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“宏观辨识与微观探析”这一核心素养的教学目标旨在引导学生能够从不同角度认识到物质的多样性,并能够对物质进行分类;还能够从元素、原子、分子的角度认识到物质的组成以及基本性质,且能够运用这一素养解决实际问题。为能够使得学生达到这种“见著知微,见微知著”的教学目标,笔者从形象语言的运用、用语技能的培养、分类思想的树立、实验操作验证以及模型运用,了解本质等方式方法,开展对学生“宏观辨识与微观探析”这一核心素养的培养。
联系生活实例,形成形象语言初中化学,学生相对处于一个思想的启蒙期,对于化学微观世界的抽象不容易理解和概括,尤其在讲述到分子和原子等具体事物时,无法通过鲜明的实例引导学生进行感知。为更加使得学生了解其微粒的具体特点,通常可以使用较为形象的语言,如比喻、类比等形式,使学生可以联系到所能接触到的具体实物上,从而形成直观的认知,以便弱化抽象内容。
例如,在“分子与原子”的内容讲解中,笔者首先引导学生掌握关于分子与原子的基本内容即物质是由微观粒子构成的,在这一内容的掌握过程中采用了实践活动的教学形式。
随后,笔者将重点内容过渡到“分子究竟有多小?”“体积究竟有多小”内容的探索上,引导学生进行探究,在探究过程中,笔者以水分子为例,让学生进行探索,一个水分子的质量为多少?在教材内容中,学生探究到一滴水中含有1.67×个水分子,在为学生具体讲解过程中,笔者为了让学生理解水分子究竟有多小,采用了类比的形式,假如一个成年人一天能吃颗大米,那么全球一共70亿人口,一天可以吃掉多少大米,将数值与1.67×进行对比,引导学生进行感知水分子究竟有多小。
又如在“原子组成”相关内容学习时,学生在学习中,认识到原子是由原子核与核外电子组成,在讲述原子核的大小时,笔者将原子核与原子的比较类比到“足球场与蚂蚁”的比较上,学生认识到两者之间的差距大小,而在原子的组成单位“电子”的内容教学时,笔者为使得学生感知电子的具体大小,便通过“地球与棒球的大小”进行类比。
学生通过形象语言的表述便能够具体感知到其间的大小关系,在具体的原子中的运动时,笔者还向学生阐述了让学生将原子核与核外电子之间的关系,类比为太阳系中,所有星球围绕太阳公转进行理解,学生便能在思维中够浮现与之类似的画面,进行知识的内化。对于微观粒子的抽象认知,学生无法具体感知其大小关系,因此在实际讲解当中,教师应擅长使用较为形象的语句帮助学生进行理解,能够很大程度上弱化学生的抽象认知,能够较为形象地进行判断理解,建立起宏观表象与微观探析之间的联系。
做好整体规划,提升用语技能化学用语的正确应用,能够有效建立起化学宏观物质与微观世界之间的联系,科学阐述出宏观物质在化学反应中表象出现变化的内在实质的具体微观变化,是研究物质本身变化实质的重要“连接点”,能够贯穿整个化学学科的学习。因此,做好整体规划,提升学生化学用语技能,规范学生化学用语的使用,是提升学生“宏观辨识与微观探析”核心素养的重要手段。例如,在“碳和碳的化合物”这一章节内容学习时,笔者便注重学生的化学用语的正确使用,学生对化学用用语的掌握,笔者始终认为这是一个“习得”的过程,强调化学用语的学习过程在于理解学习。
学生在基本了解碳与氧气的不完全反应时,笔者便要求学生画出该反应的微观示意图,学生将H原子、C原子、O原子,根据其体积的大小关系,分别使用不同大小的圆圈代表,表示出其具体的微观变化。学生利用不同类别的小球代表原子的种类与个数书写出了物质的化学式,最后通过生成物的微观示意图,判断出其化学式为CO,再通过微观示意图总结出该物质变化化学方程式为C+H2O=CO+H2,最后内容中,笔者还要求学生根据化学方程中的化学式的微观示意图,判断出哪些是氧化物。学生从化学式中进行判断,认定四种物质中为氧化物的是H2O与CO,并且从化学变化中原子的重组,认识到是一种单质和另一种化合物反应生成一种单质和另一种化合物,拓展到该反应的所属类型为置换反应。
通过在化学学习中,引导学生掌握化学用语的正确使用,是作为常态化的内容学习应该贯穿整个化学的学习,在不断的习得过程中,要以整体为规划,在不同的阶段内容学习,制定每阶段内容不同的重点化学用语内容,并且能够了解背后的化学理论作为依据内容,做到有据可循,从而规范地使用化学用语,建立起“宏观表象与微观世界”的联系,形成“宏观-符号-微观”的思维方法。
应用思维导图,树立分类思想物质分类作为化学的一大重点,在分类过程中,不仅要让学生学会判断物质的类别,更为重要的是要树立起学生的分类思想,先使得学生明确各类物质的本质特点,再进一步明确物质分类的标准,是以何种依据作为参考,再形成分类思想。“思维导图”的使用,则能够贯穿学生的学习过程,使其有效养成“宏观辨识与微观探析”素养能力。
例如,在“纯净物与混合物”这一内容学习时,笔者便首先引用生活实例,让学生首先判断“混合物与纯净物”的具体案例,如“泥浆与清水”“面粉与粉尘”。学生首先便能够判断出“泥浆”“粉尘”这一类为混合物,但对一些“空气”“溶液”等,无法按照生活实例准确做出判断,笔者便使用思维导图的形式,首先初步建立起“纯净物与混合物”的初步分类,再进步引导学生进行探索。
在对“空气”进行判断时,笔者采用实验探究的形式,将碳分别在空气中与装满氧气的集气瓶中进行燃烧,并及时接入到水中,让学生观察实验现象,学生通过对两者的比较,首先判断出空气中不仅仅只有氧气,而碳在燃烧过程中,仅与氧气发生了化学反应,因此判断出“空气”这类“均匀混合”的“物质”中,不仅仅含有一种物质,而是“混合物”。
因此,学生初步建立起对“纯净物与混合物”的分类标准为“是否仅含有一种物质”,从而建立起思维导图,将物质进行了分类。在后续的“合金”“溶液”等内容学习时,学生也能够广泛使用此类方法进行应用。树立形成学生的分类思想,学生能够从分类的建立依据,从对一种内容的学习拓展到日后内容的学习中。
通过思维导图的实际应用,能够帮助学生从宏观表象,拓展到微观世界的探索,且梳理了思维线索,从而达到提升化学学科素养的目的。自主设计实验,获取规律信息实验操作是引导学生获取一般规律的重要形式,在培养学生“宏观辨识与微观探析”能力时,即是要让学生了解宏观表象与微观世界之间的联系,并能够探究到其间发生的化学反应时存在的实质规律,这对学生化学能力的提升是有巨大帮助的。
例如,在认识“微粒之间的性质”内容时,笔者便将重点放在引导学生自主动手实验的教学内容中。课题中以“浓氨水扩散实验”为线索,引导学生进行动手操作,为符合“绿色化学”的理念,笔者选择放弃原定的实验设计,改良实验器具,防止氨气扩散进入到空气中。学生首先在试管甲、乙中置入一张每隔两厘米滴有一滴酚酞溶液的滤纸条,将装有浓氨水的小药瓶固定在橡皮塞上,并将两支试管放在不同温度里,静置一段时间。
观察实验现象时,学生发现,两张滤纸条均有不同程度的变红,且置于温度较高的一支试管变红现象更为明显。之后,再引导学生尝试在不同针管中尝试压缩同样体积的“空气”和“水”引导学生进行比对,学生认识到了“微粒是不断运动的,且微粒间是有空隔的特性”,并且学生得出了温度会影响粒子的运动速度,学生通过自主动手实验操作,验证得出了一般规律。通过动手操作的实验形式,能够帮助学生通过实验表象,由表及里地了解到实验现象的本质,辅以教材资料以及教师的讲解,学生能够更加感性地认知到微观世界发生的变化内容,有效提升了学生“宏观辨识与微观探析”能力。
建构认知模型,反映物质本质微观模型是学生认知微观世界最直观的表象形式,通过使用微观模型,能够将具体化的微观实质内容通过微观模型的形式表现出来,学生只需通过模型便能够了解到其中的内涵实质。这对学生进入到微观世界提供了强有力的现实载体,对学生认识“微观世界”,起到了很好的帮助作用。
例如,在“碳”单质内容的相关学习时,笔者便注重认知模型的建构使用,利用“棍-球”建立起金刚石、石墨、C60模型,带领学生进行学习。学生在先前的理解中,都了解金刚石的硬度比石墨的要大,而在资料探索中,认识到石墨可以导电,在具体分析原因时,笔者则使用所建立起来的模型,指导学生进行实际认知。
学生发现金刚石之所以硬度比石墨大,是因为金刚石是正八面体形状的固体,而石墨则是细鳞状固体,金刚石的组成要更稳定一些,因此金刚石的硬度要比石墨的大;而C60的形状则似足球,在用途中,则会用于制作超导材料,因此学生总结发现,金刚石、石墨等的组成元素是相同的,但其物理性质差距很大,根本原因便是原子的排列方式不同,但在探讨其化学性质时,学生则认为几者之间的化学性质是相似的,在燃烧之后,都会形成碳的化合物。
因此,学生得出最后结论,单质碳的物理性质各异,但化学性质却基本相似。通过建立起认知模型,让学生感知原子结构的理解过程中,是非常有助于学生理解微观世界的知识内容,从结构模型中,进行分析和探究,能够为学生提供知识的认知载体,以便不需要在抽象中探索对于微观世界的认知。
通过形象语言的运用、用语技能的提升、认知模型的建构,能够有效弱化学生的抽象思维,奠定宏观辨识与微观探析能力养成的基础。分类思想的梳理以及探求规律实质的实验操作,则能够进一步提升学生的宏观辨识与微观探析能力。引导学生进行“宏微结合”,并实际运用,建立起之间的相互联系,则学生的化学学习能力则会得到有效提升。