國(guó)內(nèi)中學(xué)化學(xué)符號(hào)教學(xué)研究的綜述

葉靜怡

摘要：對(duì)國(guó)內(nèi)18篇關(guān)于中學(xué)化學(xué)符號(hào)教學(xué)的文獻(xiàn)的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行分類分析。研究表明，化學(xué)符號(hào)在化學(xué)教學(xué)中有多種教學(xué)功能，但學(xué)生在化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)中卻存在問(wèn)題。研究者試圖應(yīng)用各種媒介、素材及認(rèn)知理論幫助學(xué)生進(jìn)行化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)。但目前這些研究還存在較多問(wèn)題并未被關(guān)注，筆者提出了一些未來(lái)的研究建議。

關(guān)鍵詞：化學(xué)符號(hào)；化學(xué)教學(xué)；三重表征；文獻(xiàn)綜述

文章編號(hào)：1005–6629（2015）6–0014–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)知識(shí)的表征分三種水平，即宏觀水平（macro level）、微觀水平（micro level）、符號(hào)水平（symbolic level）?；瘜W(xué)學(xué)科的符號(hào)表征以化學(xué)符號(hào)體現(xiàn)，它是為解決化學(xué)認(rèn)識(shí)成果的存在形式和描述化學(xué)的對(duì)象而建立的，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)重要的、有效的思維工具和認(rèn)識(shí)工具，也是化學(xué)認(rèn)識(shí)成果交流和傳播的工具?；瘜W(xué)符號(hào)一直是初中化學(xué)啟蒙學(xué)習(xí)的分化點(diǎn)，問(wèn)題長(zhǎng)期存在有待突破，受到不少研究者關(guān)注。

1 化學(xué)符號(hào)的基本含義及分類

化學(xué)符號(hào)，也常稱為“化學(xué)用語(yǔ)”。化學(xué)符號(hào)是代表物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和變化的一系列符號(hào)或圖式。從表達(dá)方式上分，主要有兩類。一類是字母型符號(hào)，如化學(xué)式、化學(xué)方程式。另一類是構(gòu)象型符號(hào)（圖式），如原子結(jié)構(gòu)示意圖、結(jié)構(gòu)式、晶體模型、儀器或?qū)嶒?yàn)操作示意圖就屬于此類。從功能上分，有表示元素（原子或離子）的符號(hào)或圖示、表示物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的式子以及物質(zhì)變化的式子三大類[1，2]。

2 中學(xué)化學(xué)符號(hào)教學(xué)研究的現(xiàn)狀分析

以“化學(xué)符號(hào)”作為題名關(guān)鍵詞在中國(guó)知網(wǎng)搜索，搜索得到相關(guān)論文共27篇。以“化學(xué)用語(yǔ)”作為題名關(guān)鍵詞在中國(guó)期刊網(wǎng)搜索，搜索得到相關(guān)論文共243篇。絕大部分是未作任何理論及實(shí)證教學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)性文章，如介紹“利用背誦口訣記物質(zhì)化學(xué)式”或“利用象形方式記憶元素符號(hào)”等類型的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。本文關(guān)注對(duì)“化學(xué)符號(hào)”或“化學(xué)用語(yǔ)”教學(xué)方面實(shí)質(zhì)性的研究，因此，先對(duì)此類文章根據(jù)其發(fā)表的時(shí)間、研究的內(nèi)容、發(fā)表的期刊等作了一定的篩選。

2.1 研究學(xué)段的分布

以初中學(xué)段的化學(xué)符號(hào)教學(xué)為主題的文獻(xiàn)有12篇，以高中學(xué)段的化學(xué)符號(hào)教學(xué)為主題的文獻(xiàn)有6篇。由于有1篇是介紹海峽兩岸中學(xué)化學(xué)基本概念與化學(xué)用語(yǔ)的區(qū)別的，與本研究主題相關(guān)度較低，將其排除，因此納入研究的文獻(xiàn)共18篇。在研究學(xué)段的分布上，初中的化學(xué)符號(hào)教學(xué)研究更多。分析原因有以下兩點(diǎn)：

（1）初中是化學(xué)符號(hào)的啟蒙學(xué)習(xí)期，起著構(gòu)建基本化學(xué)符號(hào)工具、建立基本化學(xué)符號(hào)表征網(wǎng)絡(luò)的作用。初中化學(xué)符號(hào)學(xué)得好不好，直接影響到學(xué)生后期化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，問(wèn)題解決能力、思維能力的培養(yǎng)等等。因此，初中階段的符號(hào)教學(xué)受到研究者更多的關(guān)注。

（2）初中的化學(xué)符號(hào)相對(duì)高中的數(shù)量比較少，問(wèn)題比較集中，研究的難度比較好控制；高中比初中學(xué)段新增了離子結(jié)構(gòu)示意圖、電子式、電子排布式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、熱化學(xué)方程式、離子方程式、電極反應(yīng)式等化學(xué)符號(hào)，涉及的化學(xué)問(wèn)題陡增，研究難度大增，也可能是高中關(guān)于化學(xué)符號(hào)的研究較少的原因。

2.2 研究?jī)?nèi)容的分類

根據(jù)研究文獻(xiàn)的內(nèi)容，可對(duì)其分成三大類：（1）教學(xué)功能應(yīng)用類，研究化學(xué)符號(hào)作為一種表征方式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的作用；（2）學(xué)習(xí)情況調(diào)查類，了解初高中學(xué)生對(duì)“化學(xué)符號(hào)”掌握、理解及應(yīng)用的情況；（3）教學(xué)策略研究類，研究實(shí)際教學(xué)中，教師如何讓學(xué)生更容易地掌握、理解及應(yīng)用化學(xué)符號(hào)。

2.2.1 化學(xué)符號(hào)教學(xué)功能應(yīng)用類

研究主題為化學(xué)符號(hào)教學(xué)功能應(yīng)用的文獻(xiàn)有2篇。付勇（2007）[3]首先從理論上探討化學(xué)符號(hào)在化學(xué)問(wèn)題解決中的問(wèn)題表征階段、選擇問(wèn)題解決策略階段中的作用，然后以初、高中生為研究對(duì)象，通過(guò)問(wèn)卷測(cè)試法和作業(yè)分析法，發(fā)現(xiàn)化學(xué)符號(hào)表征是中學(xué)生常用的化學(xué)問(wèn)題表征形式之一，有助于學(xué)生更加有效地解決化學(xué)問(wèn)題。李曉等（2013）[4]認(rèn)為化學(xué)用語(yǔ)類符號(hào)能幫助學(xué)生掌握物質(zhì)組成的相關(guān)信息，建構(gòu)相關(guān)概念與原理，促進(jìn)化學(xué)思維能力的提高；化學(xué)模型類符號(hào)與化學(xué)問(wèn)題的交互作用促進(jìn)了學(xué)生包括空間思維能力、問(wèn)題解決能力和邏輯能力等科學(xué)思維能力的全面提高。換言之，從化學(xué)用語(yǔ)類的化學(xué)符號(hào)的角度而言，最主要的教學(xué)功能是幫助學(xué)生理解概念與原理，構(gòu)建化學(xué)思維方式，以達(dá)到解決化學(xué)問(wèn)題的目的。

2.2.2 化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)情況調(diào)查類

研究主題為化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)情況調(diào)查的文獻(xiàn)有6篇，其中2篇期刊論文分別與2篇研究生學(xué)位論文的作者為同一人（或?yàn)榈诙髡撸?，?nèi)容相近。學(xué)習(xí)情況的調(diào)查包括兩種類型：一是學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)的觀念與認(rèn)識(shí)，二是學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)的掌握程度的調(diào)查。初中生與高中生的調(diào)查結(jié)果非常接近：

（1）多數(shù)學(xué)生覺(jué)得化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)難度大。具體原因?yàn)椋阂皇欠?hào)多，元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式和電離方程式，對(duì)于某些學(xué)生來(lái)說(shuō)，就是一堆英文加數(shù)字，多而雜；二是難記憶，部分學(xué)生不記得化合價(jià)、原子團(tuán)、化學(xué)式、化學(xué)方程式，就無(wú)從書(shū)寫(xiě)；三是缺方法，還有學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)停留在死記硬背的水平，不會(huì)運(yùn)用交叉法、最小公倍數(shù)法書(shū)寫(xiě)化學(xué)式或者是觀察法配平等；四是缺乏興趣，不知化學(xué)符號(hào)為何而來(lái)，也不管它們?yōu)楹味鴮?xiě)，自然就無(wú)法正確書(shū)寫(xiě)、理解，更別說(shuō)應(yīng)用了[5]。

（2）多數(shù)學(xué)生在化學(xué)符號(hào)識(shí)記書(shū)寫(xiě)方面表現(xiàn)較好，但在內(nèi)涵理解方面表現(xiàn)參差不齊，思維運(yùn)用方面整體較差。簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的化學(xué)符號(hào)如“CO2”、“H2O”多數(shù)學(xué)生能寫(xiě)出來(lái)，但涉及將化學(xué)式、化學(xué)方程式這些符號(hào)與宏觀物質(zhì)、現(xiàn)象或者微觀反應(yīng)的過(guò)程實(shí)質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)差異較大，化學(xué)成績(jī)好的學(xué)生，對(duì)化學(xué)符號(hào)的宏觀、微觀的意義理解透徹，但成績(jī)不良的學(xué)生只停留在識(shí)記符號(hào)層面[6，7，8]。

（3）學(xué)困生、學(xué)中生、學(xué)優(yōu)生之間的化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)水平差異顯著。原因主要來(lái)自學(xué)生和教師兩個(gè)方面，包括學(xué)生的識(shí)記策略不同、“三重表征”能力不同、構(gòu)建的化學(xué)符號(hào)知識(shí)體系層級(jí)不同、教材的銜接以及教師的教學(xué)技能因素等[9，10]。學(xué)優(yōu)生間化學(xué)符號(hào)的掌握程度差異不大，隨著學(xué)業(yè)水平的降低，個(gè)體差異增大。女生的化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)水平優(yōu)于男生，尤其是符號(hào)的應(yīng)用水平，男女生有明顯的差異[11～13]。

（4）初中生以直觀思維為主，邏輯性不明顯，學(xué)習(xí)抽象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、繁瑣的化學(xué)用語(yǔ)時(shí)還是存在著很大困難。大部分學(xué)生認(rèn)為不論是哪種粒子，都是實(shí)心或空心的圓圈或球體，靠單線連接或緊密堆積方式組合在一起，這是受教材或者是教師講授時(shí)所使用的“模型”的影響所致。不少學(xué)生看到“H2O”中有“H2”，就會(huì)認(rèn)為水中含有氫氣，主要是由于學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)的理解流于書(shū)面的符號(hào)寫(xiě)法，而忽略符號(hào)的實(shí)際意義。

2.2.3 化學(xué)符號(hào)教學(xué)策略研究類

化學(xué)符號(hào)教學(xué)策略研究類文獻(xiàn)共有10篇，主要分為以下幾類：

（1）運(yùn)用各種媒介幫助化學(xué)符號(hào)的理解和記憶。一是使用圖示法，配合圖形及化學(xué)符號(hào)呈現(xiàn)的圖示，建立化學(xué)符號(hào)與相關(guān)化學(xué)知識(shí)的聯(lián)系，促進(jìn)對(duì)化學(xué)原理的理解。例如，通過(guò)在集氣瓶中畫(huà)出各種分子的模型結(jié)合原子結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）或者文字描述，幫助學(xué)生建立元素概念，理解元素、化學(xué)式的意義以及化學(xué)式周圍數(shù)字表示的意義，用原子、離子結(jié)構(gòu)示意圖以及文字的敘述來(lái)幫助理解離子的概念及形成過(guò)程，用在溶液中畫(huà)出各種離子及其反應(yīng)前后的離子種類的變化圖（圖2）來(lái)幫助理解化學(xué)反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)并寫(xiě)出離子方程式等[14]。

二是化學(xué)撲克牌法，在化學(xué)撲克上印有各種物質(zhì)的名稱、化學(xué)符號(hào)以及物質(zhì)的介紹及圖片。游戲規(guī)則多樣，可以由一個(gè)學(xué)生出牌，另一個(gè)學(xué)生說(shuō)出牌中物質(zhì)的化學(xué)式以及物質(zhì)分類；也可以讓一個(gè)學(xué)生出牌后，另一個(gè)學(xué)生嘗試出一種能與其反應(yīng)的物質(zhì)的牌，而第三個(gè)學(xué)生可以出該反應(yīng)的反應(yīng)物，最快用完牌方勝利。學(xué)生在游戲過(guò)程中，一來(lái)可以通過(guò)撲克牌上面的信息熟悉化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)，而且通過(guò)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的游戲便能使學(xué)生熟悉化學(xué)反應(yīng)方程式?；瘜W(xué)撲克牌的游戲方式滲透“寓學(xué)于樂(lè)”的教育理念的同時(shí)，有助于學(xué)生建構(gòu)化學(xué)分類觀，理解化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，為解決初三、高中的化學(xué)用語(yǔ)難題提供新的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方法[15，16]。

媒體的優(yōu)勢(shì)在于能形象地反映抽象的化學(xué)符號(hào)意義，有助于學(xué)生對(duì)各種化學(xué)符號(hào)的理解的同時(shí)為化學(xué)符號(hào)的識(shí)記提供了一條新的途徑，比起反復(fù)的死記硬背，形象的圖示、豐富的圖片等信息及有趣的游戲更容易被學(xué)生所接受。

（2）巧用基于新課程背景編制的教材、試題來(lái)幫助化學(xué)符號(hào)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。教材中化學(xué)符號(hào)的知識(shí)是分散出現(xiàn)的，而且是由易及難的，因此，在最初教授化學(xué)符號(hào)知識(shí)的時(shí)候，應(yīng)該讓學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)里面每個(gè)符號(hào)的宏觀意義及微觀意義都逐一認(rèn)識(shí)，且要“低要求”，逐步培養(yǎng)學(xué)生的興趣，并且善用教材中各表格資源，將各種化學(xué)符號(hào)的意義進(jìn)行歸納整理[17]。中考、高考中都有不少化學(xué)符號(hào)的相關(guān)考題，從考試情況中發(fā)現(xiàn)，即使是高中學(xué)生的化學(xué)用語(yǔ)的使用情況都并不理想，利用一些中考、高考試題，引導(dǎo)學(xué)生全面理解化學(xué)用語(yǔ)的含義，培養(yǎng)學(xué)生的類比、創(chuàng)新、信息提取、科學(xué)探究等高級(jí)的化學(xué)符號(hào)的理解與應(yīng)用能力[18～20]。

（3）運(yùn)用認(rèn)知理論進(jìn)行化學(xué)符號(hào)教學(xué)的研究。王招弟（2011）、劉霞（2012）應(yīng)用原型范疇理論，將符號(hào)學(xué)習(xí)過(guò)程分為三個(gè)階段：原型學(xué)習(xí)階段，此階段是先將某一實(shí)物的化學(xué)符號(hào)（即之后賴以模仿學(xué)習(xí)的“原型”）學(xué)習(xí)好；原型啟發(fā)下的非原型學(xué)習(xí)階段，此階段是要求學(xué)生根據(jù)第一階段學(xué)習(xí)的原型來(lái)模仿學(xué)習(xí)新的化學(xué)符號(hào)；概念鞏固階段，在這個(gè)學(xué)習(xí)階段，要求學(xué)生不但對(duì)化學(xué)符號(hào)達(dá)到“會(huì)讀、會(huì)寫(xiě)”，也要達(dá)到“會(huì)用”的程度。根據(jù)這些理論的指導(dǎo)，研究者根據(jù)不同的化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)階段以“元素符號(hào)”、“化學(xué)式”為課題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并教學(xué)，發(fā)現(xiàn)原型范疇認(rèn)知策略能幫助學(xué)生分階段學(xué)習(xí)化學(xué)符號(hào)，能提高學(xué)習(xí)效率與效果[21，22]。遲少輝（2011）以九年級(jí)學(xué)生為研究對(duì)象，將初中化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)具體分為元素符號(hào)識(shí)記，化學(xué)式、微粒符號(hào)表征，化學(xué)式計(jì)量，化學(xué)方程式五個(gè)階段，根據(jù)每個(gè)階段的目標(biāo)要求編制測(cè)驗(yàn)，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的具體問(wèn)題，探查學(xué)優(yōu)生、學(xué)困生的認(rèn)知差異，然后在教學(xué)后對(duì)照測(cè)驗(yàn)反映的問(wèn)題進(jìn)行合理干預(yù)，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后學(xué)生尤其是學(xué)困生的化學(xué)符號(hào)掌握情況有改善[23]。這些研究者，或是以認(rèn)知理論，或是以化學(xué)符號(hào)的知識(shí)本身將化學(xué)符號(hào)的學(xué)習(xí)分為不同的階段，然后針對(duì)不同的階段進(jìn)行教學(xué)策略設(shè)計(jì)、實(shí)施，都取得較好的教學(xué)效果。

3 研究的結(jié)論與啟示

3.1 研究結(jié)論

本研究的主要結(jié)論有三：一是化學(xué)符號(hào)是化學(xué)教學(xué)中認(rèn)識(shí)、思維和交流的工具，對(duì)概念的認(rèn)識(shí)、原理的理解及問(wèn)題的解決起到重要作用。二是無(wú)論是高中還是初中學(xué)生，他們對(duì)化學(xué)符號(hào)的記憶、理解和運(yùn)用都存在一定的問(wèn)題，尤其是理解和應(yīng)用方面，不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生間表現(xiàn)參差不齊。三是運(yùn)用各種有形的媒介、教材中的素材與試題整合以及認(rèn)知理論能幫助學(xué)生記憶、理解及運(yùn)用化學(xué)符號(hào)。

3.2 進(jìn)一步研究的展望

從對(duì)以上文獻(xiàn)分析，雖然這些研究對(duì)化學(xué)符號(hào)的學(xué)習(xí)情況調(diào)查的研究方法、課堂教學(xué)方面有一定的指導(dǎo)作用，但是也存在以下問(wèn)題：

（1）化學(xué)符號(hào)是聯(lián)系宏觀、微觀表征的橋梁，但化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)情況調(diào)查內(nèi)容中關(guān)于化學(xué)符號(hào)與宏觀、微觀間的轉(zhuǎn)換能力方面卻較少提及，如果能細(xì)化這些能力問(wèn)題，調(diào)查的結(jié)果會(huì)對(duì)教學(xué)有更好的指導(dǎo)作用。

（2）教學(xué)資源及評(píng)價(jià)體系有待開(kāi)發(fā)及完善。雖然已有的研究中，也有類似“化學(xué)撲克牌”等教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)，但是實(shí)際上還是停留在“記憶”的層面，“理解”和“應(yīng)用”層面的教學(xué)資源開(kāi)發(fā)還有所欠缺，接下來(lái)的研究還需從挖掘其與宏觀、微觀表征之間的關(guān)系的角度出發(fā)來(lái)開(kāi)發(fā)系列教學(xué)資源并進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)。

（3）認(rèn)知理論在化學(xué)符號(hào)教學(xué)研究中運(yùn)用不足。雖然有一些研究者開(kāi)始意識(shí)到認(rèn)知理論在化學(xué)符號(hào)學(xué)習(xí)中的重要性，也嘗試運(yùn)用在教學(xué)上，但是應(yīng)用的方式較為單調(diào)，只是根據(jù)某個(gè)認(rèn)知理論將符號(hào)學(xué)習(xí)分階段，然后根據(jù)各階段反映的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的干預(yù)，對(duì)教學(xué)進(jìn)行修正。但是，研究者并未根據(jù)認(rèn)知理論對(duì)學(xué)生是如何對(duì)“化學(xué)符號(hào)”這門符號(hào)語(yǔ)言在腦海中進(jìn)行同化并使用的過(guò)程進(jìn)行研究，可見(jiàn)，這樣對(duì)認(rèn)知理論與化學(xué)符號(hào)教學(xué)的結(jié)合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們更多地應(yīng)該從學(xué)生初學(xué)時(shí)就借助認(rèn)知理論找出學(xué)生化學(xué)符號(hào)相關(guān)的錯(cuò)誤概念的成因，然后據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的資源開(kāi)發(fā)及教學(xué)設(shè)計(jì)從根本上改變錯(cuò)誤概念，從“化學(xué)符號(hào)”的心理形成過(guò)程著手進(jìn)行教學(xué)。

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