“宏微符”三重表征下的氣體摩爾體積教學

楊金芳

【內容摘要】“宏微符”理論是解讀高中化學教學的重要理論。以該理論解構氣體摩爾體積這一內容的教學，可以建立系統理解，在教學實踐中設計五個教學環節，可以讓學生經歷宏觀、微觀的研究與分析過程，并用符號（化學語言）來描述研究結果。“宏微符”理論還可以有效培育學生的化學素養，并促進教師專業成長。

【關鍵詞】高中化學 “宏微符”理論 氣體摩爾體積

“宏觀—微觀—符號”三重表征理論（以下簡稱“宏微符”理論）是解讀高中化學教學的重要理論，這是一個通俗易懂且內涵豐富的理論：從知識角度來看，該理論指出了高中化學研究對象為宏觀世界與微觀世界，同時借助于化學研究范式下的符號來表示研究所得；從學生學習的角度來看，該理論指出了學生在化學學習中的三種思維加工與知識表征方式，這對于教師理解學生的化學學習過程是大有裨益的。本文試以“氣體摩爾體積”的教學為例，談談對該理論的理解。

一、“宏微符”理論視角下的氣體摩爾體積教學理解

一個化學知識放在不同的理論視角下，對其理解是不同的。將氣體摩爾體積放在“宏微符”理論的視角下，并結合已有的教學實踐，可以獲得這樣的理解：

其一，“物質的量”作為聯系宏觀與微觀的重要化學概念，其原本建構于宏觀的質量概念基礎之上，形成的是摩爾質量概念；而到了氣體這一學習內容當中，結合以往的教學經驗可以發現，學生對于相同粒子數的不同物質的體積的大小認識，是存在著一定的誤區的。化解這個誤區的辦法，就是以“摩爾體積”這一“符號”來完成的。因此教學實踐中，如何基于宏觀與微觀的有關系來建立摩爾體積這一概念，就成為梳理教學主線的重要思考依據。

其二，“摩爾體積”概念建構于“物質的量的基本單位是摩爾”這一基本認識之上，其后須引導學生研究宏觀世界中的物質質量與摩爾質量的關系，并推理摩爾體積的表達形式（物質的體積/物質的量），并尋求其微觀解釋。其中，教師提供實驗及結論，以讓學生認識到同溫同壓時“不同氣體”表現出“相同的體積”。

其三，用化學語言即摩爾體積這一概念來描述推理結果，需要引導學生體驗化學語言的運用過程，教師不宜直接給出。

基于上述理解，筆者在本課的教學中進行了如下的實施過程。

二、以“宏微符”理論指導氣體摩爾體積的教學實踐

教學環節一：復習摩爾質量，復習摩爾質量概念的定義方式。這一環節的目的在于進一步強化摩爾這一基本單位，同時通過摩爾質量的定義方式的復習，為后面摩爾體積定義的建立奠定基礎。

教學環節二：提出新的問題：1摩爾的氣體體積是多大？這個問題其實隱藏著一個“陷阱”，即此問題中沒有明確指出是什么氣體，在筆者的課堂上，學生能夠發現這個問題，于是筆者假裝疏忽，并強調說是1摩爾的氫氣。這樣，學生的思維就集中到1摩爾的氫氣的體積上。此時，筆者跟學生簡要復習化學中氫氣的制取過程，然后從物質的量的角度引導學生去計算1摩爾的體積。不出意外，學生是根據1摩爾的氫的質量與密度的比值，求出了體積的大小。教師板書下這個數值：22.4L。

教學環節三：對問題進行變式處理：1摩爾的氯化氫氣體體積是多大？由于前面已經有了相似的處理辦法，因此學生此時完全可以用演繹思維去完成本問題的求解。因此筆者此環節完全放手讓學生去自主解答，其中只對部分學困生作出提醒：要么請教他人，要么回顧剛才求1摩爾氫氣體積的過程并嘗試自己求解。毫無意外地，學生也可以順利算出體積為22.4L。

教學環節四：利用學生的“意外發現”，進行“宏”、“微”分析。學生經由上兩個環節的計算，可以發現結果居然是相同的。于是，探究的興趣就走向了為什么會出現這種結果。此時，“宏微符”的表征方式就有了堅實基礎：首先，讓學生從宏觀角度思考1摩爾的氣體的體積是從何而來的？（此環節中教師可以適當提供實驗數據，以讓學生確信22.4L的結果的必然性。）其次，讓學生從微觀角度分析為什么不同物質的1摩爾氣體的體積是一個定值。

教學環節五：利用化學“符號”語言描述結論。運用化學語言來描述氣體摩爾體積，實際上是讓學生的思路進一步清晰化，也是讓剛才的探究過程簡潔化。當學生的思維對剛才的過程進行了高度簡化之后，才有可能得出凝練的語言描述。也只有在此基礎上，對“標準狀況（0℃、101kPa）下，l mol任何氣體的體積都約為22.4L”的理解才是清晰的。

三、“宏微符”理論對高中化學教學實踐的有益啟示

學生對化學知識的表征方式，直接影響著教學的效果。結合化學學科特征而提出的“宏微符”理論，既吻合了學生的認知方式，也體現出課程特點，因而成為當前引領高中化學教學發展的重要理論。

進一步講，在學科核心素養培育的背景下，學生要想經由高中化學學習而獲得素養，那就必須經歷一個有效的學習過程，顯然，“宏微符”理論所演繹出的高中化學教學過程，是可以讓學生高效形成化學核心素養的。同時，也需要認識到的是，高中化學教師唯有尋找到一個適切的理論，才能真正讓自己的專業成長得到保證。

【參考文獻】

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[2] 陸惠蓮、王祖浩. 高三學生基于“宏微符”轉換的化學圖形理解能力研究[J]. 化學教學，2014（9）：24-26.

（作者單位：江蘇省南通市第二中學）endprint