1、“宏微結(jié)合”核心素養(yǎng)在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用孫海艷1王建民2（1.杭州市綠城育華學(xué)校浙江杭州310012;2.南京師范大學(xué)蘇州實驗學(xué)校江蘇蘇州相城區(qū)215100）摘要：學(xué)生通過接受高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文通過化學(xué)課堂的一些實例，講解宏微結(jié)合”核心素養(yǎng)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)過程中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：宏微結(jié)合制作模型課堂教學(xué)高中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和品格。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括宏微結(jié)合”、分類表征”、變化守恒”、模型認知”、實驗探究"、綠色應(yīng)用”等6方面1。學(xué)

2、生通過接受高中化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。其中宏微結(jié)合”核心素養(yǎng)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)過程中有較為廣泛的應(yīng)用。一、宏微結(jié)合在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用舉隅1 .通過模型制作，用實物類比物質(zhì)的微觀組成，理解空間構(gòu)型對有機物同分異構(gòu)體概念的學(xué)習(xí)，對其空間立體結(jié)構(gòu)的認識，是有機化學(xué)基礎(chǔ)中有機物命名的前提，更是同分異構(gòu)體正確書寫的基礎(chǔ)，能不能把立體結(jié)構(gòu)壓扁”到紙上，再通過紙上的書寫想象出其真實結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)被壓扁”的手寫和有機物的真實結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，模型組裝課就是一種最為有效的方式。案例1:有機物空間結(jié)構(gòu)的認識與理解燒爛中每個碳通過四條鍵形成空間正四面體結(jié)構(gòu)，但其

3、書寫只能是平面結(jié)構(gòu)，所以單單憑借想象來感受燒燒中以碳為核心的各原子間的鏈接方式，對學(xué)生來說是困難的。而當學(xué)生通過組裝甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等最簡單的一類碳氫化合物，再對照模型寫出其結(jié)構(gòu)簡式，學(xué)生可以體會出同碳四個鍵的等同地位，即書寫時以一個碳為研究對象，它周圍所連的四個基團位置可以互換，寫出的戊烷和1甲基丁烷是同一種燒燒。通過動手組裝，學(xué)生總結(jié)出燒爛的異構(gòu)是因為碳鏈的連接方式不同造成的，這種不同是因為出現(xiàn)了支鏈，而不是自己憑借想象畫出的直線和曲線的區(qū)別，真實的碳鏈也不是直線形的。所以通過宏觀模型可以再如甲烷的二氯取充分看出”書寫體和真實結(jié)構(gòu)的差異并能實現(xiàn)其之間的轉(zhuǎn)換HCIIIHCClHCH代產(chǎn)

4、物，書寫時受平面結(jié)構(gòu)限制，出現(xiàn)假性異構(gòu)：C1和CI,學(xué)生往往會認同二者是同分異構(gòu)體，用代表氯原子的球替代原來的氫，不難理解因碳的空間對稱結(jié)構(gòu)，同一個碳上的四個位置上的氫完成相同，取代后兩個氯原子均處于鄰位，沒有同分異構(gòu)體。通過制作宏觀模型，分辨出同分異構(gòu)體和同一種物質(zhì)的不同，為高二同分異構(gòu)體的書寫打下基礎(chǔ)。又如在有機化學(xué)基礎(chǔ)中氫的核磁共振譜的學(xué)習(xí)中，判斷等效氫時，在必修二對碳立體結(jié)構(gòu)認識的基礎(chǔ)上，依據(jù)同一個碳上四個位置因為中心對稱而完全相同，同碳上的氫為一類氫，類推出同碳上的甲基上的氫為一類氫，同一個碳的乙基上有兩類氫，同一個碳上連有正內(nèi)基時有三類氫，三類氫形成同心圓”；把同碳上同時連有四個甲

5、基、乙基、正內(nèi)基換為連有二個甲基、乙基、正丙基，形成CH3CH2CH3,CH2CH2CH2CH2CH3,CH3cH2cH2cHCH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3,CH2cH3得出相對軸對稱位置上氫為一類氫。烷姓中的等效氫的判據(jù)就這樣一一呈現(xiàn)。如果沒有這樣的模型課，所有的學(xué)習(xí)都建立在對空間結(jié)構(gòu)假象的基礎(chǔ)之上，因而不能看到”而缺乏認識基礎(chǔ)以及為此產(chǎn)生的不自信。所以一堂模型課，對于初學(xué)的學(xué)生就是必不可少的認識基礎(chǔ)CH3CH2CH2CHCH3課。再如命名時,學(xué)生常常對CH2cH3這樣的結(jié)構(gòu)直接就命名為:2乙基戊烷，但對于玩”過模型的學(xué)生，出錯的幾率就比較小。所以認識碳的立體結(jié)構(gòu)，是有機化

6、學(xué)等效氫、命名以及同分異構(gòu)體書寫、認識的基礎(chǔ)。而通過模型制作，實現(xiàn)了微觀粒子立體結(jié)構(gòu)的宏觀呈現(xiàn)，這樣的動手實踐過程，也正是學(xué)生化學(xué)“宏微結(jié)合”核心素養(yǎng)的形成過程，案例2:元素周期律概念的認識與理解元素周期律包含了從原子半徑、金屬性、金屬與水或酸反應(yīng)的快慢比較、金屬最高價氧化物的水化物的堿性強弱比較；非金屬性、非金屬最高價氧化物的水化物的酸性強弱比較以及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比較。學(xué)生會覺得比較多，記不住、學(xué)不會，更不知道為什么會是這樣。問題出現(xiàn)在哪里？究其原因是對整個體系缺乏了解，半徑的學(xué)習(xí)才是全部規(guī)律的基礎(chǔ)，理解了半徑的遞變規(guī)律，其它所有規(guī)律都將迎刃而解。而對于半徑的學(xué)習(xí)規(guī)律，學(xué)生對同周期從左向

7、右半徑依次減小（零族除外）和質(zhì)子數(shù)依次增多的學(xué)習(xí)一直是混淆的，因為對原子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)缺乏了解，而以宏觀模擬呈現(xiàn)其內(nèi)部組成，同周期元素，電子層數(shù)相同，從左向右每增加一個質(zhì)子同時增加一個電子，學(xué)生往往只看到了電子的增加認為半徑也增大，所以宏觀模型主要要體現(xiàn)出一個質(zhì)子和一個電子質(zhì)量的不同，一個質(zhì)子的質(zhì)量是一個電子質(zhì)量的1836倍，怎么體現(xiàn)呢？將其比喻為一塊大磁鐵對鐵屑的吸引，帶幾塊磁鐵和一些小鐵釘?shù)秸n堂，和學(xué)生一起感受大“磁鐵對小”鐵屑的吸引，領(lǐng)會質(zhì)子質(zhì)量是相對電子質(zhì)量的1836倍。同時增大質(zhì)子和電子，因為質(zhì)子的大”對半徑的影響占主要地位，相比電子的影響可以暫時忽略，得出同周期也是當電子層數(shù)相同時，質(zhì)

8、子數(shù)是影響半徑的主要因素，因為質(zhì)子數(shù)的強大，從左向右不斷增加質(zhì)子數(shù)，對電子的引力增大，從而使半徑減小。引申到當比較離子半徑時，對于具有相同電子層排布的離子，質(zhì)子數(shù)越多半徑越大。通過質(zhì)子對電子的引力變化，對金屬性、非金屬性以及其延伸出來的性質(zhì)的學(xué)習(xí)也可以達到水到渠成的效果。案例3:元素周期律概念的認識與理解在氣體摩爾體積一課中，一定條件下，物質(zhì)在空間所占的體積大小決定于哪些微觀因素？筆者在實驗室原有球棍模型的部件像小球、鐵條的基礎(chǔ)上增加了燒杯（作為立體支撐）、粘土等物品，告知學(xué)生宏觀物質(zhì)的構(gòu)成微粒，原子、分子和離子都是一個一個的小球，這些小球通過不同的組合構(gòu)成了宏觀物質(zhì)，請大家根據(jù)自己的想象組合

9、成可以看得到”的微粒，感覺其對體積的影響。這里筆者選用粘土是考慮利用它的可變形性，結(jié)合學(xué)生熟悉的球棍模型中的小球、鐵條，燒杯或者其他盒子則給出了具體立體空間，一個小組幾個同學(xué)通過組合，感受物質(zhì)在空間所占據(jù)的體積與微觀粒子的關(guān)系，對于球的大小、數(shù)目以及球間距等對其體積的影響有了充分的直觀認識。設(shè)計意圖：通過這樣的模型探究，用宏觀物質(zhì)展示物質(zhì)的微觀組成，幫助學(xué)生實現(xiàn)抽象思維，基本都是對新課第一節(jié)的設(shè)計，避免了學(xué)生只會解題，而不能理解其化學(xué)內(nèi)涵的尷尬局面。并且在后續(xù)教學(xué)中，能明顯感覺到動手操作過的學(xué)生，因為見過”其微觀結(jié)構(gòu)，得到更深入的認識，而對學(xué)習(xí)的自信心更強，學(xué)習(xí)的興趣也更足。2 .通過實驗演示

10、，用宏觀現(xiàn)象直觀感知、理解微觀結(jié)構(gòu)在膠體一節(jié)的課堂教學(xué)中，設(shè)計多個學(xué)生動手實驗，通過這些系列的小型實驗設(shè)計，實現(xiàn)溶液、膠體和濁液的相互轉(zhuǎn)變，此過程中學(xué)生充分體會到膠體這個概念不是一個孤立的新生態(tài)”，其與學(xué)生已經(jīng)熟悉的溶液、濁液一樣，是一個混合體系，是一個微粒集體對另一種微粒的容納”，但這種微粒特殊的微觀粒子（其被容納”微粒的直徑在1nm100nm之間），使其在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用6。案例4:溶液、膠體和濁液的相互轉(zhuǎn)變的認識與理解(1)通過向沸騰的蒸儲水中逐滴加入12mL飽和FeCl3溶液，繼續(xù)煮沸至液體呈紅褐色，停止加熱，用激光筆照射燒杯中的液體，可以看到一條光亮的通路”，即丁達爾效應(yīng)，

11、通過對硫酸銅溶液和氫氧化鐵膠體的對比實驗，落實丁達爾效應(yīng)是膠體的特性。(2)將牛奶、豆?jié){、淀粉等加水稀釋，觀察在稀釋過程中用激光筆照射這些溶液，有光亮的通路”出現(xiàn)，產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)，實現(xiàn)了從濁液到膠體的轉(zhuǎn)變。再繼續(xù)加入過量水，光路會消失，繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤骸?3)將制得的氫氧化鐵膠體繼續(xù)加熱，觀察其由透明澄清的紅褐色溶液”最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色沉淀，實現(xiàn)了膠體向濁液的轉(zhuǎn)化。(4)向氯化鐵溶液中加入1molL-1的氫氧化鈉溶液，觀察到產(chǎn)生紅褐色沉淀。(5)將上述(4)實驗中的氫氧化鈉依次稀釋1倍、2倍、5倍、10倍后分別加入等濃度的氯化鐵溶液中，觀察其隨濃度降低，沉淀越來越少，最終不能產(chǎn)生沉淀。再將氯化鐵溶

12、液，與不同濃度氫氧化鈉反應(yīng)后的產(chǎn)物一一用激光筆照射，觀察其均有丁達爾效應(yīng)產(chǎn)生。(6)找找身邊的膠體。自來水、隨身攜帶的學(xué)校的直飲水以及買來的礦泉水、純凈水、水沸騰出來的水蒸氣、氯化鐵溶液、氫氧化鐵沉淀都被作為實驗對象，做了丁達爾實驗。并記錄實驗現(xiàn)象：能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)的有自來水，三氯化鐵溶液，水蒸氣，氫氧化鐵沉淀；不能產(chǎn)生的有直飲水，買來的礦泉水和純凈水6O氫氧化鐵膠體的制備過程，實現(xiàn)了氯化鐵溶液中的溶質(zhì)FeCl3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3n的過程，F(xiàn)e(OH)3n是一種分子或其他微粒的聚集體，其大小隨濃度、溫度發(fā)生改變，具分散質(zhì)粒子的直徑恰好落在1nm100nm之間時得到的分散系被稱為膠體。牛奶、淀

13、粉、豆?jié){是化學(xué)中的大分子物質(zhì)，具微觀粒子以淀粉為例可表示為(C6H10O5)n,一個分子中含有幾百到幾千個C6H10O5鏈節(jié)，在水分子作用下被分離，是n的個數(shù)越來越少，其作為分散質(zhì)微粒的直徑可以減少到1nm100nm之間，這時得到了膠體。因此如果說牛奶、淀粉、豆?jié){溶液是膠體是可以理解的，因其常見濃度下的牛奶、淀粉、豆?jié){溶液都能觀察到明顯的丁達爾現(xiàn)象，得到所謂的溶液其濃度已經(jīng)非常非常小了60設(shè)計意圖：通過實驗實現(xiàn)濁液、膠體和溶液之間的相互轉(zhuǎn)變，了解膠體同溶液、濁液一樣只是分散系的一種存在方式，理解其只要分散質(zhì)直徑落在1nm100nm之間的分散系就可以認為其存在狀態(tài)是膠體。3.通過原理演繹，用理性

14、思維分析計算，理解離子行為案例5:溶液化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)的認識與理解【例11在NaOH和Ba(OH)2的混合液中，逐滴加入0.1molL1H2SO4溶液，加入H2SO4溶液時的體積與生成BaSO4沉淀的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。已知當加入H2SO4溶液50mL時，溶液呈中性。請回答：(1)當加入H2SO4溶液20mL時，沉淀的質(zhì)量剛好達到最大，生成沉淀的進入”其微觀世界，認質(zhì)量是g。(2)原混合溶液中NaOH的物質(zhì)的量是mol在解答上述計算時，學(xué)生因為思維混亂，看不到所給坐標中的信息，造成運算錯誤，或者看到坐標中的信息能計算出正確答案，但并不能理解其反應(yīng)原理,更談不上舉一反三，學(xué)會解題方法了。而從電解質(zhì)的電

15、離識其在水溶液中以自由移動的Na+、Ba2+、OH-構(gòu)成，加入H+、SO42-,溶液中的反應(yīng)其實質(zhì)就是離子之間的反應(yīng)，所以發(fā)生H+OH=H2O、Ba2+SO42-=BaSO4整個過程中Na+并沒有參與反應(yīng)，兩個離子反應(yīng)同時進行，這樣通過分析離子問的相互作用，了解其微觀粒子的行為，運用其反應(yīng)原理，深入到反應(yīng)內(nèi)涵，知其所以然，形成解決化學(xué)試題的思維能力，從而能達到舉一反三的效果。【例2】室溫下，將100mL某硝酸和硫酸的混合液分成兩等份：一份加入過量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后得沉淀2.33g；另一份加入50mL1.0moll-1NaOH溶液，充分反應(yīng)后溶液的pH=13(溶液的體積為100mL)。

16、試計算：(1)原溶液中所含H2SO4的物質(zhì)的量mol。(2)原混合溶液中硝酸的物質(zhì)的量濃度為molL-10解決第二問時，因為無論是硝酸還是硫酸，擁有相同的H+,與NaOH溶液反應(yīng)存在：H+OH-=H2O,反應(yīng)中消耗的n(H+)等于消耗的n(OH-),應(yīng)用H+的物質(zhì)的量等于OH-的物質(zhì)的量列式計算有：2n(H2SO4)+n(HNO3)=n(OH-)=0.05L的molL-10.1L0.1molL-1,從而n(HNO3)=0.04mol-2>2.33-233mol=0.02mol,所以原溶液中：c(HNO3)=2>0.02mol+0.1L=0.4molL-1。設(shè)計意圖：通過分析離子行為，更有利于理解其反應(yīng)實質(zhì)，是化學(xué)守恒思想學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。二、結(jié)束語以化學(xué)觀念統(tǒng)領(lǐng)下的教學(xué)，最關(guān)鍵的是讓學(xué)生能從本質(zhì)上理解化學(xué)知識，微粒觀”作為中學(xué)化學(xué)的核心觀念，在教學(xué)設(shè)計時從學(xué)科本質(zhì)設(shè)計活動，通過對具體化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，抽提、概括出事實背后蘊含的核心認識，促進學(xué)生對核心知識的深層理解，避免只貼觀念”標簽而沒有實質(zhì)內(nèi)容的情況出現(xiàn)。所以，教學(xué)中把握教什么知識”和為什么教這些知識”是很重要的，這正是核心觀念統(tǒng)領(lǐng)教學(xué)”中蘊含的深層次理解和應(yīng)用知識的一個思考7。參考文獻1黃海旺.科學(xué)核心素養(yǎng)淺談.人民教育出版社課程