例析在物質(zhì)的變化復(fù)習(xí)教學(xué)中建構(gòu)“三重表征”思維

摘 要：結(jié)合物質(zhì)的變化中考復(fù)習(xí)教學(xué)案例分析，利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)建構(gòu)宏觀表征，利用微觀動(dòng)畫(huà)和微觀圖建構(gòu)微觀表征，利用元素符號(hào)、化學(xué)式和化學(xué)方程式建構(gòu)符號(hào)表征，并闡述了三種表征的聯(lián)系，從而初步建構(gòu)“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征的思維方式。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)的變化；教學(xué)；三重表征

所謂化學(xué)學(xué)習(xí)中的三重表征是指宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中指出：化學(xué)是一門(mén)在分子、原子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學(xué)。化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)決定了“宏觀-微觀-符號(hào)”三種表征應(yīng)有機(jī)結(jié)合。因此，從三種表征有機(jī)結(jié)合的角度，也就是從三重表征的角度認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)是化學(xué)學(xué)科教與學(xué)的有效方法，是化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。初三化學(xué)是化學(xué)教育的啟蒙階段，經(jīng)過(guò)初三上學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)有了一定的知識(shí)儲(chǔ)備，在初三下學(xué)期可初步嘗試建構(gòu)“三重表征”思維方式。下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中的典型案例分析，淺談在物質(zhì)的變化中考復(fù)習(xí)教學(xué)中進(jìn)行“三重表征”思維方式的建構(gòu)。

展示教學(xué)流程

實(shí)驗(yàn)：水的蒸發(fā)和水的電解（學(xué)生分小組做實(shí)驗(yàn)）

思考：1. 水的蒸發(fā)和水的電解各屬于什么變化？從宏觀角度分析這兩種變化的本質(zhì)區(qū)別。

觀察：2. 水的蒸發(fā)和水的電解的微觀動(dòng)畫(huà)和微觀圖，從微觀角度思考：什么變了，什么沒(méi)變？有什么本質(zhì)區(qū)別？

書(shū)寫(xiě)：3. 試分別用化學(xué)符號(hào)表示水的蒸發(fā)和水的電解

水的蒸發(fā)：H2O（l）→H2O（g）（其中l(wèi)表示液態(tài)，g表示氣態(tài)）

水的電解：2H2O通電2H2↑+O2↑

討論并歸納：

規(guī)律1：從宏觀角度看，物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別是有無(wú)生成新物質(zhì)。

規(guī)律2：從微觀角度看，由分子構(gòu)成的物質(zhì)，發(fā)生物理變化時(shí)，分子不變；發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，分子改變，生成新分子。兩種變化的本質(zhì)區(qū)別是有無(wú)生成新分子。

規(guī)律3：化學(xué)變化的微觀實(shí)質(zhì)（即分子與原子的本質(zhì)區(qū)別）：在化學(xué)變化中，分子可分成原子，而原子不可再分，原子只是重新組合。因此化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和原子的數(shù)目不變。

方法：宏觀、微觀、符號(hào)三者的聯(lián)系統(tǒng)一是化學(xué)學(xué)科特有的思維方式。

案例評(píng)析：

首先通過(guò)精心設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)水的蒸發(fā)和水的電解，讓學(xué)生先觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，水的蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)始有少量氣泡冒出，后來(lái)水沸騰有大量氣泡冒出，水由液態(tài)變氣態(tài)。水的電解實(shí)驗(yàn)中，電極上有氣泡產(chǎn)生，經(jīng)檢驗(yàn)負(fù)極產(chǎn)生的氣體能燃燒，是氫氣；正極產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，是氧氣，且氫氣和氧氣的體積比為2∶1。通過(guò)對(duì)比分析學(xué)生認(rèn)識(shí)到水的蒸發(fā)是物理變化，只是水的狀態(tài)發(fā)生變化，沒(méi)有生成新物質(zhì)。水的電解是化學(xué)變化，生成了新物質(zhì)氧氣和氫氣。兩種變化的本質(zhì)區(qū)別是有沒(méi)有生成新物質(zhì)。這樣學(xué)生從與日常生活息息相關(guān)的物質(zhì)水著手，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察，已經(jīng)獲得了豐富的感性認(rèn)識(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從宏觀角度分析總結(jié)物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別，更易于從宏觀上對(duì)物質(zhì)的變化加以把握，初步建立物質(zhì)的變化的宏觀表征，為三重表征思維的建構(gòu)與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

其次利用水的蒸發(fā)和水的電解的微觀動(dòng)畫(huà)和微觀圖進(jìn)行微觀對(duì)比分析，讓學(xué)生深刻體會(huì)到兩種變化微觀本質(zhì)的不同。水的蒸發(fā)是物理變化，水分子不變，只是水分子間的空隙發(fā)生變化。水的電解是化學(xué)變化，水分子發(fā)生變化，水分子分解成氫原子和氧原子，氫原子和氧原子重新組合成氫分子和氧分子。通過(guò)對(duì)比分析，學(xué)生從微觀角度清晰地認(rèn)識(shí)到什么在變，什么沒(méi)有變，深入理解水的沸騰和水的電解的本質(zhì)區(qū)別，將物質(zhì)變化的宏觀事實(shí)與物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀的抽象。在觀察微觀動(dòng)畫(huà)和微觀圖過(guò)程中，利用比例模型形象地向?qū)W生展現(xiàn)出物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，不僅增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的空間想象力，理解物質(zhì)的變化的微觀本質(zhì)，而且也將模型和符號(hào)聯(lián)系起來(lái)，增強(qiáng)了直觀性，如用一個(gè)小球表示一個(gè)氫原子，用一個(gè)稍大些的球表示一個(gè)氧原子，這樣水分子、氧分子和氫分子的比例模型就直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，氫分子的比例模型可直觀地表示一個(gè)氫分子，一個(gè)氫分子由兩個(gè)氫原子構(gòu)成，一個(gè)氫原子的化學(xué)符號(hào)為H，所以氫分子的化學(xué)符號(hào)為H2；類(lèi)似的還有水分子和氧分子的比例模型可直觀地呈現(xiàn)水分子和氧分子的化學(xué)符號(hào)?？梢?jiàn)，由于化學(xué)學(xué)科的特殊性，利用模型可以幫助學(xué)生在頭腦中建立起聯(lián)系宏觀、微觀、符號(hào)的“觀念模型”，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，將三重表征融合在一起。

在教師引導(dǎo)下，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生已經(jīng)知道透過(guò)宏觀現(xiàn)象看微觀本質(zhì)，關(guān)注到宏觀事實(shí)與微觀本質(zhì)的聯(lián)系，此時(shí)利用元素符號(hào)、化學(xué)式和化學(xué)方程式表示水的蒸發(fā)和水的電解的不同，可在學(xué)生的頭腦中建構(gòu)有關(guān)水的蒸發(fā)和水的電解的符號(hào)表征。而元素符號(hào)、化學(xué)式和化學(xué)方程式本身具有宏觀和微觀方面的意義。運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)符號(hào)表征物質(zhì)的變化，加深了學(xué)生對(duì)物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別的理解，實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀、再到符號(hào)的抽象過(guò)程，建立了三種表征的聯(lián)系?？梢?jiàn)，化學(xué)符號(hào)作為連接宏觀表征和微觀表征的橋梁，有效地增進(jìn)學(xué)生對(duì)“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征思維的建構(gòu)，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)的理解。

綜上所述，“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征思維的建構(gòu)過(guò)程是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步形成、發(fā)展與完善的長(zhǎng)期的過(guò)程。在教師的指引下，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中運(yùn)用并體驗(yàn)三重表征思維，并逐步內(nèi)化為自己的思維方式，隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，思維水平逐漸提高。作為一名化學(xué)教師，在教學(xué)中應(yīng)有三重表征思維方式的建構(gòu)意識(shí)，用心挖掘有關(guān)教學(xué)案例，在教學(xué)中滲透三重表征思維方式，引導(dǎo)學(xué)生逐步提高三重表征思維的能力，在化學(xué)學(xué)習(xí)中逐步養(yǎng)成三重表征思維的習(xí)慣。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊梓生.對(duì)“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征思維及其培養(yǎng)的認(rèn)識(shí)[J].中小學(xué)教材教學(xué)，北京：人民教育出版社，2015（7）.

作者簡(jiǎn)介：

賴(lài)海燕，福建省龍巖市，龍巖八中。