初中化學(xué)教學(xué)的多元表征策略探尋

摘要：在初中化學(xué)教學(xué)中，教師要注重對知識進(jìn)行多元表征。宏觀表征能讓學(xué)生直觀性地把握化學(xué)知識，微觀表征能讓學(xué)生理解化學(xué)知識的本質(zhì)，而符號表征能讓學(xué)生表示化學(xué)知識。要培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識的宏觀表征、微觀表征與符號表征相互轉(zhuǎn)化的能力，借助多元表征，有效提升學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)效能，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；化學(xué)教學(xué)；多元表征；表征策略化學(xué)是一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)科知識通常是以符號表征形態(tài)呈現(xiàn)的，但這種表征形態(tài)往往遮蔽了化學(xué)學(xué)科知識的形成過程。作為教師，要恢復(fù)教材中以符號來表征的化學(xué)知識的鮮活樣態(tài)，展現(xiàn)知識形成過程。在化學(xué)教學(xué)中，教師可以以“三重表征（宏觀表征、微觀表征和符號表征）”理論為指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)知識的實(shí)質(zhì)、關(guān)聯(lián)等。為此，教師要立足化學(xué)學(xué)科視角，引導(dǎo)學(xué)生多元表征，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效能，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。一、宏觀表征——直觀性把握化學(xué)知識所謂的宏觀表征，指宏觀層面上的信息、現(xiàn)象等。宏觀表征是一種物質(zhì)的顯性形態(tài)表征，往往是可視化的。當(dāng)下的化學(xué)教學(xué)存在宏觀表征不足的問題，表現(xiàn)為部分教師喜歡采用符號演繹、理論灌輸?shù)确绞介_展教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知不到位、理解模糊、應(yīng)用知識時(shí)感到茫然等。究其根本，在于學(xué)生缺乏對物質(zhì)運(yùn)動、變化等表象的認(rèn)識，使得其化學(xué)學(xué)習(xí)“懸空”。為此，在化學(xué)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獲得對化學(xué)物質(zhì)、現(xiàn)象等的感受、體驗(yàn)，形成深刻的知識印象。（一）宏觀表征：表征什么？在初中階段，化學(xué)學(xué)科中的宏觀表征主要包括可以感知到的物質(zhì)，比如可以用眼睛看到、用耳朵聽到、用手觸摸到的形形色色的物質(zhì)，可以觀察到的物質(zhì)的性質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)中的現(xiàn)象，等等。實(shí)踐證明，知識的宏觀形態(tài)表征，是學(xué)生較容易接受和理解的知識表征。宏觀表征，通俗地說就是對化學(xué)知識“知其然”的過程。在化學(xué)教學(xué)中，教師可以通過呈現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)、設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用化學(xué)示意圖等方式，引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)知識進(jìn)行宏觀表征。教師要有意識地引導(dǎo)學(xué)生充分經(jīng)歷宏觀表征的過程，甚至要有意識地延伸、拉長宏觀表征過程，使學(xué)生對化學(xué)知識的感受、體驗(yàn)、認(rèn)識和理解走向深刻、走向靈動、走向智慧［1］。（二）宏觀表征：怎樣表征？宏觀表征，是學(xué)生對化學(xué)知識直觀、形象、感性化的認(rèn)知，是通向化學(xué)知識理性認(rèn)知的橋梁、紐帶。當(dāng)學(xué)生在化學(xué)知識的微觀表征、符號表征上遇到障礙、困惑時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回歸宏觀表征。從這個(gè)意義上說，宏觀表征是學(xué)生把握化學(xué)知識的源頭活水。教師要有意識地推動學(xué)生對化學(xué)知識進(jìn)行宏觀表征，深化學(xué)生對化學(xué)知識的理解。如何引導(dǎo)學(xué)生有效地進(jìn)行化學(xué)知識的宏觀表征呢？筆者認(rèn)為，重要的是引導(dǎo)學(xué)生通過觀察性、操作性的實(shí)驗(yàn)等，獲取事實(shí)性的化學(xué)證據(jù)。在信息技術(shù)時(shí)代，教師可以借助信息科技，對化學(xué)知識進(jìn)行模擬性、模型性的宏觀表征，從而刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生展開對比性、“切片”性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生感悟化學(xué)知識的宏觀表征的本質(zhì)。（三）宏觀表征：為什么這樣表征？化學(xué)知識的宏觀表征有時(shí)是一種陳述性知識表征，有時(shí)是一種程序性知識表征。如“氯化鈉為白色結(jié)晶性粉末”“鐵絲在氧氣中燃燒時(shí)火星四射”等，就屬于陳述性知識表征。對于陳述性知識表征，學(xué)生不僅要進(jìn)行感知，更要扎實(shí)記憶。而“氧氣的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，可以與碳、硫、磷、鐵、乙炔等物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)”等知識，屬于程序性知識表征。對于程序性知識表征，教師要讓學(xué)生充分經(jīng)歷，不斷追問，通過做實(shí)驗(yàn)等方式進(jìn)行宏觀表征，把握宏觀現(xiàn)象、宏觀變化的規(guī)律。在引導(dǎo)學(xué)生把握化學(xué)知識的宏觀表征時(shí)，教師還要引導(dǎo)學(xué)生思考、追問：為什么會呈現(xiàn)這樣的樣態(tài)？為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象？通過追問，學(xué)生才能超越知識的宏觀表征，進(jìn)入微觀表征、符號表征。教師要讓學(xué)生擁有豐富的宏觀表征經(jīng)驗(yàn)，為其進(jìn)行微觀表征、微觀分析奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［2］。二、微觀表征——本質(zhì)性理解化學(xué)知識在化學(xué)學(xué)科中，微觀表征指的是對事物性質(zhì)和反應(yīng)規(guī)律本質(zhì)的表征。微觀表征具有隱性和本質(zhì)化的特征。引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)知識的微觀表征，特別是深入到粒子層面（如質(zhì)子、中子、電子），對理解化學(xué)知識的宏觀本質(zhì)十分重要。當(dāng)下的化學(xué)教學(xué)存在微觀表征不到位、微觀本質(zhì)發(fā)掘不深等問題。由于微觀表征的抽象性，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以理解化學(xué)知識，常常出現(xiàn)想不通、想不明白、想不透徹的情況。許多教師在教學(xué)中傾向于采用直接告訴式、灌輸式等教學(xué)方式讓學(xué)生識記化學(xué)知識的微觀表征，但這種方法容易導(dǎo)致學(xué)生“知其然”而“不知其所以然”。（一）微觀表征：表征什么？在初中階段，化學(xué)學(xué)科中的微觀表征主要涉及分子和原子等概念。其中，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒，原子是化學(xué)變化中的最小微粒。由于微觀世界的不可見性，需要借助模型和科學(xué)想象來理解微觀表征。微觀表征的抽象性使其成為學(xué)生從感性認(rèn)知上升到理性認(rèn)知的橋梁，是聯(lián)系化學(xué)知識宏觀表征、符號表征的樞紐。當(dāng)學(xué)生在理解微觀表征遇到困難時(shí)，教師可以引導(dǎo)他們回到宏觀表征上；而當(dāng)學(xué)生能夠有效地理解微觀表征后，可以進(jìn)一步引導(dǎo)他們過渡到化學(xué)知識的符號表征。在“三重表征”中，宏觀表征是外在現(xiàn)象，微觀表征是內(nèi)在本質(zhì)，符號表征則是對宏觀和微觀表征的抽象化、符號化和形式化表達(dá)。（二）微觀表征：怎樣表征？引導(dǎo)學(xué)生有效地進(jìn)行化學(xué)知識的微觀表征有兩個(gè)重要途徑：其一是利用直觀的宏觀表征來理解抽象的微觀表征；其二是通過微觀表征的模型，讓學(xué)生對不可見的微觀粒子世界進(jìn)行直觀化、形象化的表征。在化學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展模型實(shí)驗(yàn)或模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合初中生的認(rèn)知、心理和年齡特征，利用微觀粒子模型、微觀粒子運(yùn)動動畫和示意圖等工具來幫助學(xué)生理解化學(xué)知識的微觀表征。例如，在學(xué)習(xí)“碳的同素異形體”時(shí)，學(xué)生往往會提出這樣的疑問：“金剛石、石墨都是由碳原子直接構(gòu)成的，為什么它們在硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)上存在如此大的差異？”對此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察金剛石和石墨的球棍模型，讓學(xué)生深刻認(rèn)識并建立“微觀結(jié)構(gòu)決定宏觀性質(zhì)”的觀念。在微觀表征教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系宏觀表征進(jìn)行思考和探究，從而使學(xué)生理解化學(xué)知識的宏觀表征與微觀表征之間的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系。（三）微觀表征：為什么這樣表征？在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)知識的微觀表征時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把握微觀表征的前提、條件以及本質(zhì)。微觀表征不是簡單的現(xiàn)象描述，而是需要學(xué)生在充分認(rèn)知和體驗(yàn)的基礎(chǔ)上把握化學(xué)知識的微觀本質(zhì)。例如，在引導(dǎo)學(xué)生思考“兩種溶液混合是否一定能發(fā)生反應(yīng)？”“要想發(fā)生反應(yīng)，必須滿足什么條件？”等問題時(shí)，教師可以呈現(xiàn)多樣化的宏觀層面的例子，并引導(dǎo)學(xué)生從微觀表征角度進(jìn)行比較和分析，使學(xué)生認(rèn)識到反應(yīng)發(fā)生的宏觀和微觀條件。對于初中生來說，“離子濃度減小”這樣的微觀認(rèn)知屬于上位性認(rèn)知，需要結(jié)合宏觀表征才能獲得真正理解。對化學(xué)知識的微觀表征，教師應(yīng)讓學(xué)生提煉出化學(xué)學(xué)科中的“大概念”，并引導(dǎo)他們從化學(xué)學(xué)科的“高觀點(diǎn)”看待和探究化學(xué)現(xiàn)象和問題，從而培養(yǎng)學(xué)生從微觀視角分析宏觀現(xiàn)象的能力。三、符號表征——概括性表示化學(xué)知識所謂符號表征，是指由拉丁文和英文字母組成的符號和圖像結(jié)構(gòu)、體系、形式等。化學(xué)學(xué)科中的符號是指國際通用的化學(xué)語言。相比其他表征形式，符號表征通常更簡約、抽象和形式化，具有科學(xué)性、簡明性和高度概括性等特征。符號表征建立在理解化學(xué)知識的宏觀表征、微觀表征的基礎(chǔ)上。當(dāng)前的化學(xué)教學(xué)存在符號表征滲透不足的問題，即部分教師僅僅注重符號表征，并單獨(dú)教學(xué)符號表征，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得云里霧里。有的教師甚至要求學(xué)生采用死記硬背的方式掌握符號表征，使得學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)囫圇吞棗。本應(yīng)充滿趣味的化學(xué)知識在學(xué)生眼中變得枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，甚至產(chǎn)生反效果。在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)將宏觀表征、微觀表征和符號表征結(jié)合起來，使它們相互融通和轉(zhuǎn)化。只有這樣，學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)才能煥發(fā)活力，變得更加高效和有趣。（一）符號表征：表征什么？在初中階段，化學(xué)學(xué)科中的符號表征主要包括元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式等。在化學(xué)學(xué)科中，符號表征不僅擁有豐富的宏觀表征外延，還具有深刻的微觀表征內(nèi)涵。符號表征是將化學(xué)知識的宏觀表征與微觀表征聯(lián)系起來的重要橋梁。通過常見的化學(xué)模型、圖示和多媒體等直觀手段，可以將符號表征所蘊(yùn)含的宏觀和微觀信息清晰地呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生從宏觀和微觀兩個(gè)層面理解化學(xué)知識。例如，二氧化碳的化學(xué)式“CO2”不僅揭示了其宏觀信息（由碳元素和氧元素組成），還揭示了其微觀信息（一個(gè)二氧化碳分子由一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成）。在這里，宏觀表征揭示了物質(zhì)和元素，而微觀表征揭示了分子和原子的個(gè)數(shù)比。在化學(xué)教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮符號表征的育人功能，體現(xiàn)其在學(xué)生理解化學(xué)知識中的重要價(jià)值。（二）符號表征：怎樣表征？在初中化學(xué)學(xué)科教學(xué)中，教師應(yīng)有計(jì)劃、有目的、有組織地設(shè)計(jì)多層次、多維度的問題來滲透符號表征，幫助學(xué)生理解符號表征的意義，建立符號表征與微觀表征的本質(zhì)與宏觀表征的現(xiàn)象之間的有機(jī)關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生將宏觀表征、微觀表征與符號表征進(jìn)行轉(zhuǎn)化，避免表征維度單一、聯(lián)系割裂和轉(zhuǎn)換困難等問題。例如，在教學(xué)化學(xué)方程式時(shí)，可以讓學(xué)生結(jié)合化學(xué)符號和模型示意圖思考以下問題：為什么銅在空氣中燃燒后質(zhì)量會增加？為什么十水合碳酸鈉在干燥空氣中風(fēng)化后質(zhì)量會減少？為什么12克碳在空氣中完全燃燒后生成了44克二氧化碳？通過對這些問題的思考和探究，引導(dǎo)學(xué)生從微觀視角分析化學(xué)反應(yīng)，并將其用精準(zhǔn)的化學(xué)方程式表征出來。在用符號表征表述化學(xué)知識的過程中，學(xué)生能夠深入認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，理解化學(xué)變化的本質(zhì)。（三）符號表征：為什么這樣表征？符號表征不僅是簡單地用符號表示化學(xué)知識，更為重要的是，它能揭示化學(xué)知識的本質(zhì)和內(nèi)涵，啟發(fā)學(xué)生思考和探究，并有助于學(xué)生進(jìn)行計(jì)算。借助符號表征，學(xué)生可以分析物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及物質(zhì)的化學(xué)變化等內(nèi)容。例如，在教學(xué)質(zhì)量守恒定律時(shí)，教師可以電解水實(shí)驗(yàn)為例，讓學(xué)生通過符號認(rèn)識水分子分裂成氫原子和氧原子、兩種原子再重新組合的過程。在教學(xué)中，教師還可以將這一化學(xué)反應(yīng)與“水從液態(tài)變?yōu)樗魵狻钡奈锢碜兓M(jìn)行對比，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)變化和物理變化的差異：化學(xué)變化中分子種類發(fā)生