化学三重表征在中学化学教学中的应用初探
摘要:在中学和大学里,许多学生认为化学属于难学的课程之一。而导致化学学习困难的一个重要原因是由化学学科本身的复杂性造成的。因此,从化学学科自身的特点出发,寻找一条统领化学教与学的思路和方法,受到了广大化学教育研究者的重视。
化学是一门在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的自然科学。物质的性质体现在宏观变化上,物质的组成、结构等微观理论则是理解性质、把握变化本质的依据,而化学符号则从微观层次上科学、简明地表达了宏观物质及其变化规律,成为联接宏观与微观的中介。这样,在学习者心理上就形成了对物质特有的三种表征形式:宏观表征、微观表征和符号表征。化学学科的特点决定了三种表征应有机结合,因此,从三种表征有机结合的角度,也就是从三重表征的角度认识和理解化学就成为一条统领化学学科教与学的有效方法。
本论文主要在深入了解《高中化学课程标准》的基础上,领会化学学科核心素养的内涵及在课堂教学中渗透和落实。深入学习和了解“宏观-微观-符号”三重表征的内涵、教学设计流程和构建策略。并结合化学三重表征,设计教学案例并进行适当的评价。通过多维度、多层次的问题设计和解决,帮助学生充分理解化学符号的意义,建立符号与微观、符号与宏观的有机关系,构建学习者对化学知识完整的表征系统。
关键词:三重表征;中学化学教学;应用
一、文献综述
化学的“三重表征”概念最早是在1982年,由苏格兰格拉斯哥大学科学教育中心的A H Johnston率先提出的[1-3]。他首次把化学的学习水平分成三种:描述的和功能的、表征的以及解释说明的。后来,他又对这三种水平的表述及其内涵的界定进行了修改和完善。最终将其表述为以下三种水平:(1)宏观的指可以看得到、摸得着、闻得见的化学现象与事实;(2)微观的即原子的、分子的、离子的和结构的,是对于化学现象的解释;(3)表征的,包括符号的、公式的、方程的、数学计算以及图表等方面。并把这三种学习水平联系在一起,形成一个有机的整体。
此后,针对“三重表征”的研究就层出不穷,受到了其他专家学者们的重视。Yehudit J. Dori和Mira Hameiri指出[4],化学教育是一项复杂的人类活动,涉及对不同概念的深刻理解,需要在几种表现形式之间进行心理转换,并且提出了定量化学问题的多维分析系统:符号、宏观、微观和过程方面。
我国对于化学“三重表征”的研究起步较晚。国内学者和一线教师大都强调了化学学习特有的“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式,认为其有利于学生从宏观、微观、符号等方面对物质及其变化进行多重感知。物质在宏观上的变化体现了该物质所具有的性质,物质在微观上的结构决定了宏观性质,而化学符号作为研究和交流的工具成为联系宏观和微观的重要桥梁。
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