例析在物質的變化復習教學中建構“三重表征”思維

摘 要：結合物質的變化中考復習教學案例分析，利用對比實驗建構宏觀表征，利用微觀動畫和微觀圖建構微觀表征，利用元素符號、化學式和化學方程式建構符號表征，并闡述了三種表征的聯系，從而初步建構“宏觀-微觀-符號”三重表征的思維方式。

關鍵詞：物質的變化；教學；三重表征

所謂化學學習中的三重表征是指宏觀表征、微觀表征和符號表征。《義務教育化學課程標準（2011年版）》中指出：化學是一門在分子、原子水平上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的自然科學。化學學科的特點決定了“宏觀-微觀-符號”三種表征應有機結合。因此，從三種表征有機結合的角度，也就是從三重表征的角度認識和理解化學是化學學科教與學的有效方法，是化學學科特有的思維方式。初三化學是化學教育的啟蒙階段，經過初三上學期的學習，學生已經有了一定的知識儲備，在初三下學期可初步嘗試建構“三重表征”思維方式。下面結合教學實踐中的典型案例分析，淺談在物質的變化中考復習教學中進行“三重表征”思維方式的建構。

展示教學流程

實驗：水的蒸發和水的電解（學生分小組做實驗）

思考：1. 水的蒸發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區別。

觀察：2. 水的蒸發和水的電解的微觀動畫和微觀圖，從微觀角度思考：什么變了，什么沒變？有什么本質區別？

書寫：3. 試分別用化學符號表示水的蒸發和水的電解

水的蒸發：H2O（l）→H2O（g）（其中l表示液態，g表示氣態）

水的電解：2H2O通電2H2↑+O2↑

討論并歸納：

規律1：從宏觀角度看，物理變化和化學變化的本質區別是有無生成新物質。

規律2：從微觀角度看，由分子構成的物質，發生物理變化時，分子不變；發生化學變化時，分子改變，生成新分子。兩種變化的本質區別是有無生成新分子。

規律3：化學變化的微觀實質（即分子與原子的本質區別）：在化學變化中，分子可分成原子，而原子不可再分，原子只是重新組合。因此化學反應前后原子的種類和原子的數目不變。

方法：宏觀、微觀、符號三者的聯系統一是化學學科特有的思維方式。

案例評析：

首先通過精心設計對比實驗水的蒸發和水的電解，讓學生先觀察實驗的現象，水的蒸發實驗中，開始有少量氣泡冒出，后來水沸騰有大量氣泡冒出，水由液態變氣態。水的電解實驗中，電極上有氣泡產生，經檢驗負極產生的氣體能燃燒，是氫氣；正極產生的氣體能使帶火星的木條復燃，是氧氣，且氫氣和氧氣的體積比為2∶1。通過對比分析學生認識到水的蒸發是物理變化，只是水的狀態發生變化，沒有生成新物質。水的電解是化學變化，生成了新物質氧氣和氫氣。兩種變化的本質區別是有沒有生成新物質。這樣學生從與日常生活息息相關的物質水著手，通過實驗的觀察，已經獲得了豐富的感性認識，結合實驗現象從宏觀角度分析總結物理變化和化學變化的本質區別，更易于從宏觀上對物質的變化加以把握，初步建立物質的變化的宏觀表征，為三重表征思維的建構與發展奠定基礎。

其次利用水的蒸發和水的電解的微觀動畫和微觀圖進行微觀對比分析，讓學生深刻體會到兩種變化微觀本質的不同。水的蒸發是物理變化，水分子不變，只是水分子間的空隙發生變化。水的電解是化學變化，水分子發生變化，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。通過對比分析，學生從微觀角度清晰地認識到什么在變，什么沒有變，深入理解水的沸騰和水的電解的本質區別，將物質變化的宏觀事實與物質的內部結構聯系起來，實現從宏觀到微觀的抽象。在觀察微觀動畫和微觀圖過程中，利用比例模型形象地向學生展現出物質的微觀結構，不僅增強學生對微觀結構的空間想象力，理解物質的變化的微觀本質，而且也將模型和符號聯系起來，增強了直觀性，如用一個小球表示一個氫原子，用一個稍大些的球表示一個氧原子，這樣水分子、氧分子和氫分子的比例模型就直觀地呈現出來，氫分子的比例模型可直觀地表示一個氫分子，一個氫分子由兩個氫原子構成，一個氫原子的化學符號為H，所以氫分子的化學符號為H2；類似的還有水分子和氧分子的比例模型可直觀地呈現水分子和氧分子的化學符號。可見，由于化學學科的特殊性，利用模型可以幫助學生在頭腦中建立起聯系宏觀、微觀、符號的“觀念模型”，培養學生的空間想象力，將三重表征融合在一起。

在教師引導下，隨著學習的深入，學生已經知道透過宏觀現象看微觀本質，關注到宏觀事實與微觀本質的聯系，此時利用元素符號、化學式和化學方程式表示水的蒸發和水的電解的不同，可在學生的頭腦中建構有關水的蒸發和水的電解的符號表征。而元素符號、化學式和化學方程式本身具有宏觀和微觀方面的意義。運用相關的化學符號表征物質的變化，加深了學生對物理變化和化學變化的本質區別的理解，實現從宏觀到微觀、再到符號的抽象過程，建立了三種表征的聯系。可見，化學符號作為連接宏觀表征和微觀表征的橋梁，有效地增進學生對“宏觀-微觀-符號”三重表征思維的建構，同時加深了學生對化學符號的理解。

綜上所述，“宏觀-微觀-符號”三重表征思維的建構過程是學生在學習過程中逐步形成、發展與完善的長期的過程。在教師的指引下，學生在學習過程中運用并體驗三重表征思維，并逐步內化為自己的思維方式，隨著學習的不斷深入，思維水平逐漸提高。作為一名化學教師，在教學中應有三重表征思維方式的建構意識，用心挖掘有關教學案例，在教學中滲透三重表征思維方式，引導學生逐步提高三重表征思維的能力，在化學學習中逐步養成三重表征思維的習慣。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定義務教育化學課程標準（2011年版）.北京：北京師范大學出版社，2012（4）.

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

作者簡介：

賴海燕，福建省龍巖市，龍巖八中。