初中化學教學的多元表征策略探尋

摘要：在初中化學教學中，教師要注重對知識進行多元表征。宏觀表征能讓學生直觀性地把握化學知識，微觀表征能讓學生理解化學知識的本質，而符號表征能讓學生表示化學知識。要培養(yǎng)學生將化學知識的宏觀表征、微觀表征與符號表征相互轉化的能力，借助多元表征，有效提升學生化學學習效能，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)。關鍵詞：初中化學；化學教學；多元表征；表征策略化學是一門研究物質組成、結構、性質及其變化規(guī)律的科學?；瘜W學科知識通常是以符號表征形態(tài)呈現的，但這種表征形態(tài)往往遮蔽了化學學科知識的形成過程。作為教師，要恢復教材中以符號來表征的化學知識的鮮活樣態(tài)，展現知識形成過程。在化學教學中，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，引導學生認識化學知識的實質、關聯等。為此，教師要立足化學學科視角，引導學生多元表征，提升學生的化學學習效能，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)。一、宏觀表征——直觀性把握化學知識所謂的宏觀表征，指宏觀層面上的信息、現象等。宏觀表征是一種物質的顯性形態(tài)表征，往往是可視化的。當下的化學教學存在宏觀表征不足的問題，表現為部分教師喜歡采用符號演繹、理論灌輸等方式開展教學，導致學生化學學習認知不到位、理解模糊、應用知識時感到茫然等。究其根本，在于學生缺乏對物質運動、變化等表象的認識，使得其化學學習“懸空”。為此，在化學教學中，教師要引導學生多做實驗，讓學生獲得對化學物質、現象等的感受、體驗，形成深刻的知識印象。（一）宏觀表征：表征什么？在初中階段，化學學科中的宏觀表征主要包括可以感知到的物質，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，可以觀察到的物質的性質，化學反應中的現象，等等。實踐證明，知識的宏觀形態(tài)表征，是學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知識“知其然”的過程。在化學教學中，教師可以通過呈現化學物質、設計化學實驗、應用化學示意圖等方式，引導學生對化學知識進行宏觀表征。教師要有意識地引導學生充分經歷宏觀表征的過程，甚至要有意識地延伸、拉長宏觀表征過程，使學生對化學知識的感受、體驗、認識和理解走向深刻、走向靈動、走向智慧［1］。（二）宏觀表征：怎樣表征？宏觀表征，是學生對化學知識直觀、形象、感性化的認知，是通向化學知識理性認知的橋梁、紐帶。當學生在化學知識的微觀表征、符號表征上遇到障礙、困惑時，教師可以引導學生回歸宏觀表征。從這個意義上說，宏觀表征是學生把握化學知識的源頭活水。教師要有意識地推動學生對化學知識進行宏觀表征，深化學生對化學知識的理解。如何引導學生有效地進行化學知識的宏觀表征呢？筆者認為，重要的是引導學生通過觀察性、操作性的實驗等，獲取事實性的化學證據。在信息技術時代，教師可以借助信息科技，對化學知識進行模擬性、模型性的宏觀表征，從而刺激學生的感官，激發(fā)學生的化學學習興趣，調動學生的化學學習積極性。同時，可以引導學生展開對比性、“切片”性的化學實驗等，使學生感悟化學知識的宏觀表征的本質。（三）宏觀表征：為什么這樣表征？化學知識的宏觀表征有時是一種陳述性知識表征，有時是一種程序性知識表征。如“氯化鈉為白色結晶性粉末”“鐵絲在氧氣中燃燒時火星四射”等，就屬于陳述性知識表征。對于陳述性知識表征，學生不僅要進行感知，更要扎實記憶。而“氧氣的化學性質較為活潑，可以與碳、硫、磷、鐵、乙炔等物質進行反應”等知識，屬于程序性知識表征。對于程序性知識表征，教師要讓學生充分經歷，不斷追問，通過做實驗等方式進行宏觀表征，把握宏觀現象、宏觀變化的規(guī)律。在引導學生把握化學知識的宏觀表征時，教師還要引導學生思考、追問：為什么會呈現這樣的樣態(tài)？為什么會發(fā)生這樣的現象？通過追問，學生才能超越知識的宏觀表征，進入微觀表征、符號表征。教師要讓學生擁有豐富的宏觀表征經驗，為其進行微觀表征、微觀分析奠定堅實的基礎［2］。二、微觀表征——本質性理解化學知識在化學學科中，微觀表征指的是對事物性質和反應規(guī)律本質的表征。微觀表征具有隱性和本質化的特征。引導學生理解化學知識的微觀表征，特別是深入到粒子層面（如質子、中子、電子），對理解化學知識的宏觀本質十分重要。當下的化學教學存在微觀表征不到位、微觀本質發(fā)掘不深等問題。由于微觀表征的抽象性，部分學生在學習過程中難以理解化學知識，常常出現想不通、想不明白、想不透徹的情況。許多教師在教學中傾向于采用直接告訴式、灌輸式等教學方式讓學生識記化學知識的微觀表征，但這種方法容易導致學生“知其然”而“不知其所以然”。（一）微觀表征：表征什么？在初中階段，化學學科中的微觀表征主要涉及分子和原子等概念。其中，分子是保持物質化學性質的最小微粒，原子是化學變化中的最小微粒。由于微觀世界的不可見性，需要借助模型和科學想象來理解微觀表征。微觀表征的抽象性使其成為學生從感性認知上升到理性認知的橋梁，是聯系化學知識宏觀表征、符號表征的樞紐。當學生在理解微觀表征遇到困難時，教師可以引導他們回到宏觀表征上；而當學生能夠有效地理解微觀表征后，可以進一步引導他們過渡到化學知識的符號表征。在“三重表征”中，宏觀表征是外在現象，微觀表征是內在本質，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。（二）微觀表征：怎樣表征？引導學生有效地進行化學知識的微觀表征有兩個重要途徑：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，讓學生對不可見的微觀粒子世界進行直觀化、形象化的表征。在化學教學中，教師可以引導學生開展模型實驗或模擬實驗，結合初中生的認知、心理和年齡特征，利用微觀粒子模型、微觀粒子運動動畫和示意圖等工具來幫助學生理解化學知識的微觀表征。例如，在學習“碳的同素異形體”時，學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成的，為什么它們在硬度、熔點、沸點上存在如此大的差異？”對此，教師可以引導學生觀察金剛石和石墨的球棍模型，讓學生深刻認識并建立“微觀結構決定宏觀性質”的觀念。在微觀表征教學中，教師要引導學生聯系宏觀表征進行思考和探究，從而使學生理解化學知識的宏觀表征與微觀表征之間的內在本質聯系。（三）微觀表征：為什么這樣表征？在引導學生進行化學知識的微觀表征時，教師應引導學生把握微觀表征的前提、條件以及本質。微觀表征不是簡單的現象描述，而是需要學生在充分認知和體驗的基礎上把握化學知識的微觀本質。例如，在引導學生思考“兩種溶液混合是否一定能發(fā)生反應？”“要想發(fā)生反應，必須滿足什么條件？”等問題時，教師可以呈現多樣化的宏觀層面的例子，并引導學生從微觀表征角度進行比較和分析，使學生認識到反應發(fā)生的宏觀和微觀條件。對于初中生來說，“離子濃度減小”這樣的微觀認知屬于上位性認知，需要結合宏觀表征才能獲得真正理解。對化學知識的微觀表征，教師應讓學生提煉出化學學科中的“大概念”，并引導他們從化學學科的“高觀點”看待和探究化學現象和問題，從而培養(yǎng)學生從微觀視角分析宏觀現象的能力。三、符號表征——概括性表示化學知識所謂符號表征，是指由拉丁文和英文字母組成的符號和圖像結構、體系、形式等。化學學科中的符號是指國際通用的化學語言。相比其他表征形式，符號表征通常更簡約、抽象和形式化，具有科學性、簡明性和高度概括性等特征。符號表征建立在理解化學知識的宏觀表征、微觀表征的基礎上。當前的化學教學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，并單獨教學符號表征，導致學生學得云里霧里。有的教師甚至要求學生采用死記硬背的方式掌握符號表征，使得學生的化學學習囫圇吞棗。本應充滿趣味的化學知識在學生眼中變得枯燥乏味，學生學習效率低下，甚至產生反效果。在化學教學中，教師應將宏觀表征、微觀表征和符號表征結合起來，使它們相互融通和轉化。只有這樣，學生的化學學習才能煥發(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，化學學科中的符號表征主要包括元素符號、化學式和化學方程式等。在化學學科中，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涵。符號表征是將化學知識的宏觀表征與微觀表征聯系起來的重要橋梁。通過常見的化學模型、圖示和多媒體等直觀手段，可以將符號表征所蘊含的宏觀和微觀信息清晰地呈現出來，幫助學生從宏觀和微觀兩個層面理解化學知識。例如，二氧化碳的化學式“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（一個二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子構成）。在這里，宏觀表征揭示了物質和元素，而微觀表征揭示了分子和原子的個數比。在化學教學中，教師要充分發(fā)揮符號表征的育人功能，體現其在學生理解化學知識中的重要價值。（二）符號表征：怎樣表征？在初中化學學科教學中，教師應有計劃、有目的、有組織地設計多層次、多維度的問題來滲透符號表征，幫助學生理解符號表征的意義，建立符號表征與微觀表征的本質與宏觀表征的現象之間的有機關聯，引導學生將宏觀表征、微觀表征與符號表征進行轉化，避免表征維度單一、聯系割裂和轉換困難等問題。例如，在教學化學方程式時，可以讓學生結合化學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量會增加？為什么十水合碳酸鈉在干燥空氣中風化后質量會減少？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，引導學生從微觀視角分析化學反應，并將其用精準的化學方程式表征出來。在用符號表征表述化學知識的過程中，學生能夠深入認識質量守恒定律，理解化學變化的本質。（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知識，更為重要的是，它能揭示化學知識的本質和內涵，啟發(fā)學生思考和探究，并有助于學生進行計算。借助符號表征，學生可以分析物質的組成、結構和性質，以及物質的化學變化等內容。例如，在教學質量守恒定律時，教師可以電解水實驗為例，讓學生通過符號認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。在教學中，教師還可以將這一化學反應與“水從液態(tài)變?yōu)樗魵狻钡奈锢碜兓M行對比，使學生認識到化學變化和物理變化的差異：化學變化中分子種類發(fā)生