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基于“宏观-微观-符号”的化学教学方略

摘要：《美国国家科学教育标准》认为，化学学习的基本领域包括：可观察现象的宏观世界；分子、原子、离子等微粒构成的微观世界；化学式、方程式和元素符号构成的符号与数学世界。本课题以建构主义、认知心理学理论为依据，运用“多重表征”教学方略进行教学实践探索，通过优化课堂教学案例的实证分析，探索课堂教学有效策略。实践研究表明：在化学概念、元素化合物、有机化合物、化学反应原理等教学内容中运用多重表征教学模式，课堂教学基于“宏观-微观-符号”的策略让学生理解知识、表征知识、运用知识，能极大地提高学生学习化学的兴趣和课堂教学效率。

1 课题的提出及研究价值

《美国国家科学教育标准》认为，化学学习的基本领域包括可观察现象的宏观世界，分子、原子、离子等微粒构成的微观世界，化学式、方程式和元素符号构成的符号与数学世界。因此“宏观-微观-符号”揭示了化学学科的本质， 化学是研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学。化学物质的性质表现为其宏观形态及其变化，物质的组成及结构特征是影响物质性质的内在本质，化学符号则以简明、科学的形式建立起宏观现象和过程与微观结构的联系，化学学科的这种特殊性决定了化学学习过程中宏观、微观、符号三种表征形式的形成和有机结合。

基于“宏观-微观-符号”的教学符合学生的认知规律。根据学生思维的发展顺序, 到了高中阶段, 学生的思维水平较初中阶段有了明显的提高, 高中学生的思维明显的由经验型向理论型转变, 因此, 通过教师的指导, 学生能实现从宏观表征到微观表征的抽象, 到符号表征的抽象，只要多加指导提示,学生在认识化学物质、分析化学问题的时候, 能够初步形成三种表征的联系和转化。

基于“宏观-微观-符号”的教学有助于培养学生的科学思维和分析能力。通过指导学生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，有助于学生理解化学用语体系的意义并养成正确使用化学用语的习惯。

基于“宏观-微观-符号”的教学研究有助于教师把握教学主线、有效实施教学。 通过对“宏微符”三重表征的教学研究，在高中化学实践中的尝试和研究，让学生尽快从宏微符三个不同的视角把握化学学习的规律，领会化学是什么的本质；让教师根据教学内容优化教学方法，从化学学习的本源出发指导学生的学习；让教学从根本上突破传统的、零散的知识，用宏微符三重表征的方法形成教学主线，提高课堂教学效率。

已有调查研究表明：

（1）较多学生化学学习不能有效地建构宏观、微观和符号三者间的有机联系，导致化学学习低效。

（2）部分的教师没有运用“宏观—微观—符号”三重表征的教学策略，较难揭示化学的本质，形成教学的主线。

（3）课堂教学中学生三重表征思维能力的形成，需要教师运用三重表征的教学策略。

针对上述化学教学现状，运用“宏观—微观—符号”三重表征的教学策略，对高中化学的概念教学、事实性知识教学等进行实践案例研究，促进学生完成三重表征的意义建构，培养学生思维能力，揭示化学的本质，提高学生化学学习有效性。

2 文献综述及概念的界定

2.1 国内外研究现状述评

自从1982 年苏格兰格拉斯哥大学科学教育中心的约翰斯顿（A.H.Johnstone） 教授首先提出化学学习的“宏观—微观—符号”（简称“宏微符”）三重表征以来，三重表征的研究就受到了国外化学教育专家的重视。在过去的30 年里，化学三重表征已经逐渐成为最有影响力、最富有创造性的思想之一。2009年钱杨义基于手持实验即时收集数据和自动生成曲线的技术背景，提出“曲线表征”的定量分析方法，并建构“四重表征”教学模式。

国外对化学教育中三重表征的研究已经取得了大量的成果，而我国对此领域的研究也逐渐深入，研究更多关注的是理论研究及学生是否具有三重表征思维方式的调查报告，具体培养学生三重表征思维方式的课堂教学案例较少。

三重表征是一个有机的整体, 结合现代认知心理学的观点理论, 已有的研究总结出三重表征思维方式的形成大致可以分为以下三个阶段: 三重表征的习得阶段、三重表征间转化阶段、三重表征自动化阶段。已有的调查研究发现三重表征思维方式很难自发形成, 它需要教师的有意识引导和培养。三重表征的教学策略可归纳为以下四方面：加强实验教学；合理利用微观模拟；理解符号表征的意义；加强表征之间的转换意识和能力。

未完待续....

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