“物质构成的奥秘”教学中几个常见问题探讨

杨军

摘要：“物质构成的奥秘”这一主题内容比较抽象，初中学生已有的知识储备不足，易形成认识偏差。教师在教学中借助生活实例、实验演示、实物模型等可以帮助学生的认识过程实现从宏观到微观、从定性到定量的转化。但是宏观物质的变化规律并不能完全推演得出微观世界的变化本质。教学中要注意情境运用的合理性、问题解释的科学性、语言表达的规范性。

关键词：物质构成的奥秘;微粒间作用力;教学问题

文章编号：1008-0546（2022）07-0096-02中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.024

人教版教材九年级上册第三单元“物质构成的奥秘”在课题1“分子和原子”部分的教学目标为：1.要求学生从宏观角度认识物质的组成，从而认识化学物质的多样性;2.要求学生从微观角度认识构成物质的微粒，理解相关的概念，从而认识到物质是由微粒构成的。主要内容包括以下几点：物质是由分子、原子等微观粒子构成的;微观粒子（如分子）总是在不断运动着，在受热的情况下，微观粒子运动速率加快;构成物质的微观粒子之间有间隔，物质处于不同状态时，微观粒子之间的间隔不同，同一物质的微观粒子间隔受热时增大，遇冷时缩小;在化学变化中，分子可以分为原子，原子又可以结合成新的分子[1]。关于该课程内容，《义务教育化学课程标准（2011年版）》中的要求是：知道分子、原子、离子等都是构成物质的微观粒子;微观粒子处于不停的运动之中;微观粒子之间存在间隔，且物质在改变温度和压强的条件下，微观粒子的间隔会发生变化;能用微粒的观点解释生活中常见的物理现象和化学变化[2]。

在实际教学过程中，教师常常用“小东西”（小、动、隙）来高度概括微观粒子的三个特征，这充分展示了教师基于初中学生的认知特点而发挥的教学智慧。另外，由于本部分内容比较抽象，教师常借助生活实例、实验演示、实物模型、模拟动画等手段辅助教学，帮助学生建立从宏观到微观的认知模型，取得了比较好的教学效果。但教师处理其中某些知识目标的方式值得商榷，例举及分析如下。

一、微粒的运动

在一次调研的课堂上（如表1案例所示），有学生直接就向老师抛出了表1 中的困惑。可惜的是老师当时被这个提问给懵住了。显然，老师当时没有意识到水挥发的本质原因是由于水分子之间的作用力被破坏，抑或是老师不知道如何向学生解释微粒间存在作用力的这一问题。不同的物质，不同微粒间的相互作用力的大小不同。水分子的运动会导致水的挥发，在加热、紫外光等能量作用下，水分子间作用力被破坏了，但这部分能量不足以破坏衣服纤维分子间作用力。

在初中化学教学中我们也可以回避分子间作用力的问题，但我们应该要了解并设法让学生懂得利用“控制变量”的方法去研究问题。当研究分子运动速率快慢时，取水为研究对象，外界的温度是变量，温度高，水分子运动速率快。研究衣服没有“挥发”而水挥发的原因时，环境的温度相同，不同的是构成水的水分子和衣服中的纤维分子的分子大小、形状等存在差异，因而挥发的速率不一样。

二、微粒的构成

一般的教学思路如表2的案例所示。

课标只要求学生知道“分子、原子、离子是构成物质的微粒”，并不要求知道具体的物质是由哪种微粒构成，所以初中化学关于物质构成微粒种类的教学还是尽量不要拓展，教学评价中最好回避此类问题的考查。

由于分子、原子、离子间的相互作用力存在较大差异，因而表现出由分子、原子或离子直接构成的物质，它们在熔沸点、硬度、导电性等方面存在着较大差异。这些性质是微观粒子间作用力的外在表现。例如：由分子通过分子间作用力构成的物质，常温下通常呈液态或气态;由原子直接构成的物质，熔沸点高、硬度大、耐磨。从微粒间作用力的角度分析，“稀有气体是由原子直接构成”的结论是不够准确的。随着科学技术的进步，目前也可以通过仪器分析来辅助认识物质的构成微粒。

三、微粒间存在间隙

微观粒子具有波粒二象性的运动特征，与宏观物质的运动状态有着明显不同。因此，用宏观物质相互混合后体积变化来直接类推、解释所有的实验现象，并得出微观粒子进入了其它粒子间隔中的结论是不严密的。教学案例如表3所示。

两液体混合时分子间相互作用力直接影响到分子间的距离，而分子间平衡距离的大小又决定着溶液的体积，所以一切影响分子间相互作用力的因素（如分子体积、形状、极性、组成，各分子对间的相互作用等）都会影响到液体混合时体积的变化。由于液体组分不同，分子间相互作用力也不同，導致了液体混合时体积可能缩小，也可能不变甚至增大[4]。

酒精与水混合时，由于氧原子的电负性很大，酒精分子与水分子之间可以形成氢键，这个过程就是酒精分子和水分子水合的过程，即酒精分子上羟基的氧原子吸引水分子上的氢原子，同时水分子上的氧原子也会吸引酒精分子羟基上的氢原子，使电子云收缩，重叠程度增大，分子半径减小，分子间的联系更为紧密。微粒间存在间隔为液体混合后体积的变化提供了可能，微粒间的相互作用才是导致体积变化结果的真正原因。

四、水分解过程中微观粒子的变化

教学案例如表4所示。

人教版教材示意图所对应的描述是：水分子分解时，生成了氢原子和氧原子，2个氢原子结合成1个氢分子，很多氢分子结合成氢气;2个氧原子结合成1个氧分子，很多氧分子结合成氧气。很明显，该微观粒子的变化示意图表示的是水分子分解过程中的变化，而并不代表电解过程中的变化。由于该示意图和相关解释在教材中处于电解水的实验之后，教师误以为这就是水的电解的微观解释。

其实，对于“物质构成的奥秘”的教学误区还不止这些。包括分子和原子的概念，部分教师自己都不能准确理解这些概念的适用范围。教师对教材中的阐述不加思考、不作分析，直接教给学生并要求学生死记硬背的现象普遍存在。

五、总结与思考

从以上几个教学案例的分析中可以看出，微观粒子如何构成物质，确实存在无穷的奥秘。但不考虑微粒间作用力的因素，将构成物质的微粒进行简单归类是不严密的。用微观粒子的某个性质解释宏观变化中的现象，是片面和肤浅的。基于初中化学基础性和启蒙性的特点，教学不需要对其中某些问题挖得太深，试题考查也应该尽可能回避这些问题。教师不应该“根深蒂固”地接受并强迫学生接受一些并不严密的结论。在中学化学教学中，让学生认识原子、分子、离子是构成物质的微粒，了解构成物质的微粒之间存在相互作用力，不同微粒之间可以相互转化的观点是非常重要的。让学生知道这种变化和微粒间的相互关系比记住一两个似是而非的化学概念更重要[5]。

参考文献

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究中心. 义务教育教科书·化学（九年级上册）[M]. 北京：人民教育出版社，2012.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]中国化学国家课程标准编制组. 义务教育教科书·化学（九年级上册）[M]. 上海：上海教育出版社，2012：63.

[4]赵平. 两种液体混合时体积一定缩小吗[J]. 化学教学， 1997（2）：42.

[5]吴星，吕琳，张天若. 中学化学疑难辨析[M]. 南京：江苏教育出版社，2012.