三重表征在化學(xué)原理知識(shí)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

瞿高烽

摘要：文章介紹了化學(xué)知識(shí)的三重表征——宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征，及其在化學(xué)原理知識(shí)學(xué)習(xí)中的作用和使用策略。

關(guān)鍵詞：三重表征；化學(xué)原理；作用；策略

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0032-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.011

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：表征是具有表示、代表以及象征等意義，既可以看成是用一種物體代表另一種物體，也可以用一種符號(hào)來代表一種事物。知識(shí)的表征則可以表示為信息在人腦中呈現(xiàn)和記載的方式。教學(xué)過程中學(xué)生從認(rèn)知活動(dòng)中獲取的信息首先在頭腦里分析、組合和建構(gòu)，然后在心理層面上運(yùn)用相關(guān)術(shù)語和符號(hào)進(jìn)行科學(xué)表示，將信息轉(zhuǎn)化重組為有意義、有關(guān)聯(lián)的知識(shí)體系。所以表征可以看成是認(rèn)知活動(dòng)的存儲(chǔ)形式，是過程與結(jié)果的高度統(tǒng)一。

一、化學(xué)知識(shí)的三重表征

化學(xué)知識(shí)的表征有許多不同的表征形式，如果通過合理的建構(gòu)，知識(shí)表征是一種立體多維而且規(guī)則有序的體系，學(xué)生在不同的問題情境下均可以準(zhǔn)確查詢，靈活運(yùn)用；如果學(xué)生頭腦中的表征不恰當(dāng)，建立的知識(shí)體系雜亂無章、漏洞百出，在使用時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)查詢不到，關(guān)聯(lián)混亂或缺失等狀況，出現(xiàn)思維的“盲點(diǎn)”。

化學(xué)知識(shí)的表征包括三個(gè)主要方面，宏觀表征、微觀表征以及符號(hào)表征?；瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)知識(shí)都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)在學(xué)生頭腦中形成深刻的印象。例如鎂條燃燒過程中產(chǎn)生的耀眼強(qiáng)光、散發(fā)出的大量熱以及白色固體等就是可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在學(xué)生頭腦中的反映，就是一種宏觀表征。宏觀表征不僅包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還包括其他外在可觀察的知識(shí)和信息等在頭腦中的反映。一切外在宏觀表象均有其微觀原因，從微觀的角度去研究，將物質(zhì)看成由微觀粒子構(gòu)成，將化學(xué)反應(yīng)看成是微觀粒子之間的相互作用。將微觀的知識(shí)和信息在頭腦里記載和呈現(xiàn)就是微觀表征。符號(hào)表征是指化學(xué)上使用特定的字母組成的符號(hào)和圖形符號(hào)在大腦中記載和呈現(xiàn)的方式，例如反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡中的速率與時(shí)間關(guān)系圖等等。筆者認(rèn)為可用下圖表示宏觀、微觀和符號(hào)三重表征間的有機(jī)聯(lián)系。

從圖中可以看出三重表征之間可以實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)換，既可以從宏觀角度研究物質(zhì)的性質(zhì)以及變化規(guī)律，然后深入到微觀尋求本質(zhì)，也可以依據(jù)微觀結(jié)構(gòu)猜測(cè)判斷物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)微觀向宏觀轉(zhuǎn)化，二者的相互轉(zhuǎn)化均離不開作為交流的中介橋梁——符號(hào)表征的作用?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)過程需要研究三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行有機(jī)融合，從而深化理解化學(xué)反應(yīng)原理，建構(gòu)科學(xué)合理的知識(shí)體系。

二、三重表征在化學(xué)原理學(xué)習(xí)中的作用

1. 利用三重表征多角度去理解、認(rèn)識(shí)化學(xué)原理

多個(gè)角度理解化學(xué)原理是三重表征的特點(diǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)原理知識(shí)比較晦澀難懂，如何突破反應(yīng)原理學(xué)習(xí)的障礙，宏觀、微觀和符號(hào)是三個(gè)強(qiáng)有力的支撐點(diǎn)，使學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)知識(shí)進(jìn)行全方位立體建構(gòu)。例如判斷可逆反應(yīng)2NO2[?]N2O4是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，可以從多個(gè)角度進(jìn)行理解。從微觀表征角度去理解就是單位時(shí)間消耗的NO2微粒的數(shù)目是否等于生成的NO2的微粒數(shù)目；從宏觀表征角度去觀察就是各物質(zhì)的含量是否保持不變，如體系中氣體的顏色、體系的壓強(qiáng)等是否保持不變；從符號(hào)表征角度就是v（正）= v（逆）。

2. 利用三重表征有機(jī)融合化學(xué)反應(yīng)原理

三重表征之間關(guān)系表現(xiàn)為相互依存與聯(lián)系，任何一種表征的功能體現(xiàn)都離不開其他表征的支持與輔助，通過表征間相互聯(lián)系得到互相融合，使之成為一個(gè)有機(jī)的整體，發(fā)揮更大的作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)中就具有了更為開闊的視野。通過宏觀、微觀和符號(hào)三重表征的關(guān)聯(lián)，從宏觀到微觀，從微觀到符號(hào)，然后又從微觀逆序回到宏觀，對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的理解和判斷會(huì)升華到一個(gè)高層次。例如在可逆反應(yīng)2SO2+O2[?]2SO3中，恒壓條件下密度不再改變、恒容條件下平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變、恒容條件下氣體壓強(qiáng)不再改變均可以作為該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)。通過個(gè)別反應(yīng)中三重表征的訓(xùn)練和融合，可以將規(guī)律延伸到一般情況，學(xué)生就會(huì)輕松掌握平衡狀態(tài)的判斷。

3. 利用三重表征提高化學(xué)原理運(yùn)用能力

三重表征最根本的還是幫助學(xué)生在理解的層次上去學(xué)習(xí)化學(xué)原理，經(jīng)過反復(fù)多次的互相融合和存儲(chǔ)，對(duì)事物形成穩(wěn)定有效的多重表征系統(tǒng)。在具體問題情境中，學(xué)生能夠快速、輕松地提取到相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的飛躍和突破。例如要求設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)證明碳酸鈉溶液中存在水解平衡。在建立了鹽類水解的穩(wěn)定表征之后，在實(shí)際問題的解決中就可以輕松自如。鹽類的水解是微觀的、隱性的，必須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使其用宏觀的方法表現(xiàn)出來。碳酸鈉溶液水解呈堿性，水解過程是可逆的，若使其發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致平衡發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以解決問題，根據(jù)這個(gè)思路，在碳酸鈉溶液中加入酚酞試液呈紅色，滴加氯化鈣溶液紅色逐漸褪去，可以證明其中存在水解平衡。

三、使用三重表征學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的策略

化學(xué)反應(yīng)原理比較抽象、難度較大，很多學(xué)生望而生畏，甚至部分學(xué)生無法理清其中的相互關(guān)系，更談不上進(jìn)行靈活運(yùn)用。采用三重表征的思維方式學(xué)習(xí)反應(yīng)原理，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的理解，提高學(xué)生的知識(shí)內(nèi)化程度，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

1. 采用顯性策略

化學(xué)反應(yīng)原理主要研究反應(yīng)進(jìn)行的方向、進(jìn)行的程度，研究采用哪些方法使反應(yīng)朝著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的方向進(jìn)行。大部分研究都是宏觀現(xiàn)象和微觀分析交叉進(jìn)行。大量實(shí)踐證明，合理采用實(shí)驗(yàn)、圖片、模型、多媒體等直觀教具，將微觀世界進(jìn)行外顯，提供給學(xué)生一個(gè)觀察微觀世界的“窗口”，學(xué)生從中能夠更好從微觀角度理解反應(yīng)原理。微觀到直觀、抽象變顯性，宏觀現(xiàn)象與微觀世界的微粒運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系起來。例如教師在壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境，在針筒中裝有二氧化氮、四氧化二氮混合氣體，瞬間壓縮針筒體積觀察現(xiàn)象，學(xué)生觀察到針筒中氣體顏色先變紅后變淺，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣和求知欲望；學(xué)生根據(jù)觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步分析其中的原因，推壓針筒，導(dǎo)致容器體積縮小，物質(zhì)濃度增大，所以顏色變深是一個(gè)物理過程，然后顏色變淺必然是平衡在向氣體體積縮小方向移動(dòng)，師生獲得初步結(jié)論；教師及時(shí)展示模擬微觀過程的動(dòng)畫，揭示其中的奧秘，使學(xué)生從微觀本質(zhì)上進(jìn)行理解；師生使用化學(xué)用語進(jìn)行表達(dá)，用速率與時(shí)間關(guān)系圖、濃度與時(shí)間關(guān)系圖表示剛才的過程；這樣三重表征在學(xué)生頭腦中有機(jī)地融合在一起。

2. 運(yùn)用類比策略

很多物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)原理具有相似之處，類比就是發(fā)現(xiàn)兩個(gè)對(duì)象之間的某種類似關(guān)系，以已知對(duì)象的某種性質(zhì)為起點(diǎn)進(jìn)行推理延伸，得出未知對(duì)象所具有的性質(zhì)。例如在化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的相關(guān)原理，運(yùn)用類比的方法進(jìn)行推理，水溶液中弱電解質(zhì)的電離平衡和水解平衡自然而然也容易理解，如化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率就類似于電離平衡中的電離度以及水解平衡中的水解程度，化學(xué)平衡常數(shù)類似于電離平衡常數(shù)和水解平衡常數(shù)。精心設(shè)計(jì)類比案例，揣摩其中的類比方法，就能使學(xué)生舉一反三。

3. 使用螺旋策略

學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的掌握和運(yùn)用無法一步到位、一蹴而就，而是呈現(xiàn)螺旋上升的過程。螺旋策略要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)原理的多重表征，并且在三重表征之間循環(huán)往復(fù)，獲得螺旋式上升。例如比較恒容、恒壓條件下的可逆反應(yīng)的狀態(tài)對(duì)于學(xué)生來說是個(gè)難點(diǎn)，教師第一階段讓學(xué)生單獨(dú)掌握恒容條件和恒壓條件下的平衡，通過宏觀表象和微觀表征建立符號(hào)表征；第二階段學(xué)生運(yùn)用符號(hào)表征去分析單一情況的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)表征的逆序運(yùn)行；第三階段對(duì)恒容、恒壓平衡狀態(tài)進(jìn)行比較，建立體積模型，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維的新飛躍。

總之，學(xué)生只有針對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的特點(diǎn)，自主構(gòu)建對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的三重表征，而且實(shí)現(xiàn)三重表征的有機(jī)融合，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率才會(huì)提高，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張丙香，畢華林. 化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J]. 中國教育學(xué)刊，2013，（2）

[2] 趙東旺. 重視化學(xué)教學(xué)“三重表征”，突破化學(xué)用語學(xué)習(xí)困難[J].新課程研究，2007，（9）endprint

摘要：文章介紹了化學(xué)知識(shí)的三重表征——宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征，及其在化學(xué)原理知識(shí)學(xué)習(xí)中的作用和使用策略。

關(guān)鍵詞：三重表征；化學(xué)原理；作用；策略

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0032-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.011

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：表征是具有表示、代表以及象征等意義，既可以看成是用一種物體代表另一種物體，也可以用一種符號(hào)來代表一種事物。知識(shí)的表征則可以表示為信息在人腦中呈現(xiàn)和記載的方式。教學(xué)過程中學(xué)生從認(rèn)知活動(dòng)中獲取的信息首先在頭腦里分析、組合和建構(gòu)，然后在心理層面上運(yùn)用相關(guān)術(shù)語和符號(hào)進(jìn)行科學(xué)表示，將信息轉(zhuǎn)化重組為有意義、有關(guān)聯(lián)的知識(shí)體系。所以表征可以看成是認(rèn)知活動(dòng)的存儲(chǔ)形式，是過程與結(jié)果的高度統(tǒng)一。

一、化學(xué)知識(shí)的三重表征

化學(xué)知識(shí)的表征有許多不同的表征形式，如果通過合理的建構(gòu)，知識(shí)表征是一種立體多維而且規(guī)則有序的體系，學(xué)生在不同的問題情境下均可以準(zhǔn)確查詢，靈活運(yùn)用；如果學(xué)生頭腦中的表征不恰當(dāng)，建立的知識(shí)體系雜亂無章、漏洞百出，在使用時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)查詢不到，關(guān)聯(lián)混亂或缺失等狀況，出現(xiàn)思維的“盲點(diǎn)”。

化學(xué)知識(shí)的表征包括三個(gè)主要方面，宏觀表征、微觀表征以及符號(hào)表征?；瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)知識(shí)都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)在學(xué)生頭腦中形成深刻的印象。例如鎂條燃燒過程中產(chǎn)生的耀眼強(qiáng)光、散發(fā)出的大量熱以及白色固體等就是可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在學(xué)生頭腦中的反映，就是一種宏觀表征。宏觀表征不僅包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還包括其他外在可觀察的知識(shí)和信息等在頭腦中的反映。一切外在宏觀表象均有其微觀原因，從微觀的角度去研究，將物質(zhì)看成由微觀粒子構(gòu)成，將化學(xué)反應(yīng)看成是微觀粒子之間的相互作用。將微觀的知識(shí)和信息在頭腦里記載和呈現(xiàn)就是微觀表征。符號(hào)表征是指化學(xué)上使用特定的字母組成的符號(hào)和圖形符號(hào)在大腦中記載和呈現(xiàn)的方式，例如反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡中的速率與時(shí)間關(guān)系圖等等。筆者認(rèn)為可用下圖表示宏觀、微觀和符號(hào)三重表征間的有機(jī)聯(lián)系。

從圖中可以看出三重表征之間可以實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)換，既可以從宏觀角度研究物質(zhì)的性質(zhì)以及變化規(guī)律，然后深入到微觀尋求本質(zhì)，也可以依據(jù)微觀結(jié)構(gòu)猜測(cè)判斷物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)微觀向宏觀轉(zhuǎn)化，二者的相互轉(zhuǎn)化均離不開作為交流的中介橋梁——符號(hào)表征的作用?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)過程需要研究三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行有機(jī)融合，從而深化理解化學(xué)反應(yīng)原理，建構(gòu)科學(xué)合理的知識(shí)體系。

二、三重表征在化學(xué)原理學(xué)習(xí)中的作用

1. 利用三重表征多角度去理解、認(rèn)識(shí)化學(xué)原理

多個(gè)角度理解化學(xué)原理是三重表征的特點(diǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)原理知識(shí)比較晦澀難懂，如何突破反應(yīng)原理學(xué)習(xí)的障礙，宏觀、微觀和符號(hào)是三個(gè)強(qiáng)有力的支撐點(diǎn)，使學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)知識(shí)進(jìn)行全方位立體建構(gòu)。例如判斷可逆反應(yīng)2NO2[?]N2O4是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，可以從多個(gè)角度進(jìn)行理解。從微觀表征角度去理解就是單位時(shí)間消耗的NO2微粒的數(shù)目是否等于生成的NO2的微粒數(shù)目；從宏觀表征角度去觀察就是各物質(zhì)的含量是否保持不變，如體系中氣體的顏色、體系的壓強(qiáng)等是否保持不變；從符號(hào)表征角度就是v（正）= v（逆）。

2. 利用三重表征有機(jī)融合化學(xué)反應(yīng)原理

三重表征之間關(guān)系表現(xiàn)為相互依存與聯(lián)系，任何一種表征的功能體現(xiàn)都離不開其他表征的支持與輔助，通過表征間相互聯(lián)系得到互相融合，使之成為一個(gè)有機(jī)的整體，發(fā)揮更大的作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)中就具有了更為開闊的視野。通過宏觀、微觀和符號(hào)三重表征的關(guān)聯(lián)，從宏觀到微觀，從微觀到符號(hào)，然后又從微觀逆序回到宏觀，對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的理解和判斷會(huì)升華到一個(gè)高層次。例如在可逆反應(yīng)2SO2+O2[?]2SO3中，恒壓條件下密度不再改變、恒容條件下平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變、恒容條件下氣體壓強(qiáng)不再改變均可以作為該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)。通過個(gè)別反應(yīng)中三重表征的訓(xùn)練和融合，可以將規(guī)律延伸到一般情況，學(xué)生就會(huì)輕松掌握平衡狀態(tài)的判斷。

3. 利用三重表征提高化學(xué)原理運(yùn)用能力

三重表征最根本的還是幫助學(xué)生在理解的層次上去學(xué)習(xí)化學(xué)原理，經(jīng)過反復(fù)多次的互相融合和存儲(chǔ)，對(duì)事物形成穩(wěn)定有效的多重表征系統(tǒng)。在具體問題情境中，學(xué)生能夠快速、輕松地提取到相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的飛躍和突破。例如要求設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)證明碳酸鈉溶液中存在水解平衡。在建立了鹽類水解的穩(wěn)定表征之后，在實(shí)際問題的解決中就可以輕松自如。鹽類的水解是微觀的、隱性的，必須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使其用宏觀的方法表現(xiàn)出來。碳酸鈉溶液水解呈堿性，水解過程是可逆的，若使其發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致平衡發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以解決問題，根據(jù)這個(gè)思路，在碳酸鈉溶液中加入酚酞試液呈紅色，滴加氯化鈣溶液紅色逐漸褪去，可以證明其中存在水解平衡。

三、使用三重表征學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的策略

化學(xué)反應(yīng)原理比較抽象、難度較大，很多學(xué)生望而生畏，甚至部分學(xué)生無法理清其中的相互關(guān)系，更談不上進(jìn)行靈活運(yùn)用。采用三重表征的思維方式學(xué)習(xí)反應(yīng)原理，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的理解，提高學(xué)生的知識(shí)內(nèi)化程度，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

1. 采用顯性策略

化學(xué)反應(yīng)原理主要研究反應(yīng)進(jìn)行的方向、進(jìn)行的程度，研究采用哪些方法使反應(yīng)朝著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的方向進(jìn)行。大部分研究都是宏觀現(xiàn)象和微觀分析交叉進(jìn)行。大量實(shí)踐證明，合理采用實(shí)驗(yàn)、圖片、模型、多媒體等直觀教具，將微觀世界進(jìn)行外顯，提供給學(xué)生一個(gè)觀察微觀世界的“窗口”，學(xué)生從中能夠更好從微觀角度理解反應(yīng)原理。微觀到直觀、抽象變顯性，宏觀現(xiàn)象與微觀世界的微粒運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系起來。例如教師在壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境，在針筒中裝有二氧化氮、四氧化二氮混合氣體，瞬間壓縮針筒體積觀察現(xiàn)象，學(xué)生觀察到針筒中氣體顏色先變紅后變淺，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣和求知欲望；學(xué)生根據(jù)觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步分析其中的原因，推壓針筒，導(dǎo)致容器體積縮小，物質(zhì)濃度增大，所以顏色變深是一個(gè)物理過程，然后顏色變淺必然是平衡在向氣體體積縮小方向移動(dòng)，師生獲得初步結(jié)論；教師及時(shí)展示模擬微觀過程的動(dòng)畫，揭示其中的奧秘，使學(xué)生從微觀本質(zhì)上進(jìn)行理解；師生使用化學(xué)用語進(jìn)行表達(dá)，用速率與時(shí)間關(guān)系圖、濃度與時(shí)間關(guān)系圖表示剛才的過程；這樣三重表征在學(xué)生頭腦中有機(jī)地融合在一起。

2. 運(yùn)用類比策略

很多物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)原理具有相似之處，類比就是發(fā)現(xiàn)兩個(gè)對(duì)象之間的某種類似關(guān)系，以已知對(duì)象的某種性質(zhì)為起點(diǎn)進(jìn)行推理延伸，得出未知對(duì)象所具有的性質(zhì)。例如在化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的相關(guān)原理，運(yùn)用類比的方法進(jìn)行推理，水溶液中弱電解質(zhì)的電離平衡和水解平衡自然而然也容易理解，如化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率就類似于電離平衡中的電離度以及水解平衡中的水解程度，化學(xué)平衡常數(shù)類似于電離平衡常數(shù)和水解平衡常數(shù)。精心設(shè)計(jì)類比案例，揣摩其中的類比方法，就能使學(xué)生舉一反三。

3. 使用螺旋策略

學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的掌握和運(yùn)用無法一步到位、一蹴而就，而是呈現(xiàn)螺旋上升的過程。螺旋策略要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)原理的多重表征，并且在三重表征之間循環(huán)往復(fù)，獲得螺旋式上升。例如比較恒容、恒壓條件下的可逆反應(yīng)的狀態(tài)對(duì)于學(xué)生來說是個(gè)難點(diǎn)，教師第一階段讓學(xué)生單獨(dú)掌握恒容條件和恒壓條件下的平衡，通過宏觀表象和微觀表征建立符號(hào)表征；第二階段學(xué)生運(yùn)用符號(hào)表征去分析單一情況的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)表征的逆序運(yùn)行；第三階段對(duì)恒容、恒壓平衡狀態(tài)進(jìn)行比較，建立體積模型，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維的新飛躍。

總之，學(xué)生只有針對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的特點(diǎn)，自主構(gòu)建對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的三重表征，而且實(shí)現(xiàn)三重表征的有機(jī)融合，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率才會(huì)提高，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張丙香，畢華林. 化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J]. 中國教育學(xué)刊，2013，（2）

[2] 趙東旺. 重視化學(xué)教學(xué)“三重表征”，突破化學(xué)用語學(xué)習(xí)困難[J].新課程研究，2007，（9）endprint

摘要：文章介紹了化學(xué)知識(shí)的三重表征——宏觀表征、微觀表征和符號(hào)表征，及其在化學(xué)原理知識(shí)學(xué)習(xí)中的作用和使用策略。

關(guān)鍵詞：三重表征；化學(xué)原理；作用；策略

文章編號(hào)：1008-0546（2014）07-0032-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.011

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：表征是具有表示、代表以及象征等意義，既可以看成是用一種物體代表另一種物體，也可以用一種符號(hào)來代表一種事物。知識(shí)的表征則可以表示為信息在人腦中呈現(xiàn)和記載的方式。教學(xué)過程中學(xué)生從認(rèn)知活動(dòng)中獲取的信息首先在頭腦里分析、組合和建構(gòu)，然后在心理層面上運(yùn)用相關(guān)術(shù)語和符號(hào)進(jìn)行科學(xué)表示，將信息轉(zhuǎn)化重組為有意義、有關(guān)聯(lián)的知識(shí)體系。所以表征可以看成是認(rèn)知活動(dòng)的存儲(chǔ)形式，是過程與結(jié)果的高度統(tǒng)一。

一、化學(xué)知識(shí)的三重表征

化學(xué)知識(shí)的表征有許多不同的表征形式，如果通過合理的建構(gòu)，知識(shí)表征是一種立體多維而且規(guī)則有序的體系，學(xué)生在不同的問題情境下均可以準(zhǔn)確查詢，靈活運(yùn)用；如果學(xué)生頭腦中的表征不恰當(dāng)，建立的知識(shí)體系雜亂無章、漏洞百出，在使用時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)查詢不到，關(guān)聯(lián)混亂或缺失等狀況，出現(xiàn)思維的“盲點(diǎn)”。

化學(xué)知識(shí)的表征包括三個(gè)主要方面，宏觀表征、微觀表征以及符號(hào)表征?；瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)知識(shí)都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)在學(xué)生頭腦中形成深刻的印象。例如鎂條燃燒過程中產(chǎn)生的耀眼強(qiáng)光、散發(fā)出的大量熱以及白色固體等就是可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在學(xué)生頭腦中的反映，就是一種宏觀表征。宏觀表征不僅包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還包括其他外在可觀察的知識(shí)和信息等在頭腦中的反映。一切外在宏觀表象均有其微觀原因，從微觀的角度去研究，將物質(zhì)看成由微觀粒子構(gòu)成，將化學(xué)反應(yīng)看成是微觀粒子之間的相互作用。將微觀的知識(shí)和信息在頭腦里記載和呈現(xiàn)就是微觀表征。符號(hào)表征是指化學(xué)上使用特定的字母組成的符號(hào)和圖形符號(hào)在大腦中記載和呈現(xiàn)的方式，例如反應(yīng)方程式、化學(xué)平衡中的速率與時(shí)間關(guān)系圖等等。筆者認(rèn)為可用下圖表示宏觀、微觀和符號(hào)三重表征間的有機(jī)聯(lián)系。

從圖中可以看出三重表征之間可以實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)換，既可以從宏觀角度研究物質(zhì)的性質(zhì)以及變化規(guī)律，然后深入到微觀尋求本質(zhì)，也可以依據(jù)微觀結(jié)構(gòu)猜測(cè)判斷物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)微觀向宏觀轉(zhuǎn)化，二者的相互轉(zhuǎn)化均離不開作為交流的中介橋梁——符號(hào)表征的作用?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)過程需要研究三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行有機(jī)融合，從而深化理解化學(xué)反應(yīng)原理，建構(gòu)科學(xué)合理的知識(shí)體系。

二、三重表征在化學(xué)原理學(xué)習(xí)中的作用

1. 利用三重表征多角度去理解、認(rèn)識(shí)化學(xué)原理

多個(gè)角度理解化學(xué)原理是三重表征的特點(diǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)原理知識(shí)比較晦澀難懂，如何突破反應(yīng)原理學(xué)習(xí)的障礙，宏觀、微觀和符號(hào)是三個(gè)強(qiáng)有力的支撐點(diǎn)，使學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)知識(shí)進(jìn)行全方位立體建構(gòu)。例如判斷可逆反應(yīng)2NO2[?]N2O4是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，可以從多個(gè)角度進(jìn)行理解。從微觀表征角度去理解就是單位時(shí)間消耗的NO2微粒的數(shù)目是否等于生成的NO2的微粒數(shù)目；從宏觀表征角度去觀察就是各物質(zhì)的含量是否保持不變，如體系中氣體的顏色、體系的壓強(qiáng)等是否保持不變；從符號(hào)表征角度就是v（正）= v（逆）。

2. 利用三重表征有機(jī)融合化學(xué)反應(yīng)原理

三重表征之間關(guān)系表現(xiàn)為相互依存與聯(lián)系，任何一種表征的功能體現(xiàn)都離不開其他表征的支持與輔助，通過表征間相互聯(lián)系得到互相融合，使之成為一個(gè)有機(jī)的整體，發(fā)揮更大的作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)中就具有了更為開闊的視野。通過宏觀、微觀和符號(hào)三重表征的關(guān)聯(lián)，從宏觀到微觀，從微觀到符號(hào)，然后又從微觀逆序回到宏觀，對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的理解和判斷會(huì)升華到一個(gè)高層次。例如在可逆反應(yīng)2SO2+O2[?]2SO3中，恒壓條件下密度不再改變、恒容條件下平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變、恒容條件下氣體壓強(qiáng)不再改變均可以作為該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)。通過個(gè)別反應(yīng)中三重表征的訓(xùn)練和融合，可以將規(guī)律延伸到一般情況，學(xué)生就會(huì)輕松掌握平衡狀態(tài)的判斷。

3. 利用三重表征提高化學(xué)原理運(yùn)用能力

三重表征最根本的還是幫助學(xué)生在理解的層次上去學(xué)習(xí)化學(xué)原理，經(jīng)過反復(fù)多次的互相融合和存儲(chǔ)，對(duì)事物形成穩(wěn)定有效的多重表征系統(tǒng)。在具體問題情境中，學(xué)生能夠快速、輕松地提取到相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的飛躍和突破。例如要求設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)證明碳酸鈉溶液中存在水解平衡。在建立了鹽類水解的穩(wěn)定表征之后，在實(shí)際問題的解決中就可以輕松自如。鹽類的水解是微觀的、隱性的，必須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使其用宏觀的方法表現(xiàn)出來。碳酸鈉溶液水解呈堿性，水解過程是可逆的，若使其發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致平衡發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就可以解決問題，根據(jù)這個(gè)思路，在碳酸鈉溶液中加入酚酞試液呈紅色，滴加氯化鈣溶液紅色逐漸褪去，可以證明其中存在水解平衡。

三、使用三重表征學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的策略

化學(xué)反應(yīng)原理比較抽象、難度較大，很多學(xué)生望而生畏，甚至部分學(xué)生無法理清其中的相互關(guān)系，更談不上進(jìn)行靈活運(yùn)用。采用三重表征的思維方式學(xué)習(xí)反應(yīng)原理，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的理解，提高學(xué)生的知識(shí)內(nèi)化程度，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

1. 采用顯性策略

化學(xué)反應(yīng)原理主要研究反應(yīng)進(jìn)行的方向、進(jìn)行的程度，研究采用哪些方法使反應(yīng)朝著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的方向進(jìn)行。大部分研究都是宏觀現(xiàn)象和微觀分析交叉進(jìn)行。大量實(shí)踐證明，合理采用實(shí)驗(yàn)、圖片、模型、多媒體等直觀教具，將微觀世界進(jìn)行外顯，提供給學(xué)生一個(gè)觀察微觀世界的“窗口”，學(xué)生從中能夠更好從微觀角度理解反應(yīng)原理。微觀到直觀、抽象變顯性，宏觀現(xiàn)象與微觀世界的微粒運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系起來。例如教師在壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的教學(xué)中創(chuàng)設(shè)情境，在針筒中裝有二氧化氮、四氧化二氮混合氣體，瞬間壓縮針筒體積觀察現(xiàn)象，學(xué)生觀察到針筒中氣體顏色先變紅后變淺，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣和求知欲望；學(xué)生根據(jù)觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步分析其中的原因，推壓針筒，導(dǎo)致容器體積縮小，物質(zhì)濃度增大，所以顏色變深是一個(gè)物理過程，然后顏色變淺必然是平衡在向氣體體積縮小方向移動(dòng)，師生獲得初步結(jié)論；教師及時(shí)展示模擬微觀過程的動(dòng)畫，揭示其中的奧秘，使學(xué)生從微觀本質(zhì)上進(jìn)行理解；師生使用化學(xué)用語進(jìn)行表達(dá)，用速率與時(shí)間關(guān)系圖、濃度與時(shí)間關(guān)系圖表示剛才的過程；這樣三重表征在學(xué)生頭腦中有機(jī)地融合在一起。

2. 運(yùn)用類比策略

很多物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)原理具有相似之處，類比就是發(fā)現(xiàn)兩個(gè)對(duì)象之間的某種類似關(guān)系，以已知對(duì)象的某種性質(zhì)為起點(diǎn)進(jìn)行推理延伸，得出未知對(duì)象所具有的性質(zhì)。例如在化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的相關(guān)原理，運(yùn)用類比的方法進(jìn)行推理，水溶液中弱電解質(zhì)的電離平衡和水解平衡自然而然也容易理解，如化學(xué)平衡中轉(zhuǎn)化率就類似于電離平衡中的電離度以及水解平衡中的水解程度，化學(xué)平衡常數(shù)類似于電離平衡常數(shù)和水解平衡常數(shù)。精心設(shè)計(jì)類比案例，揣摩其中的類比方法，就能使學(xué)生舉一反三。

3. 使用螺旋策略

學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的掌握和運(yùn)用無法一步到位、一蹴而就，而是呈現(xiàn)螺旋上升的過程。螺旋策略要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)原理的多重表征，并且在三重表征之間循環(huán)往復(fù)，獲得螺旋式上升。例如比較恒容、恒壓條件下的可逆反應(yīng)的狀態(tài)對(duì)于學(xué)生來說是個(gè)難點(diǎn)，教師第一階段讓學(xué)生單獨(dú)掌握恒容條件和恒壓條件下的平衡，通過宏觀表象和微觀表征建立符號(hào)表征；第二階段學(xué)生運(yùn)用符號(hào)表征去分析單一情況的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)表征的逆序運(yùn)行；第三階段對(duì)恒容、恒壓平衡狀態(tài)進(jìn)行比較，建立體積模型，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維的新飛躍。

總之，學(xué)生只有針對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的特點(diǎn)，自主構(gòu)建對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的三重表征，而且實(shí)現(xiàn)三重表征的有機(jī)融合，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率才會(huì)提高，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張丙香，畢華林. 化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J]. 中國教育學(xué)刊，2013，（2）

[2] 趙東旺. 重視化學(xué)教學(xué)“三重表征”，突破化學(xué)用語學(xué)習(xí)困難[J].新課程研究，2007，（9）endprint