培养学生运用微观视角认识宏观世界的能力

培养学生运用微观视角认识宏观世界的能力

———以《物质构成的奥秘》为例

山东省利津县盐窝镇中心学校   陈英龙

一、教学设计理念

素养为本的化学教学强调化学教学要从知识的传授转向知识的理解和应用，从简单识记到深层理解，从知识学习到观念建构，从而促进学生化学学科核心素养的培养与发展。《物质构成的奥秘》中涉及原子、分子等，内容非常抽象，但这些内容又是化学学习的基础，是初中化学知识形成和能力培养的关键点。该部分内容对学生微粒观的形成具有重要作用，因此教学设计要从形成化学观念、培养学生的化学素养入手，重点引领学生完成从宏观到微观的观念转换，培养运用微观视角认识宏观世界、分析解决问题的能力。

二、教学目标

基于上述思考，结合教材内容和学生特点，确定如下教学目标：

（一）知道微粒是真实存在的，并能列举事实进行说明。

（二）初步探究微粒的特征，形成根据现象和事实推理得出结论的思维方法。

（三）从微观的视角认识物质的多样性，建立结构决定性质的化学观念。

三、教学过程

（一）观看视频，创设情境

视频播放：从无际的宇宙穿越到人们生活的现实世界，再到神秘的微观世界。让学生既感受到宇宙之大，也领略到微观世界的奥秘，同时更感受到宏观世界和微观世界的息息相关。

（二）任务驱动，探究新知

任务一：找寻微粒存在的证据

问题1：生活中有哪些现象可以说明物质是由微粒构成的？

生1：花的香味虽然看不到但是可以闻到。

生2：冰糖溶解消失于水中，水有甜味。

……

师：同学们都说得非常好，下面我们一起来做一下高锰酸钾的溶解实验，大家注意观察并思考实验中的现象说明什么？

教师演示实验，并做好引导。

问题2：实验中，高锰酸钾溶于水后还存在吗？

学生举手回答自己的观点，并阐述理由。

师：取少量高锰酸钾溶液于试管中进行稀释，我们会看到颜色如何变化？高锰酸钾还存在吗？我们如何确定？

学生分组讨论后，小组代表发言。

教师演示实验，并引导学生归纳分析。

师：取少量高锰酸钾溶液进行蒸发，高锰酸钾重新析出证明了它的存在。

问题3：我们如何证明这些肉眼看不见的微粒是真实存在的呢？

学生思考回答：宏观物质原有形态“消失”并不代表物质的消失，我们可以通过嗅觉、味觉甚至视觉得到其他的物质属性，从而证明物质是由微粒构成的。

任务二：探秘微粒的特征

问题1：根据所提供试剂，设计实验方案证明微粒有哪些性质。

药品：浓氨水、酚酞溶液。仪器：大试管、橡皮塞、棉签、胶头滴管等。

学生活动：学生分小组讨论，组长汇报小组的设计方案。

教师：引导归纳，投影展示最后的实验方案。

实验方案：

1.取少量酚酞溶液加于试管中，滴入几滴浓氨水，观察并记录现象。

2.取两支试管，分别加入少量浓氨水，将酚酞溶液滴于棉棒上，塞好橡皮塞，其中一支试管放入盛有温水的烧杯中，观察现象并记录。

学生活动：分组进行实验，记录实验现象，讨论实验结论。

师：同学们请从微观的视角，解释上述实验中的现象。

归纳总结：

（1）氨气分子从烧杯中扩散出与酚酞溶液反应———分子是不断运动的。

（2）氨气分子运动速度大于酚酞微粒———不同物质由不同的微粒构成。

（3）温度越高，微粒运动速度越快。

师：像这样，通过对宏观现象的分析、推理，概括出微观本质，同时基于微观本质解释和预测宏观现象，不断深化宏观和微观的结合，是我们化学研究常用的思维方法。

任务三：构建物质微粒模型

师：同学们充满了对微观世界的好奇和探究的欲望，也对微观世界有了初步的认识。接下来我们就以水为例，借助模型对它们进行深入的学习。

师：播放电解水的演示视频。

问题1：我们看到了水通电后生成了氢气和氧气，那么大家知道水、氢气、氧气都是由什么微粒构成的吗？

学生回答：它们分别是由水分子、氢分子、氧分子构成的。

问题2：水分子是怎样变成氢分子和氧分子的？

学生活动：以小组为单位利用手中材料每人制作一个水分子、氢气分子、氧气分子模型，并用模型来模拟电解水的过程。

分小组完成活动后小组讨论，小组代表发言。

教师归纳总结：电解水的结果表现为两个水分子电解得到两个氢气分子和一个氧气分子。因此我们总结得出，水由水分子构成，一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成。宏观上讲，所有物质都是由元素组成；微观上讲，物质由各种微粒构成。分子由原子构成，分子可以再分为原子。

任务四：利用模型深化认识

师：刚才同学们模拟了电解水的过程，下面同学们再来模拟一下水蒸发的过程，对比两个过程并分析两者之间的区别。

问题1：从分子原子的角度谈谈对水电解、水蒸发过程的认识。

问题2：请同学们对比两个变化前后物质的构成情况，并对物质进行分类。

学生分小组模拟，并思考讨论，小组代表发言。

教师归纳总结：

1.物理变化中分子本身没有发生改变，分子的间隔、运动情况发生了改变。

2.化学变化中分子本身发生了改变，有新分子生成。

3.单质是由同种元素组成的纯净物，化合物是由不同种元素组成的纯净物。

4.同种分子构成的物质属于纯净物，不同种分子构成的物质属于混合物。

问题3：化学变化中，原子的结构是否会发生变化？

学生交流发言，教师引导过渡。

投影展示：氧原子和氧离子的结构示意图。

教师归纳总结：原子核没有发生改变，最外层电子数发生了改变。强调“结构决定性质”的化学思想。

问题4：过氧化氢和水由相同元素组成，但两者化学性质不同的原因是什么？

学生活动：制作过氧化氢分子模型和水分子模型，并进行比较归纳。

归纳总结：分子结构不同，化学性质不同。

教师总结：一切物质都是由微粒构成，正因为构成物质粒子种类、数量不同，才使得物质有不同的性质。也就是说结构决定性质。

（三）模型应用，提升素养

教师设问：我们刚才对微观世界的探究学习，对我们人类怎样才能创造出我们所需且性能更佳的物质有怎样的启发？

学生分小组讨论，作出猜想并阐述理由。

资料分享：

资料1：2015年屠呦呦获得诺贝尔奖，其成就就是通过改变分子结构，获得结构更优化的功能分子，研发出抗疟新药———青蒿素。

资料2：艾曼纽和珍妮弗两位科学家因在“基因编辑技术”方面的杰出贡献获得2020年诺贝尔化学奖。她们的成果可以极其精确地改变动物、植物和微生物的DNA分子，对生命科学产生了革命性的影响。

教师归纳：通过以上事实我们可以看出，人们正在通过改变分子的结构不断创造出新的物质，深刻影响着人类社会的发展。

化学学科核心素养的落实，对于初中化学教学是一项挑战，但也为教师的教学指明了方向。在教学过程中，教师应该深入理解新课程理念，分析教材，优化教学策略，从而逐步落实学生化学学科核心素养的培养。

 

 

（《山东教育》2023年1、2月第3、4期）