基于三重表征的“離子反應”教材編寫對比分析

馬曉蕊 鄭柳萍

摘要：本文從三重表征的視角出發(fā)，對比分析了不同版本中離子反應教材編寫的差異。通過對比研究可知，三本教材的編寫皆具三重表征理念，其中魯科版的教材編寫更注重宏微符的三重表征呈現(xiàn)方式，利于學生從不同層面把握知識點，益于促進學生靈活地應用遷移。教學中應通過優(yōu)化整合，發(fā)展學生的三重表征思維。

關鍵詞：三重表征;離子反應;教材編寫

文章編號：1008-0546（2022）02x-0075-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.020

離子反應知識單元內容位于高中化學必修模塊中，是高中化學重要的基礎理論知識，既是教學的重點和難點，也是高考考查的重點。由于在初中的化學學習中，學生對化學反應及其現(xiàn)象的感知大多停留在宏觀水平，且均用化學方程式來表示化學反應，缺乏對反應實質的認識。高中階段離子反應的學習將會引導學生從微觀層面來認識物質及其變化，這將是一個質的飛躍[1]。

宏-微結合的觀念是學生必備的核心素養(yǎng)之一，溝通宏觀和微觀的主要橋梁為化學符號，將宏觀-微觀-符號相結合的三重表征理念貫徹于離子反應的學習中，利于學生從不同層面認識物質和化學變化，更好地掌握“離子反應”的概念，明確其本質，從而清晰地掌握離子反應的不同表征，更順利地進行遷移

應用[2]。本文將從教材中的編排位置、相關概念（包括電解質、電離、電離方程式、酸、堿、鹽及離子反應和離子方程式）、離子方程式書寫方法等方面，基于三重表征的視角對不同版本中離子反應教材編寫進行對比研究，以期通過對比分析三個版本化學教材編寫的不同，取長補短，更高效地幫助學生基于三重表征理念建立起離子反應的知識體系，建立不同表征之間的聯(lián)系，發(fā)展學生思維。

一“、離子反應”教材編寫的對比分析

1.教材中編排的位置

本文選取的教材為2019年出版的人教版[3]、魯科版[4]高中化學必修第一冊以及2020年出版的蘇教版[5]高中化學必修第一冊，“離子反應”在教材中出現(xiàn)的位置及對應的主要內容見表1。

由表1可知，人教版與魯科版兩版關于“離子反應”的知識點都比較集中，其編排依據(jù)主要遵循理論知識內在的邏輯順序，更具條理化，利于系統(tǒng)的學習。而在蘇教版中“離子反應”的相關知識點分布較分散，在專題1和專題3中均有涉及，其編排主要依據(jù)學生的心理發(fā)展特點以及認知發(fā)展規(guī)律，分散學習難點，利于學生的深刻理解。

2.離子反應相關概念的建構

（1）電解質、電離、電離方程式的概念

在電解質、電離、電離方程式的概念建構方面，三個版本的處理方式如表2所示。由表2可知，“電解質—電離—電離方程式”這一知識體系在三本新教材中皆體現(xiàn)了三重表征理念，只是在每種水平上對相關概念的編寫處理的方式及詳略略有不同。在人教版和魯科版中對于電解質宏觀表征的處理上，利用實驗更有利于提供直觀的感性認識，也有利于提高實驗探究的能力;蘇教版僅通過回顧初中做過的物質導電性實驗來構建學生的宏觀表征，缺乏對比，對于有的學生來說可能不夠直觀、深刻，從而對后續(xù)不同表征間的聯(lián)系可能會產(chǎn)生影響。在微觀表征的處理上，在人教版中有多種狀態(tài)下NaCl導電的微觀示意圖，魯科版有NaCl晶體的結構模型與NaCl溶于水發(fā)生電離的示意圖，兩版皆有詳細的文字說明，利于學生對電離的概念在微觀層面上有更清晰的理解，在蘇教版中僅給出NaCl在水中電離的微觀示意圖，缺乏相關的文字說明，如若在課堂上未清晰理解老師的講解，可能容易在課后的鞏固復習中影響微觀表征上的掌握。在符號層面，即電離方程式，三本新教材的處理并無差異。在蘇教版中明確給出了非電解質的定義，利于學生通過對比更深刻地了解電解質的定義，而人教版和魯科版中并沒有給出相關概念。

此外，關于電解質的分類，魯科版和蘇教版呈現(xiàn)了強、弱電解質的概念，而人教版中未體現(xiàn)，具體建構方式見表3。魯科版的相關內容位于“拓展視野”欄目，蘇教版位于“實驗探究”欄目。由表3可知，魯科版和蘇教版都通過實驗表明：在相同溫度下，相同濃度的強電解質溶液比弱電解質溶液的導電性強，使學生獲得強、弱電解質溶液導電性不同的宏觀表征，在此基礎上，引導學生了解微觀層面上的差異，即電離程度不同的相同濃度的電解質其導電能力具有差異，從而獲得強、弱電解質的概念。在蘇教版中又利用了電離方程式來表示電離過程，使學生能夠在符號水平上進一步的區(qū)別強、弱電解質。因此蘇教版在必修中對“強、弱電解質”的概念即基于三重表征理念進行呈現(xiàn)，意在幫助學生建構三重表征思維，更加透徹地理解概念。而魯科版和人教版則根據(jù)課標要求，在必修階段暫沒有完整呈現(xiàn)或不出現(xiàn)強弱電解質概念。

（2）酸堿鹽的概念

關于酸、堿、鹽的定義，在人教版中是通過給出學生較為熟悉的酸的電離方程式，啟發(fā)學生從微觀電離層面認識酸的本質，給酸下定義，而對堿的定義未直接給出，而是通過“思考與討論”欄目讓學生寫出相關堿的電離方程式，參考酸的本質，嘗試從電離角度出發(fā)概括堿的定義，未提及對鹽定義的處理。在蘇教版和魯科版中，都是通過給出常見的酸、堿、鹽的電離方程式，啟迪學生從微觀層面認識酸、堿、鹽，并重新對它們重新下定義，在蘇教版中設置了“學以致用”欄目對學生的學習效果進行檢驗。在魯科版中回顧了可用酸堿指示劑檢驗溶液酸堿性，介紹了可用pH計測定溶液酸堿度（見圖1）。可見，在魯科版中對于酸堿鹽的新定義的處理同樣具有三重表征體系，即“酸堿性/酸堿度—電離—電離方程式”，在人教版和蘇教版中未形成，但在人教版中設置的“思考與討論”欄目利于學生學習方法的掌握以及微粒觀的構建，在蘇教版中設置的“學以致用”欄目有益于獲得學生學習成果的及時反饋。

（3）離子反應和離子方程式的概念

在幫助學生理解掌握離子反應和離子方程式的概念方面，由表4可知，人教版是通過實驗探究進行，向Na2SO4稀溶液中加入BaCl2稀溶液，分析Na2SO4和BaCl2的電離方程式以及混合前后溶液中的離子，從實驗現(xiàn)象，即宏觀層面可知該反應生成了白色沉淀，寫出對應的化學方程式，再利用電離方程式，從微觀角度探析其實質，繼而得到符號表征的離子方程式，最后總結二者的概念。在魯科版中，利用稀硫酸與Ba（OH）2溶液反應的導電性實驗，分析反應的微觀實質，再結合“交流·研討”欄目，通過分析各組電解質電離所產(chǎn)生的離子與混合后化學反應發(fā)生的實質，以及反應前后溶液中電解質所產(chǎn)生的離子的種類和數(shù)目的變化總結出離子反應概念，接著指出在符號表征上可用離子方程式表示。在蘇教版通過對Na2CO3溶液分別與澄清石灰水、CaCl2溶液反應的宏觀表征相同，其微觀實質是否也相同進行討論交流，引出離子反應的概念，再指出二者的符號表征，即離子方程式。

綜上所述，可知，在三本教材關于離子反應和離子方程式的概念皆基于“宏觀—微觀—符號”三重表征體系，人教版呈現(xiàn)方式為“實驗現(xiàn)象—微觀實質—離子方程式”，魯科版為“溶液顏色及電導率的變化—微觀實質—離子方程式”，蘇教版為“反應現(xiàn)象—微觀實質—離子方程式”。

3.離子方程式書寫方法

關于離子方程式的書寫方法，人教版以Na2SO4溶液和BaCl2溶液反應為例，蘇教版以Na2CO3溶液和鹽酸反應為例，兩版均介紹了傳統(tǒng)的“四步法”，即“寫、拆、刪、查”。魯科版在“資料在線”欄目也介紹了“四步法”，此外在“方法引導”欄目中詳細介紹了離子方程式的另一種寫法書寫方法，即“三步法”，以稀硫酸與Ba（OH）2溶液反應為例，詳細地介紹了書寫步驟（見圖2）。由圖2可知，第一步涉及宏觀、微觀、符號三種表征;第二步涉及微觀表征;第三步涉及符號表征。可見，魯科版中的離子方程式書寫方法知識點具有三重表征體系，利于學生構建三重表征之間的聯(lián)系，促進學生理解物質在溶液中存在的微粒形式及微粒間的相互作用，進而更清晰地掌握離子反應的實質，這種書寫方式相較于常規(guī)的“四步法”對學生的要求可能會更高，但能更充分地利用離子方程式的教學功能[6]。

二、結論與建議

1.結論

本文基于三重表征的視角對不同版本中離子反應教材編寫進行對比分析，得出以下結論：

（1）不同版本關于“離子反應”知識單元的編寫，皆具三重表征理念，其中魯科版的教材編寫更注重宏微符的三重表征的結合，利于學生從不同層面把握知識點，益于促進學生靈活地應用遷移。

（2）宏觀表征描述現(xiàn)象，微觀表征揭示原理，符號表征彰顯思維，故以三重表征為基礎對離子反應進行教材編寫，不僅能凸顯化學學科的特征和本質，還有益于教師更好地把握教材內容和學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（3）三重表征對化學學習有重要影響，教材中適當內容的編寫以三重表征理念為依據(jù)有利于促進三重表征的教學，有助于學生對概念的深入理解，有益于提升學生解決綜合問題的能力。

2.建議

高中生往往在從微觀層面上理解化學反應、通曉化學方程式的符號含義以及在不同表征水平進行轉換這幾個方面存在困難，而導致障礙的緣由主要是微觀世界的抽象性、化學符號的復雜性、化學方程式配平的數(shù)學化、教材編制的局限性、化學三重表征教學的困難性[7]。針對上述存在的問題以及本文的研究提出以下幾點建議：

（1）不同版本教材編寫各有所長，教師應進行深入的對比分析，結合核心素養(yǎng)的內涵，不拘泥于某一版本的教材，結合學生實際情況擇優(yōu)選取、整合不同版本的內容進行教學，從而更高效地促進學生核心素養(yǎng)形成和發(fā)展，構建起“用教材教”的化學教學新常態(tài)。

（2）教師在教學中要注意強調三種表征的結合，注重將知識的學習與學生生活實際相聯(lián)系，防止學生只是機械、片面地掌握三種表征形式，缺乏深刻理解。

（3）直觀教學能夠給予學生豐富的感性認識，在教學過程中教師因重視多媒體的輔助教學，適當利用多媒體技術彌補教材編寫的局限性，幫助學生理解抽象的微觀世界，加強宏微符的結合，促進學生三重表征思維方式的形成。

（4）教師在平時教學中，需有意識地培養(yǎng)學生三重表征思維，讓學生在學習過程中逐漸建立三重表征的知識體系，使得學生在對應情景下，能夠用三重表征的思維模式思考問題、解決問題。如在離子方程式書寫中，教師應重視“三步法”的教學，讓學生能在宏微符相結合的基礎上抓住反應的本質，掌握書寫方法，避免離子方程式書寫的機械化，促進學生從微觀角度認識離子反應實質，提高學生在不同表征之間的轉換能力。

（5）在教學過程中要注意結合實際教學情況，合理補充素材，創(chuàng)設可行的情景教學，因地、因人制宜積極開發(fā)教學資源以促進學生三重表征思維的形成。

參考文獻

[1]胡久華，王磊，支瑤等.促進學生認識發(fā)展的“電離和離子反應”專題的單元整體教學研究[J].化學教育（中英文），2013，34（4）：44-49.

[2]鄭艷秋.基于三重表征的離子反應教學設計研究[D].濟南：山東師范大學，2018.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書（化學必修第一冊）[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]王磊，陳光巨.普通高中教科書（化學必修第一冊）[M].山東：山東科學技術出版社，2019.

[5]王祖浩.普通高中教科書（化學必修第一冊）[M].江蘇：江蘇鳳凰教育出版社，2020.

[6]陳新華.不同版本教材“離子反應”編寫的對比分析[J].福建基礎教育研究，2019（10）：124-126.

[7]張丙香，畢華林.中學生化學反應三重表征的困難及原因分析[J].教育科學研究，2013（6）：67-71.

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