促进学生符号表征能力发展的“学习进阶”

周 建 秋

(瑞安市塘下镇罗凤中学，浙江 瑞安 325204)

化学符号是化学语言的重要元素，是传递化学信息的一种重要工具。许多教师在符号表征方面做了积极的探索，然而，由于传统应试教育的影响，教师对化学符号表征目标的培养出现种种弊端：因为符号表征目标缺乏层次性而造成的肤浅低效，或者教学问题设计不够适切而造成学生思维深度不够，抑或教学方式单调而造成化学符号表征停留在机械记忆阶段。为此，教师要根据化学学科的特点，积极探索促进学生化学符号表征能力发展的“学习进阶”路径。

一、学生符号表征能力学习进阶的理论框架

布卢姆把认知教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合和评价六个层次，由低到高形成学生认知发展学习进阶[1]。本文根据布卢姆对认知目标的层次性以及学生化学符号表征能力发展的进阶顺序，架构了化学符号表征能力学习进阶的二维发展模式(如图1所示)[2]。从纵向发展来看，学生化学符号表征能力学习进阶是指学生在化学符号的宏观联系、微观意义、宏观微观意义阐释、符号推理上表现出的发展的阶段性和层次性。从横向发展来看，培养学生化学符号表征能力，关键在于学生的行为表现。学生的符号表征能力培养不是在听、说、记中习得，而是在思考、质疑、思辨、设计等活动中发展的。利用学生化学符号表征能力学习进阶的二维模型架构，教师既能从宏观整体的视角来顶层设计学生化学符号表征能力的培养路径，又能从微观的着眼点细化落实具体化学知识点，做到“见木又见林”。这样，学生化学符号表征能力才能由低阶到高阶螺旋式地有序进阶。

二、促进学生符号表征能力“学习进阶”的实践案例

层次1：识记化学符号的宏观意义(水平1)。

层次2：理解化学符号的微观意义(水平2)。

图1 化学符号表征能力学习进阶“二维”模式

例如，为了让学生认识到水是由水分子构成的，教师设计了让学生从清水中“抓”出水分子的体验活动。教师通过一个数据让学生感知分子的微小性，一滴水中含有的水分子个数为1 000 000 000 000 000 000 000(共21个0)。为了让学生深刻地体会水分子的微小，教师让学生比较水分子与细胞的大小，要求找出证据。学生很自然将细胞液中的水分子与细胞进行比较，观察细胞结构的工具——光学显微镜能观察细胞而不能观察到水分子，在分子符号的微观体验上更加丰富。

层次3：运用宏、微观的符号进行意义阐释(水平3)。

例如，在执教“质量守恒定律”一课时，教师演示实验白磷的燃烧反应，在电子天平上称量反应前和反应后的质量相等，教师运用化学反应分子、原子模型解释质量相等的微观原因。从宏观质量相等到微观符号解释，从抽象定律到形象的分子模型，宏观与微观符号表征思维得到有力“转换”。

层次4：化学问题的符号推理(水平4)。

三、促进学生化学符号表征能力发展的“学习进阶”路径

1.顶层设计，架构化学知识、行为表现与符号表征能力发展的对应关系

化学知识是发展符号表征能力的基础，符号表征能力是掌握化学知识的具体体现。学生行为表现则是发展学生符号表征能力的途径，直接关系到学生符号表征能力能否达成、能否有较高的达成度等问题。因此，为了更好地了解、培养与评价学生符号表征能力的发展水平，结合化学课程，梳理了符号表征能力、行为表现与化学知识之间关系(如表1所示)。

2.依据教材内容的特点，突出化学符号表征能力要素培养

表1 学生化学符号表征能力学习进阶的知识表征例举

3.开展科学探究教学，提高学生运用符号表征思维能力

4.做好相关主题内容的学段衔接，搭建学生符号表征能力发展的台阶

学生符号表征能力发展具有阶段性，教师依据学生的认知特点与课程的衔接情况，处理好相关主题内容的学段衔接关系，这样才能有的放矢地进行教学，促进学生核心素养的发展进阶。例如，在初中化学与高中化学教材中都有化学反应的内容，但是它们的侧重点不同。初中阶段要求学生学会区别物理变化与化学变化，用分子模型的角度解释物理变化和化学变化的本质原因[3]。高中阶段要求学生从化学键的断裂角度理解化学反应放出或吸收热量的不同。通过初高中化学反应的内容对比分析，高中阶段教师要突出学生利用数据的计算对化学反应的热量变化，同时要求学生利用图像分析加深对化学反应平衡的理解，也就是要求学生从定性的分析走向定量的计算，从静态结果分析到动态的过程分析，从深度、广度、难度上加大了。因此，教师要做好相关主题内容的学段衔接，搭建学生符号表征能力发展的台阶[4]。

5.运用习题深度学习，加强学生符号推理能力训练

习题对于学生的思维能力培养具有重要的作用。教师要运用习题，引领学生深度学习，加强学生符号推理能力训练。例如，某混合气体中混有CO、H2、CO2和水蒸气四种气体。请仔细分析图2装置[5]，回答：首先要检验的气体是________；其次是________；最后检验的气体是________。

图2 气体检验装置图

本题的关键是确定检验的先后顺序，根据已有知识可知，CuO可以与CO和H2反应，足量澄清石灰水可检验或除去CO2，浓硫酸可除去H2O(但不便于检验水)，无水硫酸铜可检验或除去H2O。因此，需要引导学生解决三个选择性问题：

第一个选择性问题：先检验CO2(或H2O)还是先检验CO(或H2)？这一问题的解决相对比较简单，因为CO(或H2)需要与CuO反应后生成CO2(或H2O)与原有混合气体中的CO2(或H2O)会产生混淆。因此，必须先检验CO2和H2O的存在，再除去CO2和H2O，最后检验CO和H2与CuO作用的产物中有无CO2和H2O，这样就理清了检验的整体思路。第二个选择性问题：先检验什么？因为他们的检验方法不同，从表面上看没有先后顺序的影响，但是由于溶液的存在，会影响H2O的检验。因此，可以让学生先进行猜测，然后组织讨论或检验。如果先检验CO2，从溶液中逸出的气体中会带有水蒸气，则会干扰混合气体。所以，应先检验H2O，再检验CO2。CO和H2与CuO作用之后的产物检验亦应如此。第三个选择性问题：先除尽CO2还是先除尽H2O？因为CO2是用澄清石灰水来除的，因此也会带出水蒸气，因此先除CO2后除H2O。通过上述三个选择性问题的分析、评价、检验，可以让学生顺利地解决气体检验的先后顺序。教师精选有思维含量的习题，引导学生高阶思维，培养了学生运用化学符号推理能力。

总之，促进学生符号表征能力发展是提高学生核心能力的重要内容，是落实“立德树人”目标的重要举措；同时，学生符号表征能力的学习进阶是基于布卢姆认知目标分类理论的实践探索，还需要教师在教学实践过程反复不断地验证，以便于在教学实践中不断地优化学习进阶的路径。