三重表征视野下“金属晶体”内容分析与教学过程设计.docVIP

三重表征视野下“金属晶体”内容分析与教学过程设计 　　摘要：化学三重表征是指人们依靠化学宏观物质世界为媒介来呈现可感知的宏观化学知识；依靠现代科学技术手段所展现出的模拟景象为媒介来呈现需想象的微观化学知识；以化学符号语言来呈现化学科学知识的三种知识替代形式。化学三重表征应用于化学教学有利于学生真正认清化学学科本质；给化学教学变革带来了新的视角；是学生学好化学的重要突破口三方面的价值。文章以“金属晶体”为例进行了三重表征的教学设计。 　　关键词：三重表征；金属晶体；内容分析；教学过程设计 　　文章编号：1008-0546（2016）12-0070-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.12.024 　　19世纪末，英国约翰斯顿教授（A.H.Johnstone）对学生学习化学为什么感到困难这一问题进行了思考，并提出化学三重表征理论的最初形式。此后，众多化学教育研究者对化学三重表征理论进行研究，使其得以发展，并成为化学教育研究的理论基础。对学生来说，在化学学习过程中发展化学三重表征思维，有利于帮助学生更好地理解化学学科本质。对教师来说，以促进学生发展化学三重表征思维为教学目标，为学生创设体验化学三重表征的学习情境是其面临的当代化学教育的挑战。鉴于此，本文以化学三重表征为视野，对金属晶体这一节进行内容分析与教学过程设计。 　　一、化学三重表征内涵及其对化学教学的价值 　　1. 化学三重表征内涵 　　众所周知，宏观、微观及符号三种水平的知识构成了化学的知识系统。宏观水平知识指向人们能凭知觉感知到的现象所形成的知识世界；微观水平知识指向“原子及其衍生物，如：离子、分子所形成的世界，这是一个不可见的世界，只能凭想象来进行理解”[1]。符号水平知识指向用来帮助人们交流的符号所构成的化学语言知识世界。因“表征是一种经反映而被构造出来的、作为认知对象的替代物而存在的在思维中被加工的形式”[2]，故化学不同水平的知识具有不同的呈现形式，对应起来则有宏观表征、微观表征及符号表征三种表征形式。据上述分析，我们认为化学三重表征即为人们依靠化学宏观物质世界为媒介来呈现可感知的宏观化学知识；依靠现代科学技术手段所展现出的模拟景象为媒介来呈现需想象的微观化学知识；以化学符号语言来呈现化学科学知识的三种知识替代形式。 　　2. 化学三重表征对化学教学的价值 　　“化学的三重表征思维方式体现了化学科学的特点和化学科学独特的魅力，它具有较强的可迁移性和强大的解释力量”[3]。首先，化学三重表征利于学生真正认清化学学科本质，即化学是研究物质在宏观、微观、符号三重世界及其变化关系的一门学科。其次，化学三重表征给化学教学变革带来了新的视角，要求化学教师必须以化学三重表征的思维方式来开展化学教学工作。传统化学教学往往重视符号表征为代表的知识点的讲解，缺乏将宏观、微观、符号表征相联系的视野来进行化学教学设计。最后，化学三重表征是学生学好化学的重要突破口。化学学习不能只停留在代表最终化学研究结果的符号表征上，而应通过体验宏观表征的化学，理解微观表征的化学，再进而能用符号来表征所谓的宏观与微观的化学。学生只有能够以宏观、微观、符号三重表征来认识化学，才能保证真正掌握所学化学知识。 　　二、化学三重表征视野下“金属晶体”内容分析 　　人教版化学选修3《物质结构与性质》第三章第三节“金属晶体”主要介绍了金属键及金属晶体原子堆积模型的相关内容。从化学三重表征视野下对其进行分析，“金属晶体”这节内容包含了以金属晶体所呈现出来的系列物理性质为代表的宏观水平知识；以模拟金属原子堆积方式所呈现出来的金属晶体微观结构为代表的微观水平知识；以为简化金属晶体微观结构而抽象出来的晶胞符号为代表的符号水平知识这三类知识。学生接受不同水平知识的难易程度不同，即“学生宏观表征较好，但微观表征、符号表征薄弱，并难以在不同表征间建立有效联系[4]。”具体来说，学生对金属的宏观表征，如金属通常具有导热性、延展性、导电性等性质易接受，但对模拟金属晶体的空间堆积方式等抽象微观表征则难以深刻理解，对模拟的堆积模型与抽象出的晶胞符号难以联系，在面对利用金属晶体的微观结构来解释宏观性质的问题时亦显得十分困惑。 　　鉴于以上内容特点，有学者认为“利用可视化技术可以将抽象的知识转变成为易于被人们接受认知的图形图像，有助于促进知识传播和理解”[5]。尽管多数教师在处理这节内容时，利用可视化技术手段减小微观表征的学习难度，但却将宏观、微观、符号三种水平的知识孤立地进行讲解。而“真实的化学学习不会仅仅停留在宏观表征、微观表征、符号表征这些单一的层面，往往需要学习者在不同表征之间进行转换”[6]，故教师对教材内容进行深度