黄金列车图片大全:鲁教版初中化学教科书中“物质微粒观”的构建

                       山东师范大学化学系 鞠治秀

从微观的视角认识化学物质及其变化,是化学学科的重要特征。“物质微粒观”作为一种重要的化学基本观念, 它的形成对于学生理解和解释宏观的事实和现象, 理解化学反应的实质, 了解化学符号的意义等方面具有重要的意义。特别是对于初中学生来说, 物质微粒观的建立, 是他们开启化学之门的基础。“物质微粒观”主要包括: ( 1)物质是由肉眼看不见的微粒构成的; ( 2) 微粒总是在不断运动的; ( 3) 微粒间有一定的间隔; ( 4) 微粒间存在着相互作用。其核心是微粒作用观, 即不同层次的微粒本身是有结构的, 微粒结构就是内部微粒间作用的结果; 物质变化是微粒间的“强”相互作用代替“弱”相互作用。物质微粒观的内容是丰富多彩的, 它贯穿于整个中学化学学习过程中。在初中阶段, 对物质微粒观的认识是以分子、原子概念的建立为标志的。

由山东教育出版社出版的义务教育化学课程标准实验教科书( 简称“鲁教版”初中化学教科书) 在内容选择和体系编排上突出化学基本观念的主导作用, 从第一单元至第九单元, 以物质微粒观为核心建构整个学习内容。教科书在内容编排上重视宏观与微观紧密结合, 围绕物质微粒观这一基本观念, 分别从不同的章节结合不同内容, 如水的三态变化、水的分解、氯化钠的溶解、木炭的燃烧、氢气的燃烧和爆炸、中和反应、食品中的有机物等, 使学生通过不断的学习, 循序渐进地建立起这一基本观念。总起来说,“鲁教版”初中化学教科书在物质微粒观的构建方面, 体现出以下特点:

1.注重超越事实的抽象思维, 挖掘学生深层次的理解力

传统的教科书注重对事实性知识的记忆, 侧重低水平的认知; 美国课程专家艾里克森在评价美国国家科学教育标准就曾经指出, 主题( 事实) 并不是学习的目的, 它只是理解“支撑性观点”( 对学习深入的、基本的理解) 的一种工具。“鲁教版”初中化学教科书在组织这部分内容时, 就承袭了这样的理念, 减少了对事实性知识的堆积, 精选“范例”, 给学生提供了足够的解决问题和进行高水平思维的空间。教科书以日常生活中最常见的水为主线, 以水分子的运动、水的组成、物质在水中的溶解等事实为微粒观的生长点, 以氧气、氢气、二氧化碳等化学性质的学习为辅线, 从日常生活现象入手, 引导学生进行超越事实的抽象思维, 帮助学生建构物质微粒观。

我们可以由以下案例来透视“鲁教版”中化学教科书如何通过具体的水的变化知识来建构物质微粒观。教科书首先创设水的物理变化和化学变化的具体情境, 如, 水的三态变化——为什么会有液态、气态、固态三态变化呢? 水电解变成氧气和氢气——原来用来灭火的液体水生成了可以生成火的两种气体。这两种变化的原因是什么? 当学生思考这些问题的时候, 也就进入了从物质的微观层面寻求答案的认识历程。水的三态变化, 说明水分子是不断运动的, 而由水电解变成氧气和氢气的事实说明, 在化学变化中, 分子会发生变化, 先分解成组成它的原子( 由此说明原子构成分子) , 这些原子会重新组合, 生成新分子, 这些新分子集合起来成为新物质。若以此为基点继续追问下去,“为什么某一原子与那一种原子结合而不是与另一种原子结合? ”这就需要从原子的结构找原因, 接着教科书安排了原子的构成……如果继续追问,“为什么是两个氢原子和一个氧原子结合生成水而不是以其他的比例结合? ”那就需要对微粒结构和作用进行更为深入的研究。教科书就这样以水的变化为范例, 作为物质微粒观的生长点, 演绎出物质微粒观的丰富内容。

2. 重视核心概念对基本观念形成的重要作用

艾里克森在评价美国国家科学教育标准中还指出: 当学生以事实为基础进行概念的归纳, 同时在一个深层次的概念理解水平上深入理解科学范式和各种联系时, 一系列的“整合概念”如同为其提供了一个概念聚合器,以帮助学生“综合思维”。由此可见理解和掌握核心概念, 不仅有利于学生形成相应的化学基本观念, 而且能促进学生认知结构的发展, 化学基本观念、核心概念和具体化学知识之间有着紧密的联系。

化学基本观念是理解化学概念和化学知识的整体背景和基础, 具有包含范围广、概括化程度高的特征, 它支配核心概念的选择和化学知识的应用; 化学核心概念是以化学基本观念为导向, 为帮助学生形成化学基本观念而选择的一些深层次的、具有迁移价值的概念, 化学知识是围绕基本观念和核心概念为中心选择的能促进学生深层理解力的事实, 目标指向化学基本观念。而值得我们注意的是, 相同核心概念的不同编排方式又会对基本观念的形成有很大的影响。下面以分子、原子概念的建构为例分析“鲁教版”初中化学教科书中是如何通过核心概念帮助学生形成物质微粒观的。

分子和原子是两个核心科学概念, 初中阶段物质微粒观的建立就是建立在分子和原子认识基础上的 , 综观每一版本的教科书, 分子和原子的概念的建构都是不可缺少的。“鲁教版”教科书重视分子和原子概念的理解性建立, 它将分子概念的建立分为两个阶段: 分子概念的引入和分子概念的理解性建立, 教科书首先在第一单元“化学改变了世界”中“化学变化的奥妙”主题下引入了水分子的概念,并且引出水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的; 然后又在第二单元“水和溶液”通过具体实例“水分子的三态变化”和“水的电解”, 讨论“构成物质的分子在发生物理变化和化学变化时有何变化”这一关键问题来形成对分子的理解性认识。最终帮助学生形成这样两个核心理解: 在发生物理变化时, 没有形成新的物质, 构成物质的分子没有发生变化, 只是物质分子间的距离发生了变化; 在发生化学变化时, 形成了新的物质, 物质的分子发生了变化, 物质的化学性质发生了变化。对于原子的理解性认识, 教科书通过“水的电解”分解事实的认识来形成。接下来的“认识原子”主题更进一步揭示了原子的微观结构, 加深了学生对原子的深刻理解。

3.重视“宏观—微观—符号”相结合化学是一门宏观与微观相统一的学科。“鲁教版”初中化学教科书紧紧抓住了这个特征, 在内容的组织和呈现方面, 依据学生的心理发展水平, 尽可能地引导学生从宏观、微观、符号三者相结合的视角认识物质, 帮助学生形成物质微粒观。

例如, 借助电解水的实验, 让学生认识到“微粒间存在着相互作用”。教科书通过H2、O2、H2O三种物质的微观构成图示和反应的微观表达式, 自然而然地引出原子、分子变化的相关知识, 引导学生在感知宏观实验现象的基础上想象分子和原子在化学变化中的行为, 最终认识到这是一个旧分子被破坏、原子进行重新组合并生成新分子的反应过程, 从而也认识到化学变化的实质。另外, 在教材270余幅图片中, 展示物质宏观与微观、微观与符号、宏观与符号以及宏观、微观、符号的图片共计90幅, 约占全书图片总数的33%。例如, 在讲解化学式的意义及物质的组成与化学式的关系时 , 教科书就穿插了三组图片, 使学生建立起见到一种物质, 就去思考“这种物质的微观构成是怎样的, 如何用符号来表示它的微观构成”的良好思维习惯。

美国课程专家艾里克森认为:提高学业标准更多的是要求思维能力的提升, 而不是掌握更多的事实内容。学习重心应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和对更为根本的知识结构进行深层理解, 培养和发展思维能力。因此, 教师要建立用化学基本观念组织教学的意识, 处理好基本观念和具体知识之间的关系。要从教材内容的整体出发, 用基本观念统率具体知识的教学, 不能把眼光只盯在一个个具体的知识点上。很多情况下教科书中的基本观念不如具体知识表达得清晰明了, 但它是可以通过知识的选择和组织体现出来的。因此, 教师在研究教科书的时候, 首先要领悟内隐在具体内容中的化学基本观念。只有教师先领悟, 才能引导学生去完成对化学基本观念的认识和体验。