基于三重表征的高中化学教学例析

江苏省如皋市搬经中学(226561)

李 军●



基于三重表征的高中化学教学例析

江苏省如皋市搬经中学(226561)

李 军●

化学学习中的三重表征，是出于解决学习活动中出现的困难的需要，从有着内在联系的宏观、微观和符号三个角度去认知化学知识.

三重表征；高中化学；反应速率

一、问题的提出

所谓宏观表征就是指研究对象的各种宏观信息如现象、变化等，微观表征是指研究对象的各种微观信息如微粒构成、微观结构等，符号表征是指研究对象的符号表达形式如化学式、结构式、电子式以及各种模型等.化学三重表征按照呈现方式的不同，又可以分为内部表征和外部表征，教学过程中所使用的教材、图片、视频等具有可视性的素材属于外部表征，在学习者大脑中形成的概念、原理、认知体系等属于内部表征，以此可知，教学过程就是将外部表征加工转化为内部表征的过程.教师应如何帮助学生利用各种外部表征形式建构内部表征，是一个值得深思的问题.

二、国外研究进展

自从约翰斯顿教授提出从宏观-微观-符号三个思维水平学习化学以来，国内外许多专家学者对此进行了广泛而又深入地研究，取得了许多丰硕的成果.纳克勒和欣顿研究发现，不少学习者依据日常经验来学习化学知识，他们能清晰描述化学反应的宏观现象和书写化学方程式，但对反应的微观本质含糊不清，而且虽然某些学习者能熟练掌握各种表征方式，但他们也意识不到各种表征之间的内在联系.迪莱克和席尔瓦的研究表明，动态直观可视化的教学效果要优于静态直观可视化，如果教师能够将口语解释同分子表征相融合，便会获得更佳教学效果.

三、对化学反应速率教学的启示

1.化学反应速率教学中存在的问题

化学反应速率是表征化学反应快慢的重要物理量，也是高中化学理论体系的重要一环，选修4模块对化学反应速率进行了具体详尽的量化分析，有对反应速率概念的量化表述和量化测定，有对影响反应速率外部条件的量化实验研究，以此来促进学生对化学反应速率的深刻理解，进而为化学平衡的学习打下坚实基础，最终使学生认识到反应条件研究对化学反应的重要性和必要性.然而从实际的教学效果来看，化学反应速率对不少学生而言易学难精，能够运用反应速率理论解决一些简单的、单一的问题，但对于复杂的、综合的问题如化学反应速率与化学平衡综合、化学反应速率与化工生产流程综合则束手无策，究其本源还是对反应速率本质认识不够，或者说不能将反应速率的宏观、微观、符号三种表征方式有机联系起来.所以笔者对化学反应速率教学设计进行了改进，尝试以三重表征方式组织教学.

2.基于三重表征的教学策略

(1)创设问题情境,建构宏观表征

情境1： 展示北京奥运烟花系列图片.

问题1 ：烟花虽美但烟花易冷,你有哪些办法减慢烟花的反应速率?影响化学反应速率的因素有哪些?

活动1：学生思考,合作回答,从宏观层面定性回顾影响化学反应速率的因素.

(2)设计实验探究浓度对反应速率的影响,强化宏观表征，并通过数据处理联系符号表征

问题2：在设计探究实验时,借助哪些现象可以比较反应速率大小?

活动2：学生思考,合作回答:借助明显的可以观察的现象,如产生气泡的快慢、产生沉淀的多少、有色物质造成的颜色深浅、反应热效应导致的温度升降、传感器采集到的数据变化等.

问题3：依据酸性高锰酸钾和草酸反应原理，如何设计实验方案定量探究浓度对化学反应速率的影响？如何用数据作精确比较？

活动3：独立思考，合作交流，控制变量设计对比实验：取等体积等浓度的酸性高锰酸钾溶液于两支相同的试管中，同时加入等量但浓度不同的草酸溶液，记录反应开始至高锰酸钾溶液恰好褪色的时间.

活动4：设计数据表格，分组实验，观察并记录现象，定性获知浓度对反应速率的影响

活动5：分析处理表格数据，引入化学反应速率的符号表征，由宏观表征转换为符号表征，用符号表征强化宏观表征，最终定量获知浓度对反应速率的影响.

(3)设计实验探究其他因素对反应速率的影响，巩固宏观表征与符号表征的联系

问题4：如何设计实验方案定量探究温度、压强、催化剂、固体表面积对化学反应速率的影响？

活动6：独立思考、小组合作，汇报交流可行实验方案、分组协作实验，各小组分别汇报交流所得数据分析结果以及实验结论，巩固并强化宏观表征与符号表征间的内在联系，以此建构更稳固的知识体系结构.

(4)介绍有效碰撞理论，由微观表征联系宏观表征

问题5：宏观现象的背后都有其深刻的微观本质，那么化学反应速率理论的微观本质是什么呢？

活动7：阅读有效碰撞理论，思考各种外在因素影响反应速率的内在微观本质，初步建构活化分子、活化能、有效碰撞概念.

活动8： 观看活化分子有效碰撞模拟动画，使用动态可视化微观表征优化静态可视化微观表征，进一步建构活化分子、活化能、有效碰撞概念.

问题6：如何用有效碰撞理论解释各种外部因素对化学反应速率的影响？

活动9：思考、交流，实现微观表征与宏观表征之间的相互转换，同时通过对微观表征加以简单量化，沟通微观表征与符号表征之间的相互转换.这样既使学生认识到宏观表征、微观表征以及符号表征之间的内在的本质的联系，更使学生对化学反应速率知识结构体系的建构更加完整深入.

(5)及时巩固，促成学生在三种表征方式之间自由转换

问题7：将学生知识建构中容易产生疑问的地方编制成课堂巩固练习，并让学生当堂完成.

活动10：学生独立完成巩固练习，对疑问之处展开二次探究，帮助学生从哪里跌倒就从哪里爬起.

四、反思

从教学实施过程来看，整节课教学进程流畅自然，课堂探究氛围浓烈，全体学生热情高涨，很好地实现了在三重表征水平之间自由切换，从课堂巩固习题的反馈效果来看，大部分学生的学习效率大大提高，取得了较为理想的教学效果.

G632

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1008-0333(2016)33-0070-01