利用三重表征训练提高学生问题解决能力的实践研究

林秋成

摘要：文章通过对造成“物质的量”这一部分内容教学困难原因进行分析，在教学复习实践过程中尝试在“物质的量”问题解决过程中引入三重表征训练，通过对教学实验实践过程中教学典型案例的过程呈现和实验班前后教学情况的对照分析，突出了本教学实验的教学价值。对化学教学过程中如何提高学生问题解决能力提供了思路，有一定借鉴意义。

关键词：物质的量 ；三重表征思维方式；三重表征训练；问题解决能力

文章编号：1008-0546（2014）09-0025-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.008

“物质的量”这一部分内容，老师觉得难教，学生普遍反应难学，在学生的作业及在历次模拟测试中，考察“物质的量”的试题得分率均较低，而且有许多知识点经多次讲解，每次考试学生仍会出错。造成这种现象的原因是什么呢？

一、“物质的量”教学困难原因综述

造成“物质的量”教学困难原因很多，闫蒙钢等认为物质的量把人们的研究视野从宏观引入微观，在微观的世界里，需要人们更多地使用发达的抽象逻辑思维来重新认识事物，学生认知水平的欠缺造成物质的量有关概念学习困难，教师的经验错觉与课程共建意识不够又一次加大了学生学习的难度[1]。

徐天荣从教材特点分析出来造成“物质的量”教学困难的5个方面：（1）概念多；（2）理论性强；（3）内容抽象；（4）符号杂；（5）计算难。 本处教材光计算公式就有8个之多，计算常游离于微观粒子与宏观物理量之间，且许多计算还要考虑适用条件等外部因素，导致学生极易犯错误[2]。

在调查学生“物质的量”学习困难原因时，学生列出了以下几个方面：（1）写下了公式不知道字母表示的意思；（2）对公式理解不深入，对公式不能够灵活转换应用；（3）与微观粒子联系的计算不能理解应用；（4）公式的应用条件不能在题目中应用；（5）涉及到微观粒子，由于微观粒子以前了解不多，现在弄不清、公式的应用条件部分能应用，还经常出错。

透过以上综合分析“物质的量”教学困难原因，从表面来看，造成教学困难，主要是因为教学内容抽象而起。可在我看来，真正造成教学困难，应是学生在学习中缺乏三重表征思维方式，缺乏将“宏观-微观-符号”三者进行有机结合的能力，任何一种表征薄弱都会引起学生不同表征间转换的困难，从而导致化学学习困难。教师在教学过程中很少指导学生用三重表征思维方式学习化学，导致学生在化学学习过程中思维能力严重不足，制约了学生对化学知识的理解，分析和解决化学问题的能力[3]。

二、 三重表征思维方式

三重表征是在化学学习中学习者心理上形成的对物质及其变化所特有的3 种表征形式（包括宏观表征、微观表征和符号表征）。宏观表征是指物质在物理和化学变化过程中表现出来的，可以直接观察到的宏观现象在学习者头脑中的反映，例如在头脑中形成图像的如暗紫色的粉末状的高锰酸钾；微观表征主要指有关物质的微观组成和结构、微观粒子的运动及相互作用等微观属性在学习者头脑中的反映，如老师在讲解水分子的结构时，借助模型学生能想象出一个氧原子通过共用电子对结合氢原子形成水分子的结构；符号表征主要是指由拉丁文或英文字母组成的符号和图形符号在学习者头脑中的反映。例如符号CO2，可以表示“二氧化碳这种物质”、“二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的”，还可以表示“1个二氧化碳分子”、“1个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成”。可见化学符号不仅是一种思维的工具，还作为一种中介将宏观物质“二氧化碳”和微观组成的二氧化碳分子及符号“CO2”联系起来。从“宏观-微观-符号”三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学习特有的思维方式，我们称之为三重表征思维方式。如图1所示。

运用三重表征思维方式学习化学能增进学生对化学知识的理解，提高学生分析和解决化学问题的能力[3]。那么，在解决“物质的量”教学困难过程中，我们如何把三重表征训练融入平时的教学训练和问题解决过程中呢？下面我就谈一谈把三重表征训练渗透到“物质的量”教学过程的教学设想和实践。

三、三重表征训练教学设想和实践

1. 三重表征实验班选定及实验情况分析

分析问题1典型错误，我们发现学生在符号表征方面问题不大，但是在宏观和微观表征联系方面比较薄弱，因为意识中没有想到粒子之间距离（微观）和外界条件温度和压强（宏观）息息相关，导致遇到数据就进行计算，把化学问题数学化，忽视了通常状况和标准状况的区别等。要解决这一问题，可以帮助学生多思考影响体积的因素，加强微观粒子大小和距离的实物联系，形成外界条件对微粒距离影响的动态模型，加强联想，把两个条件的区别弄清，要求同学多画微粒图，加强联想，形成意义建构，提高自己在这一类问题上面的解题成功率。分析问题3、问题5典型错误，我们发现，解决问题时如果需要学生建立宏观表征和微观表征之间关系，学生解决此类问题困难较大。

张丙香等研究发现，学生在联系两种表征水平方面存在困难，难以实现不同表征水平间的思维转换，因此不能成功地解决问题[4]。在物质的量的学习过程中，学生会遇到很多概念和公式，在理解概念和应用公式时错误五花八门：只会牢记公式，不会公式的应用等。通过上面分析我们可以知道，以上列举的问题仅是表象，学生真正暴露的问题是在化学问题解决过程中三重表征思维方式的不足，导致学生解题能力不够，这是我们后面教学过程中需要着力改进之处。

3. 三重表征实验班教学情况总结及分析

在进行了大半年的教学实验后，笔者把实验班和对照班在物质的量这一知识点和班级整体成绩进行了比较，结果见表3、表4。

通过表3知识点得分比较表我们可以看出，从模拟1到市模考，实验班本身比较薄弱的知识点物质的量得到了较大进步。再通过表4来看一看实验班和对照班总体成绩对比，对高二（3）和高二（4）进行T检验，得出进行T检验结果P（T≤t）单尾=0.00433833<0.05，可以认为两个班的考试分数差异在统计上比较显著，高二（4）现在成绩比高二（3）要好得多。

张丙香等研究者总结了化学教学导致三重表征的困难表现为三方面：（1）化学教学中教师简单强调符号表征和问题解决而不重视宏观现象和微观表征的联系；（2）化学教学中教师不能很好地结合宏观微观和符号表征，使学生长时记忆中的信息分散零乱，不能系统全面地对化学知识进行理解；（3）片面机械地强调宏观微观和符号三种表征，而不能够将其与学生的日常生活联系在一起，学生无法达到深刻的理解[4]。研究结果指出我们在平时的化学教学中要充分利用实验、模型、微观图示、多媒体等直观手段来突破学生的微观认知困难，突出符号的宏观与微观双重含义，特别注重学生三重表征思维方式的培养和基本的科学观念的培养，经过三重表征训练使学生问题解决研究能力得到加强，遇到较抽象的问题会结合三重表征建立思考模型，让三重表征训练和学生问题解决形成有机联系，提高学生问题解决能力。

参考文献

[1] 闫蒙钢，陈英. 高中化学新教材（必修1）中“物质的量”内容的难度分析[J]. 化学教育，2008，（5）

[2] 徐天荣. 物质的量教学中先行组织者的设计[J]. 教学月刊（中学版），2009，（12上）

[3] 毕华林，黄婕，亓英丽. 化学学习中“宏观-微观-符号”三重表征的研究[J]. 化学教育，2005，（5）

[4] 张丙香，毕华林. 中学生化学反应三重表征的困难及原因分析[J]. 教育科学研究，2013，（6）endprint

摘要：文章通过对造成“物质的量”这一部分内容教学困难原因进行分析，在教学复习实践过程中尝试在“物质的量”问题解决过程中引入三重表征训练，通过对教学实验实践过程中教学典型案例的过程呈现和实验班前后教学情况的对照分析，突出了本教学实验的教学价值。对化学教学过程中如何提高学生问题解决能力提供了思路，有一定借鉴意义。

关键词：物质的量 ；三重表征思维方式；三重表征训练；问题解决能力

文章编号：1008-0546（2014）09-0025-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.008

“物质的量”这一部分内容，老师觉得难教，学生普遍反应难学，在学生的作业及在历次模拟测试中，考察“物质的量”的试题得分率均较低，而且有许多知识点经多次讲解，每次考试学生仍会出错。造成这种现象的原因是什么呢？

一、“物质的量”教学困难原因综述

造成“物质的量”教学困难原因很多，闫蒙钢等认为物质的量把人们的研究视野从宏观引入微观，在微观的世界里，需要人们更多地使用发达的抽象逻辑思维来重新认识事物，学生认知水平的欠缺造成物质的量有关概念学习困难，教师的经验错觉与课程共建意识不够又一次加大了学生学习的难度[1]。

徐天荣从教材特点分析出来造成“物质的量”教学困难的5个方面：（1）概念多；（2）理论性强；（3）内容抽象；（4）符号杂；（5）计算难。 本处教材光计算公式就有8个之多，计算常游离于微观粒子与宏观物理量之间，且许多计算还要考虑适用条件等外部因素，导致学生极易犯错误[2]。

在调查学生“物质的量”学习困难原因时，学生列出了以下几个方面：（1）写下了公式不知道字母表示的意思；（2）对公式理解不深入，对公式不能够灵活转换应用；（3）与微观粒子联系的计算不能理解应用；（4）公式的应用条件不能在题目中应用；（5）涉及到微观粒子，由于微观粒子以前了解不多，现在弄不清、公式的应用条件部分能应用，还经常出错。

透过以上综合分析“物质的量”教学困难原因，从表面来看，造成教学困难，主要是因为教学内容抽象而起。可在我看来，真正造成教学困难，应是学生在学习中缺乏三重表征思维方式，缺乏将“宏观-微观-符号”三者进行有机结合的能力，任何一种表征薄弱都会引起学生不同表征间转换的困难，从而导致化学学习困难。教师在教学过程中很少指导学生用三重表征思维方式学习化学，导致学生在化学学习过程中思维能力严重不足，制约了学生对化学知识的理解，分析和解决化学问题的能力[3]。

二、 三重表征思维方式

三重表征是在化学学习中学习者心理上形成的对物质及其变化所特有的3 种表征形式（包括宏观表征、微观表征和符号表征）。宏观表征是指物质在物理和化学变化过程中表现出来的，可以直接观察到的宏观现象在学习者头脑中的反映，例如在头脑中形成图像的如暗紫色的粉末状的高锰酸钾；微观表征主要指有关物质的微观组成和结构、微观粒子的运动及相互作用等微观属性在学习者头脑中的反映，如老师在讲解水分子的结构时，借助模型学生能想象出一个氧原子通过共用电子对结合氢原子形成水分子的结构；符号表征主要是指由拉丁文或英文字母组成的符号和图形符号在学习者头脑中的反映。例如符号CO2，可以表示“二氧化碳这种物质”、“二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的”，还可以表示“1个二氧化碳分子”、“1个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成”。可见化学符号不仅是一种思维的工具，还作为一种中介将宏观物质“二氧化碳”和微观组成的二氧化碳分子及符号“CO2”联系起来。从“宏观-微观-符号”三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学习特有的思维方式，我们称之为三重表征思维方式。如图1所示。

运用三重表征思维方式学习化学能增进学生对化学知识的理解，提高学生分析和解决化学问题的能力[3]。那么，在解决“物质的量”教学困难过程中，我们如何把三重表征训练融入平时的教学训练和问题解决过程中呢？下面我就谈一谈把三重表征训练渗透到“物质的量”教学过程的教学设想和实践。

三、三重表征训练教学设想和实践

1. 三重表征实验班选定及实验情况分析

分析问题1典型错误，我们发现学生在符号表征方面问题不大，但是在宏观和微观表征联系方面比较薄弱，因为意识中没有想到粒子之间距离（微观）和外界条件温度和压强（宏观）息息相关，导致遇到数据就进行计算，把化学问题数学化，忽视了通常状况和标准状况的区别等。要解决这一问题，可以帮助学生多思考影响体积的因素，加强微观粒子大小和距离的实物联系，形成外界条件对微粒距离影响的动态模型，加强联想，把两个条件的区别弄清，要求同学多画微粒图，加强联想，形成意义建构，提高自己在这一类问题上面的解题成功率。分析问题3、问题5典型错误，我们发现，解决问题时如果需要学生建立宏观表征和微观表征之间关系，学生解决此类问题困难较大。

张丙香等研究发现，学生在联系两种表征水平方面存在困难，难以实现不同表征水平间的思维转换，因此不能成功地解决问题[4]。在物质的量的学习过程中，学生会遇到很多概念和公式，在理解概念和应用公式时错误五花八门：只会牢记公式，不会公式的应用等。通过上面分析我们可以知道，以上列举的问题仅是表象，学生真正暴露的问题是在化学问题解决过程中三重表征思维方式的不足，导致学生解题能力不够，这是我们后面教学过程中需要着力改进之处。

3. 三重表征实验班教学情况总结及分析

在进行了大半年的教学实验后，笔者把实验班和对照班在物质的量这一知识点和班级整体成绩进行了比较，结果见表3、表4。

通过表3知识点得分比较表我们可以看出，从模拟1到市模考，实验班本身比较薄弱的知识点物质的量得到了较大进步。再通过表4来看一看实验班和对照班总体成绩对比，对高二（3）和高二（4）进行T检验，得出进行T检验结果P（T≤t）单尾=0.00433833<0.05，可以认为两个班的考试分数差异在统计上比较显著，高二（4）现在成绩比高二（3）要好得多。

张丙香等研究者总结了化学教学导致三重表征的困难表现为三方面：（1）化学教学中教师简单强调符号表征和问题解决而不重视宏观现象和微观表征的联系；（2）化学教学中教师不能很好地结合宏观微观和符号表征，使学生长时记忆中的信息分散零乱，不能系统全面地对化学知识进行理解；（3）片面机械地强调宏观微观和符号三种表征，而不能够将其与学生的日常生活联系在一起，学生无法达到深刻的理解[4]。研究结果指出我们在平时的化学教学中要充分利用实验、模型、微观图示、多媒体等直观手段来突破学生的微观认知困难，突出符号的宏观与微观双重含义，特别注重学生三重表征思维方式的培养和基本的科学观念的培养，经过三重表征训练使学生问题解决研究能力得到加强，遇到较抽象的问题会结合三重表征建立思考模型，让三重表征训练和学生问题解决形成有机联系，提高学生问题解决能力。

参考文献

[1] 闫蒙钢，陈英. 高中化学新教材（必修1）中“物质的量”内容的难度分析[J]. 化学教育，2008，（5）

[2] 徐天荣. 物质的量教学中先行组织者的设计[J]. 教学月刊（中学版），2009，（12上）

[3] 毕华林，黄婕，亓英丽. 化学学习中“宏观-微观-符号”三重表征的研究[J]. 化学教育，2005，（5）

[4] 张丙香，毕华林. 中学生化学反应三重表征的困难及原因分析[J]. 教育科学研究，2013，（6）endprint

摘要：文章通过对造成“物质的量”这一部分内容教学困难原因进行分析，在教学复习实践过程中尝试在“物质的量”问题解决过程中引入三重表征训练，通过对教学实验实践过程中教学典型案例的过程呈现和实验班前后教学情况的对照分析，突出了本教学实验的教学价值。对化学教学过程中如何提高学生问题解决能力提供了思路，有一定借鉴意义。

关键词：物质的量 ；三重表征思维方式；三重表征训练；问题解决能力

文章编号：1008-0546（2014）09-0025-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.09.008

“物质的量”这一部分内容，老师觉得难教，学生普遍反应难学，在学生的作业及在历次模拟测试中，考察“物质的量”的试题得分率均较低，而且有许多知识点经多次讲解，每次考试学生仍会出错。造成这种现象的原因是什么呢？

一、“物质的量”教学困难原因综述

造成“物质的量”教学困难原因很多，闫蒙钢等认为物质的量把人们的研究视野从宏观引入微观，在微观的世界里，需要人们更多地使用发达的抽象逻辑思维来重新认识事物，学生认知水平的欠缺造成物质的量有关概念学习困难，教师的经验错觉与课程共建意识不够又一次加大了学生学习的难度[1]。

徐天荣从教材特点分析出来造成“物质的量”教学困难的5个方面：（1）概念多；（2）理论性强；（3）内容抽象；（4）符号杂；（5）计算难。 本处教材光计算公式就有8个之多，计算常游离于微观粒子与宏观物理量之间，且许多计算还要考虑适用条件等外部因素，导致学生极易犯错误[2]。

在调查学生“物质的量”学习困难原因时，学生列出了以下几个方面：（1）写下了公式不知道字母表示的意思；（2）对公式理解不深入，对公式不能够灵活转换应用；（3）与微观粒子联系的计算不能理解应用；（4）公式的应用条件不能在题目中应用；（5）涉及到微观粒子，由于微观粒子以前了解不多，现在弄不清、公式的应用条件部分能应用，还经常出错。

透过以上综合分析“物质的量”教学困难原因，从表面来看，造成教学困难，主要是因为教学内容抽象而起。可在我看来，真正造成教学困难，应是学生在学习中缺乏三重表征思维方式，缺乏将“宏观-微观-符号”三者进行有机结合的能力，任何一种表征薄弱都会引起学生不同表征间转换的困难，从而导致化学学习困难。教师在教学过程中很少指导学生用三重表征思维方式学习化学，导致学生在化学学习过程中思维能力严重不足，制约了学生对化学知识的理解，分析和解决化学问题的能力[3]。

二、 三重表征思维方式

三重表征是在化学学习中学习者心理上形成的对物质及其变化所特有的3 种表征形式（包括宏观表征、微观表征和符号表征）。宏观表征是指物质在物理和化学变化过程中表现出来的，可以直接观察到的宏观现象在学习者头脑中的反映，例如在头脑中形成图像的如暗紫色的粉末状的高锰酸钾；微观表征主要指有关物质的微观组成和结构、微观粒子的运动及相互作用等微观属性在学习者头脑中的反映，如老师在讲解水分子的结构时，借助模型学生能想象出一个氧原子通过共用电子对结合氢原子形成水分子的结构；符号表征主要是指由拉丁文或英文字母组成的符号和图形符号在学习者头脑中的反映。例如符号CO2，可以表示“二氧化碳这种物质”、“二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的”，还可以表示“1个二氧化碳分子”、“1个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成”。可见化学符号不仅是一种思维的工具，还作为一种中介将宏观物质“二氧化碳”和微观组成的二氧化碳分子及符号“CO2”联系起来。从“宏观-微观-符号”三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学习特有的思维方式，我们称之为三重表征思维方式。如图1所示。

运用三重表征思维方式学习化学能增进学生对化学知识的理解，提高学生分析和解决化学问题的能力[3]。那么，在解决“物质的量”教学困难过程中，我们如何把三重表征训练融入平时的教学训练和问题解决过程中呢？下面我就谈一谈把三重表征训练渗透到“物质的量”教学过程的教学设想和实践。

三、三重表征训练教学设想和实践

1. 三重表征实验班选定及实验情况分析

分析问题1典型错误，我们发现学生在符号表征方面问题不大，但是在宏观和微观表征联系方面比较薄弱，因为意识中没有想到粒子之间距离（微观）和外界条件温度和压强（宏观）息息相关，导致遇到数据就进行计算，把化学问题数学化，忽视了通常状况和标准状况的区别等。要解决这一问题，可以帮助学生多思考影响体积的因素，加强微观粒子大小和距离的实物联系，形成外界条件对微粒距离影响的动态模型，加强联想，把两个条件的区别弄清，要求同学多画微粒图，加强联想，形成意义建构，提高自己在这一类问题上面的解题成功率。分析问题3、问题5典型错误，我们发现，解决问题时如果需要学生建立宏观表征和微观表征之间关系，学生解决此类问题困难较大。

张丙香等研究发现，学生在联系两种表征水平方面存在困难，难以实现不同表征水平间的思维转换，因此不能成功地解决问题[4]。在物质的量的学习过程中，学生会遇到很多概念和公式，在理解概念和应用公式时错误五花八门：只会牢记公式，不会公式的应用等。通过上面分析我们可以知道，以上列举的问题仅是表象，学生真正暴露的问题是在化学问题解决过程中三重表征思维方式的不足，导致学生解题能力不够，这是我们后面教学过程中需要着力改进之处。

3. 三重表征实验班教学情况总结及分析

在进行了大半年的教学实验后，笔者把实验班和对照班在物质的量这一知识点和班级整体成绩进行了比较，结果见表3、表4。

通过表3知识点得分比较表我们可以看出，从模拟1到市模考，实验班本身比较薄弱的知识点物质的量得到了较大进步。再通过表4来看一看实验班和对照班总体成绩对比，对高二（3）和高二（4）进行T检验，得出进行T检验结果P（T≤t）单尾=0.00433833<0.05，可以认为两个班的考试分数差异在统计上比较显著，高二（4）现在成绩比高二（3）要好得多。

张丙香等研究者总结了化学教学导致三重表征的困难表现为三方面：（1）化学教学中教师简单强调符号表征和问题解决而不重视宏观现象和微观表征的联系；（2）化学教学中教师不能很好地结合宏观微观和符号表征，使学生长时记忆中的信息分散零乱，不能系统全面地对化学知识进行理解；（3）片面机械地强调宏观微观和符号三种表征，而不能够将其与学生的日常生活联系在一起，学生无法达到深刻的理解[4]。研究结果指出我们在平时的化学教学中要充分利用实验、模型、微观图示、多媒体等直观手段来突破学生的微观认知困难，突出符号的宏观与微观双重含义，特别注重学生三重表征思维方式的培养和基本的科学观念的培养，经过三重表征训练使学生问题解决研究能力得到加强，遇到较抽象的问题会结合三重表征建立思考模型，让三重表征训练和学生问题解决形成有机联系，提高学生问题解决能力。

参考文献

[1] 闫蒙钢，陈英. 高中化学新教材（必修1）中“物质的量”内容的难度分析[J]. 化学教育，2008，（5）

[2] 徐天荣. 物质的量教学中先行组织者的设计[J]. 教学月刊（中学版），2009，（12上）

[3] 毕华林，黄婕，亓英丽. 化学学习中“宏观-微观-符号”三重表征的研究[J]. 化学教育，2005，（5）

[4] 张丙香，毕华林. 中学生化学反应三重表征的困难及原因分析[J]. 教育科学研究，2013，（6）endprint