基于学习进阶理论的“微粒观”跨学段教学研究

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1、基于学习进阶理论的“微粒观”跨学段教学研究张宁摘要:分析了当前中学化学的“微粒观”教学现状与要求，从“微粒观”4个逐步进阶的核心要素——“微粒”本身的性质；“微粒”集体的性质；“微粒”间的相互作用规律；“微粒”与宏观物质间的关系入手，基于学习进阶理论，提出了针对不同学习水平的4阶段教学设计及相应的教学建议。关键词:学习进阶微粒观核心要素教学建议一、问题的提出《普通高中化学课程标准（实验）》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，在原子、分子等微粒的基础上认识和研究物质是

2、化学学科的基本任务，也是化学学科区别于其他学科的基本特征。所以掌握从微粒的角度认识物质的科学学习方法，并将微粒观纳入自身认知体系，成为中学生学习科学时的基本任务和必然要求。经调查显示，初三学生在刚接触到物质微粒时，知道构成物质的微观粒子有哪些，但不能将构成物质的分子、原子等微观粒子与原子核、电子联系在一起；知道构成物质的微粒间有间隙，但不能正确将物质状态的变化与微粒间隙的变化联系起来；刚进入高中阶段时，绝大部分学生能够理解微粒运动产生的变化，但在微粒间的相互作用（反应）产生的变化的理解上有一定的困难[1]；在刚开始化学选修4的学习时，学生知道化学反应

3、伴随着能量的变化，但不能将断键、成键与具体的能量参数联系起来。由此可见，中学生在“微粒观”的学习上存在阶段性障碍，且在微观粒子方面的认知水平有限，以简单记忆和浅显理解为主，在实际问题中进行迁移和应用的能力还较为局限。此外，中学生刚接触化学学科之前的微粒观基本来自于物理学科的学习，且仅达到分子、原子水平，当突然跳跃到离子水平时，学生的实际理解能力将受到一定的挑战。同时，中学生还面临中考、高考的压力，以应试为主要目的，学习方式主要以记忆和割裂式学习为主，所以学生的头脑中很难形成系统的微粒观，这也给今后的微粒学习造成了一定的障碍。为了解决上述问题，我们应遵

4、循学习进阶理念，通过初三化学上册、高中化学必修2、化学选修4与化学选修5四个学习阶段的跨学段设计，帮助学生分阶段逐步建立系统的微粒观，提高学生的系统学习能力，培养学生从宏观和微观两个不同的角度辩证看问题的世界观。二、已有的“微粒观”研究的概述与不足通过检索与统计，发现前人对于“微粒观”内容的理解大多一致，都是在经典“物质微粒理论”的基础上对其进行的进一步丰富，其不同点在于从不同的角度对“微粒观”的核心要素进行了归纳，但目前存在的研究中鲜少提出“微粒观”的跨学段教学。张曹萍[2]以学生的能力目标为划分标准，将微粒观的核心要素分为以下几点：微粒构成观、微

5、粒结构观、微粒计量观和微粒应用观。康波[1]、李瑩[3]等基于微粒观的学习内容进行总结，认为微粒观的构成要素包括：微粒构成观、微粒间隙观、微粒运动观和微粒作用观。刘志勇[4]、杨德红[5]等从知识的渐进性入手，将“微粒观”的构成概括为几个连续的问题：微粒是什么？即让学生相信客观事实，明确物质确实是由微观粒子构成的，以及认识微观粒子的性质。微粒如何构成物质？化学反应中有哪些微观实质？即了解分子、原子在化学变化中的变化过程。综上所述，“微粒观”的核心要素可以描述为：（1）“微粒”本身的性质——分子、原子、离子等微观粒子的客观存在、规范涵义、种类大小、结构

6、组成等；（2）“微粒”集体的性质——微粒集体的结合方式、微粒间隙、微粒运动等；（3）“微粒”间的相互作用规律——微粒间的碰撞、键的断裂和重新组合的方式及能量变化规律等；（4）“微粒”与宏观物质间的关系——宏观性质反映微观结构、微观结构决定宏观性质等。不难看出，这四个核心要素的理解难度逐渐递增，并且分别分布于初三化学、高中化学必修、选修等各个阶段中。所以本研究主要通过设计跨学段教学序列，提出各学段相应的教学流程及教学设计示例，以期为相关教学实践与学术研究提供参考。三、“微粒观”跨学段教学流程及教学设计示例1.阶段一：初三化学上册的学习——基于“微粒”本

7、身性质的教学图1基于“微粒”本身性质的教学流程基于“微粒”本身的性质即分子、原子、离子等微观粒子的客观存在性、微粒种类的多样性、微粒的实际涵义、微粒的极其微小性和微粒的结构组成（分子中原子的成键方式）等。初三化学上册中首次出现了“分子”、“原子”等概念，也是学生“微粒观”学习的开始，所以第一阶段应主要设置在初三上册第二章——空气、物质的构成。该部分的教学流程如图1所示，首先从学生所熟知的生活现象出发，通过眼见为实，亲身感受微粒在我们的生活中是客观存在的；其次，教师引出并解释微粒的正确涵义，纠正学生的前概念，规范学生对微粒涵义的理解；再次，利用现有的科

8、学事实作为客观依据，让学生明白在我们的生活中存在着种类不同、大小各异的微粒，并且这些微粒都是极其微小的，只有