往只记住了化学方程式和反应现象，缺乏对反应过程的理解，习得的知识，不能转化为方法和能力，不利于学生终身学习能力的发展。

化学物质由微粒构成，微粒体积极小，肉眼不可见，不停地运动，有一定的距离，存在相互作用。在中学化学中，学生“微粒观”的形成是递进式的，先从宏观物质入手，了解到物质是由原子、分子构成的，进一步了解原子可以通过一定方向进行有效碰撞，发生化学反应，生成具有一定空间构型的微粒，这些微粒能以特定的排列方式形成不同的晶体。学生的认识，经历了由笼统的宏观物质到由微观粒子相互作用形成宏观物质的变化，对物质的认识，更有规律性和系统性。

学生主要利用化学符号进行学习，从平面的符号学习，到建立立体认知是很难的，例如历年来高考中书写有机物同分异构体的题目，得分率都特别低，可见多数学生的物质空间结构意识是非常薄弱的。另外，学生在利用符号学习过程中，将化学想象成静止的，把化学反应想象成一瞬间就能从反应物到生成物的转化，缺乏过程性的思维。越来越多的学者倾向于利用“四重表征”的视角来描述化学现象，即在微观、宏观、符号三个维度的基础上，加入曲线的维度，而曲线恰恰是过程的，化学变化的过程性主要体现反应的数量和快慢。深度关注宏观的过程，才能激发学生进一步探索化学反应的原理的热情。

二、教学实施

化学是一门实验和理论并重的科学，笔者选择了人教版高中化学《化学1》中一个实验教学和一个理论教学案例，在此呈现两个教学案例。

案例一：Fe2+的检验

按教材的实验操作，在FeCl2溶液中滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再滴加几滴新制氯水后，溶液迅速变成血红色，证明溶液中存在Fe2+。

如果按部就班地教学，只是为了观察到最后溶液变成血红色，并没有充分地发挥该实验的功能。对学生能力的培养，一般需要在一定的情境中，根据实际问题，引导学生进行观察、思考、分析讨论，不能仅仅满足于验证教材中的结论，这样才有助于学生能力的提高。笔者发现，加入几滴KSCN溶液，振荡静止后，滴入氯水，大部分溶液一瞬间变成了血红色。

笔者抓住这一现象，提问：“从大部分溶液一瞬间变成血红色这一现象，能得出什么结论？”

学生面面相觑，笔者引导学生：“同学们，滴入氯水，溶液变血红色，这一过程发生了哪些反应呢？”

“Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN反应。”

笔者肯定了学生，接着提问：“那么，在滴入氯水瞬间，能否在一瞬间生成大量的Fe3+？”

学生有点不敢肯定，笔者提示：“同学们还记得吗？Na2O2与H2O反应，滴入酚酞，有什么颜色变化？”

“先变红后褪色。”

“很好，这个过程我们分析过，说明了什么原理呢？”

“氧化褪色慢一些。”

“非常好，同理，滴入氯水的瞬间，一方面，氯水不可能快速扩散，扩散需要一定的时间，另一方面，氯水和Fe2+反应需要一定的时间，反应也需要一定的时间，综合两方面的推理，可知在一瞬间内，生成的Fe3+数量应该不多，但我们却观察到了大部分溶液变成明显的血红色，这就说明了，KSCN与Fe3+反应，现象非常明显。这么灵敏的试剂，有什么用途呢？”

“检验Fe3+。”

基于上述过程，笔者认为对于实验的推断，可以从几个角度入手：首先，思考发生了哪些反应;其次，分析反应是怎样进行的;最后，探求反应能得出什么结论;通过层层递进的问题，引导学生的思维进入微观的世界，探求反应的原理。

案例二：SiO2与CO2部分性质的比较

碳和硅是相邻的同族元素，常常将碳的化合物和硅的化合物进行类比教学，例如分析反应：①CaO+CO2=CaCO3，②CaO+SiO2■CaSiO3。对于CO2的性质，比较容易通过实验进行验证，而SiO2的性质，往往没有条件进行实验验证。在这种情况下，如果僅仅通过归纳总结，让学生阅读记忆，学生获得的知识依然是浅层次的，教学效果一般不理想。

笔者从CO2和SiO2的状态——气体和固体入手，指出CO2是由孤立的分子构成，而SiO2是由硅原子和氧原子通过共用电子对形成空间立体结构。化学反应是一个原子重组的过程，对于CO2气体来说，气体分子可以充分地混合到氧化钙，反应物质能充分地接触，再进行反应，速率较快;而SiO2是空间网状结构的晶体，无法充分混合，反应过程中，要破坏大量氧与硅形成的共用电子对（比CO2多），需要更多的能量，因此，反应条件为加热或高温，反应的速率也较慢。笔者再举例，氢氧化钠能快速地吸收CO2，却可以用含SiO2的玻璃试剂瓶盛放氢氧化钠溶液，可以说明两个反应的速率快慢有很大的差别。

没有经过实验证明，但通过对CO2和SiO2晶体的简单分析，学生从“微粒结构”的视角审视这两种物质，并从反应的过程进行区分，进一步思考微粒的结构对物质性质的影响。但由于学生在《化学1》中还没有学习过化学键、分子晶体和原子晶体的概念，在教学过程中回避了上述概念，只是迁移应用了在前面章节中学习的气体分子集聚方式、共用电子对和教材中SiO2的结构示意图等信息，从微观的空间结构和反应过程两个维度，比较两种物质在反应过程中的性质差异，进一步强化学生的“微粒观”和“过程观”。

三、反思与小结

以上只是两个强化“微粒观”和“过程观”的教学片段，在必修模块中，还有很多概念的教学，都极有利于上述观念的强化。例如萃取和分液，便是微观粒子的相互混合和分离的过程;又如化学键、氢键、铜锌原电池的电极反应、简单有机物的结构等，都能很好地体现物质的微粒性质及其变化的过程。这就需要我们做一个有心人，挖掘教材的功能价值。

那么，怎样才能强化学生的空间和时间观念呢？笔者认为，不同的内容，应选择不同的方式。首先，化学实验是化学科学的主要研究方法，通过教师精心设计问题，引导学生从微粒变化的视角审视化学实验，带领学生步入化学的微观世界，感受微观粒子之间的碰撞、结合，感受化学反应的过程。其次，化学也是一门理论的科学，科学的推理是非常有必要的，教师可以借助图像、模型等教具，将抽象的内容具体化。当然，教无定法，还需要我们在实践中不断摸索。

强化学生的“微粒观”和“过程观”，既能促进学生对概念的深层理解，也能为后续学习奠定良好的思维基础。同时，对一个人的成长而言，能充分地运用“微粒观”和“过程观”的维度思考问题，关注宏观的发展过程，探求本质原因，能够更深刻地认识事物发展规律。

责任编辑 韦英哲