初中化学“宏观辨识与微观探析”层次核心素养的内涵和教学策略

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　　【内容摘要】“宏观辨识与微观探析”是化学核心素养中最基础也是最重要的一个层次，最具化学学科特色，是化学学习中不可缺失的一部分。在整合“宏观辨识与微观探析”内涵的基础上，提出重视化学用语、发挥实验作用、增加双向互动三个教学策略，以期对学生核心素养的培育有所帮助。
　　【关键词】宏观辨识 微观探析 核心素养 初中化学 教学策略 内涵
　　“宏观辨识与微观探析”属于化学学科核心素养的一个层次。其中宏观是用肉眼即可以观察到的总体，微观是不能直接被观察到的，从分子、原子、电子等方面去探寻物质本质规律。《义务教育化学课程标准（2011年版）》指出：化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特征是研究分子和创造分子。可见，化学研究的对象是物质，区别于其他学科，强调不仅从宏观角度，更要从微观的角度认识物质及其变化的科学。在化学的学习中，“宏观辨识与微观探析”属于不可或缺的一个层次。
　　一、内涵
　　“宏观辨识与微观探析”是从不同层次对物质结构、性质、能量转变等及其相互关系的基本认识，既是重要的学科观念，又是化学问题解决的思维视角。“宏观辨识与微观探析”的培养应包含三个层次：对必备知识的传授;元素观、微粒观的形成;宏观-微观-符号三重表征思维的应用。根据三个培养层次，可将其内涵分为三个层次：知识层次、观念层次、思维层次。
　　1.知识层次
　　知识是形成学科核心素养的必要基础。任何观念、能力的培养都建立在掌握基础知识、活动技能的基础之上。知识在培养核心素养，建构观念、训练思维的过程中发挥工具和载体作用，通过不断的概括提炼知识可形成深层的、可内化、可迁移的学科观念。
　　“宏观辨识与微观探析”素养目标的培养要求学生必须达到了解常见物质的组成与性质、变化及其现象、用途与制备等宏观事实;建立物质是由微粒构成、微粒不断运动、化学变化是分子破裂与原子重组等基本观念;知道元素符号、离子、原子结构示意图、离子结构示意图、离子符号、化合价、化学式、化学方程式等的含义及书写等必备知识的基础上。这是该维度核心素养最基础的内涵，是达到其他培养层次所必需的必备的方面。
　　2.观念层次
　　“宏观辨识与微观探析”素养目标的达成过程，实际上是建立在元素观、微粒观的建构过程之上的。培养学生的化学核心素养需以知识为载体，以观念的建构为线索和抓手，交织前行，螺旋式上升发展，最终形成化学素养。
　　元素观、微粒观等学科观念内隐于知识体系当中并随知识层次的推进而深化的，是概念、原理等具体知识经思维加工后在学习者身上积淀下来的学识素养。元素观、微粒观会支配和影响着学生在获取知识、解决问题时的思维方式和方法选择。元素观、微粒观可以把已有知识经验组织成具有内在联系的网络结构，有利于增进学生对知识的理解。元素观、微粒观的形成意味着学生的认知在概括化、系统化水平层次上实现了知识、方法和经验的一体化，形成了稳定的网络经验结构。
　　元素观、微粒观不是一朝一夕养成的，而是渗透在整个九年级化学的教学中，不断深入。在初中阶段学生的元素观应建构到如下水平：认识基本元素种类，能从元素的角度分析物质组成，了解各类物质的性质并能预测相似物质的性质，建立元素与物质世界的基本联系。微粒观应建构到如下水平：认识物质的微粒性，知道微粒的特性，能从分子、原子、离子的角度分析化学变化的本质，建立物质结构决定物质性质的基本研究思路。
　　3.思维层次
　　宏观-微观-符号三重表征是认识化学物质和分析化学问题的思维方式，学生的化学三重表征水平，既体现了学生思维能力，也反映了学科素养。“宏观辨识与微观探析”素养目标的达成不应只停留在单一从宏观视角或微观视角分析物质及其变化，而是同时从宏观、微观、符号三个视角加以看待，并努力建立三者间联系，进而自动转化在不同层面上整体性看待物质及其变化。
　　三重表征的思维模式引导学生按研究化学基本问题的思路，通过具体的宏观事实去进行微观水平上的探究，从而理解知识的内涵与本质;或者引导学生基于微观层次的推演，预测物质及其反应可能具有的宏观表征，通过一定途径或方法收集相关证据，从而证实预测，揭示微觀与宏观的联系，并用符号加以表示。在此基础上，或呈现宏观事实并进行微观层面上的分析探究，或先进行微观分析预测并获取相关事实证实，并建立所学知识的符号表征系统。
　　通过三重表征的思维模式，学生能将独特学科视角从单一学习情境迁移应用至生活情境、学术情境，是对学生能力培养的最高层次。
　　二、策略
　　“宏观辨识与微观探析”层次素养培育具备螺旋式上升的阶段性特点，因此在教学的不同阶段应采取的策略相似但侧重点不同，在知识层次、观念层次的培养上应格外重视化学用语，在思维方面的培养上应充分发挥实验的作用，在教学的全过程都应尽可能增加双向互动机会。
　　1.重视化学用语
　　化学用语是“宏观辨识与微观探析”层次学习的基础，是衔接化学学科特色宏微观世界的桥梁。缺失化学用语学习的孩子必然不可能在化学学习上取得收获，只有拥有扎实的化学用语功底，才能将宏观现象和微观变化联系在一起。而化学用语知识大量、生涩，缺乏问题表征方式增大学生学习难度。在教学时应注意要有意识地深入挖掘化学用语本身所承载的多种意义，借助球棍模型、flash仿真动画、化学史等多种手段丰富学生对于化学用语的认知，引入将化学符号所代表的客观现象和微观结构有机联系起来，突出三重表征，将其蕴含的含义及概念、定律具体化，在理解的基础上进行能动学习以提高化学用语教学效率。
　　比如在离子的教学中，离子符号的书写是常出现的易错点，学生常惯性将离子符号右上角电荷数和电性标反。教师在教学时可多次强调离子符号的意义，将离子符号的书写和意义相结合（Ca2+——Ca2+带有2个单位负电荷，因此应先写2再写+，电荷数、电性均标在元素符号右上角），提高学生对离子的认识，避免出现书写错误。 　　2.发挥实验作用
　　化学是一门以实验为基础的科学。实验教学不仅能有助于培养学生的科学态度、科学精神、科学思维，更能培养学生的问题意识、创新意识、合作意识。作为化学学习的基本手段，通过实验，学生主动体验、感知化学变化的过程，更好形成三重表征的思维模式。然而在实际学习中，学生常倾向于多花时间在记录实验现象及方程式的记忆上，并不能，或者说并不会主动将可视化的实验现象和微粒发生的变化相联系，这是学生形成三重表征思维模式过程中最大的问题——缺乏主动、有机的宏微观联系。因此，在日常学习中，教师不仅要指导学生怎样观察现象，还应启发学生怎样利用这些感性材料去思考问题，理解化学现象背后的本质。
　　以氢氧化钠和盐酸的中和反应为例，该课是初中化学建立学生三重表征思维模式的关键点。传统教学中，教师会在实验前先分析反应物在溶液中的微粒构成情况，再进行实验，通过实验现象和反应方程式推理中和反应的反应本质，并辅以flash动画强化认识，这一过程遵循三重表征思维模式，为学生提供思维模型，但多数教师在本课后再未提及三重表征思维模式的使用，事实上，盐与酸、盐与碱等复分解反应教学中完全可以渗透“宏观辨识与微观探析”核心素养的培养。用反应方程式表示变化，同时不断向学生渗透的微粒观来分析方程式的微观涵义，引导学生想象微粒间是怎样相互作用的，再辅以实验，加深学生对复分解反应条件的理解，多次训练后，学生对于三重表征思维模式必然更加熟悉，更能加以运用。
　　从微观本质上认识和思考宏观的现象和变化。有时在实验进行前，也可让学生通过分析构成反应物的每种微粒的化学性质，用已知的理论来预测实验现象和最后结果，形成实验现象与符号、物质内部本质的联系。整个过程环环相扣，宏观、微观、符号三者有机结合、相互促进，才能更好训练学生“宏观辨识与微观探析”层次的素养，充分彰显了三重表征价值。
　　3.增加双向互动
　　一般而言，“宏观辨识与微观探析”层次上的教学中，教师通常会通过课堂提问或纸笔练习等的形式获得反馈，而这样的反馈常具有片面性，只能反映学生程序性知识的记忆水平，缺乏深层次的反馈。比如，在刚开始教学“原子的结构”一课，教师会尝试用微观示意图或原子模型将原子结构模型化便于学生理解，为学生提供微观世界的感性认识。可这也会产生迷思概念，很多学生会误以为原子是一个静止的结构，这样的错误认识无法通过练习得到反馈。因此，在教学时，应注重双向互动，不止停留在教师指导学生学习，教师提问学生回答，更应上升至学生主动提出疑惑，通过纸笔或文字的形式表达产生困惑的思维过程，师生共同讨论，解决问题。王荣桥老师就曾提出通过“画水”绘制微观示意图体现学生思维过程的方法，具有一定参考价值。]通过多次绘制一杯水的微观示意图，架起宏微观之间的桥梁，反映学生对于微观世界的认识，通过纠正错误微观示意图，纠正学生对于微粒的错误认知，培养核心素养，这样的教学手段更为有效一些。
　　“宏观辨识与微观探析”核心素养的培养无法一蹴而就，需要在日常教学中，活用教材，辅以多样教学工具，施以不同教学策略，日积月累，方见成效。这是一项漫长的工作，也是化学教学中最为基础最为重要的一环，希望上述能對未来的教学工作起到一定帮助。
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　　（作者单位：厦门市第三中学）
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