基于“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的初中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

梁榮君

摘要： 針對(duì)教學(xué)實(shí)踐中的問題，結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階基本要素進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì);按能力層面設(shè)定宏觀、微觀和符號(hào)三個(gè)認(rèn)知層面進(jìn)階維度;通過對(duì)各層級(jí)進(jìn)階水平、預(yù)估目標(biāo)和評(píng)估方式的闡述，分析學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑圖，得出學(xué)習(xí)是螺旋上升的過程。在這過程中促成核心知識(shí)的落實(shí)和進(jìn)階目標(biāo)的達(dá)成。

關(guān)鍵詞： 學(xué)習(xí)進(jìn)階; 化學(xué)方程式; 質(zhì)量守恒定律; 教學(xué)設(shè)計(jì); 初中化學(xué) 文章編號(hào)： 10056629（2019）6004407??????中圖分類號(hào)： G6338??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)課程的核心理念[1]?？v觀初中科學(xué)的知識(shí)體系，浙教版《科學(xué)》八年級(jí)下冊第三章第3節(jié)“化學(xué)方程式”包括“質(zhì)量守恒定律”、“化學(xué)方程式”和“依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算”。在“質(zhì)量守恒定律”部分注重宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和微觀本質(zhì)分析，而“化學(xué)方程式”和“依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算”這兩個(gè)部分以符號(hào)作為化學(xué)語言，融合宏觀、微觀層面，開始從符號(hào)表征的角度去認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)過程，因此這節(jié)內(nèi)容是初中化學(xué)中的核心知識(shí)內(nèi)容。

然而，在教學(xué)實(shí)踐中卻存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）教學(xué)開始時(shí)忽略學(xué)生已有知識(shí);（2）為了使質(zhì)量守恒定律的得出具有普遍性，多個(gè)實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)缺乏邏輯性，缺少個(gè)體到系統(tǒng)思想的滲透和全部反應(yīng)到具體反應(yīng)的思維轉(zhuǎn)變;（3）在質(zhì)量守恒定律內(nèi)容表述上缺乏完整性;（4）在深化質(zhì)量守恒定律過渡到化學(xué)方程式的書寫過程中，對(duì)于微觀本質(zhì)的探討缺乏連貫性，沒有將宏觀現(xiàn)象和微觀本質(zhì)進(jìn)行有效融合;（5）依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的教學(xué)中，缺乏對(duì)宏觀、微觀和符號(hào)三重表征有效整合的理解，將計(jì)算過程作為孤立和模式化的過程，導(dǎo)致學(xué)生在處理相關(guān)問題時(shí)缺乏自主和靈活應(yīng)用能力。

學(xué)習(xí)進(jìn)階是對(duì)學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時(shí)所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列[2]。學(xué)習(xí)進(jìn)階基本要素包括進(jìn)階起點(diǎn)、進(jìn)階終點(diǎn)、進(jìn)階維度、多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的成就水平和各水平預(yù)期表現(xiàn)及其評(píng)估。其中進(jìn)階終點(diǎn)又稱為進(jìn)階目標(biāo);多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的成就水平表現(xiàn)為進(jìn)階起點(diǎn)和各進(jìn)階維度內(nèi)的各層級(jí)進(jìn)階水平;各水平的預(yù)期表現(xiàn)是指在達(dá)成較低層級(jí)進(jìn)階水平后，處于某一層級(jí)進(jìn)階水平時(shí)的應(yīng)有表現(xiàn)，也可以稱為某一進(jìn)階水平對(duì)應(yīng)的預(yù)估目標(biāo)。

1?進(jìn)階起點(diǎn)分析

進(jìn)階起點(diǎn)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識(shí)時(shí)已有的知識(shí)。

在七年級(jí)上冊第四章已學(xué)習(xí)過物理變化和化學(xué)變化，通過實(shí)驗(yàn)和生活中的現(xiàn)象，學(xué)生基本上能區(qū)分這兩種變化。在宏觀層面已形成了化學(xué)變化和物理變化的根本區(qū)別在于有無新物質(zhì)產(chǎn)生。在八年級(jí)下冊第三章第一節(jié)也已學(xué)習(xí)過用文字表達(dá)式來表示化學(xué)反應(yīng)的過程，學(xué)生已基本具備用文字表達(dá)式來表示常見化學(xué)反應(yīng)的能力。

在八年級(jí)下冊第二章中學(xué)習(xí)了組成物質(zhì)的元素、表示元素的符號(hào)、表示物質(zhì)的符號(hào)等，已形成通過宏觀組成、微觀構(gòu)成和符號(hào)表征三個(gè)維度進(jìn)行認(rèn)知的途徑。結(jié)合這些知識(shí)對(duì)物理變化中的微觀本質(zhì)作出解釋，物質(zhì)由分子等微粒構(gòu)成，多個(gè)分子等微粒的質(zhì)量之和表現(xiàn)為宏觀物質(zhì)的質(zhì)量。既然物理變化中分子種類和數(shù)量不變，那么宏觀物質(zhì)的質(zhì)量也不變，即物理變化的過程中，所有物質(zhì)的質(zhì)量保持不變，那么化學(xué)變化中各物質(zhì)總質(zhì)量如何變化？從物質(zhì)能量觀角度而言，在化學(xué)變化中能量會(huì)發(fā)生變化，那么總質(zhì)量是否會(huì)發(fā)生變化？

2?進(jìn)階目標(biāo)確定

當(dāng)將學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)用到較長時(shí)段時(shí)，進(jìn)階目標(biāo)表現(xiàn)為課程目標(biāo)。當(dāng)將學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)用于一節(jié)內(nèi)容教學(xué)時(shí)，進(jìn)階目標(biāo)則表現(xiàn)為課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)內(nèi)容的目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)，因此進(jìn)階目標(biāo)是基于《初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[3]、《科學(xué)教學(xué)參考書》[4]中關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究和該節(jié)內(nèi)容的相關(guān)要求進(jìn)行確定。

3?進(jìn)階維度設(shè)定

進(jìn)階維度是學(xué)習(xí)進(jìn)階的內(nèi)容維度[5]。內(nèi)容可以是知識(shí)也可以是能力。將學(xué)習(xí)進(jìn)階應(yīng)用到“化學(xué)方程式”一節(jié)內(nèi)容時(shí)，知識(shí)層面的核心概念包括質(zhì)量守恒定律、化學(xué)方程式的書寫以及化學(xué)方程式的應(yīng)用;能力層面則表現(xiàn)為從宏觀、微觀和符號(hào)不同的視角去認(rèn)知化學(xué)反應(yīng)的過程。知識(shí)和能力有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

一般地，都以知識(shí)內(nèi)容作為進(jìn)階維度和各層級(jí)進(jìn)階水平劃分的依據(jù)。但由于化學(xué)最重要的特征是利用宏觀、微觀和符號(hào)三重表征知識(shí)，同時(shí)在上述進(jìn)階起點(diǎn)分析中已知學(xué)生已形成從宏觀、微觀和符號(hào)三個(gè)視角去認(rèn)知具體的物質(zhì)，因此在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，進(jìn)階維度設(shè)定為宏觀認(rèn)知層面、微觀認(rèn)知層面和符號(hào)認(rèn)知層面。教學(xué)設(shè)計(jì)過程是在具體進(jìn)階維度中按照認(rèn)知特點(diǎn)分為若干層級(jí)的進(jìn)階水平逐級(jí)進(jìn)階的過程。由于進(jìn)階維度的設(shè)定是基于能力層面的，因此各層級(jí)進(jìn)階水平的設(shè)定也是與能力水平相對(duì)應(yīng)的階段。

4?各維度進(jìn)階水平及其預(yù)估目標(biāo)和具體評(píng)估方式闡述

4.1?宏觀認(rèn)知層面

這一維度對(duì)應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容主要包括利用實(shí)驗(yàn)得出質(zhì)量守恒定律的完整表述的過程。按照教學(xué)進(jìn)程將這一維度分成四個(gè)層級(jí)的進(jìn)階水平。

4.1.1?層級(jí)11： 定性感知階段

這一階段是教學(xué)的起始階段，從具體的化學(xué)反應(yīng)入手，感知化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量變化問題。教師展示“木頭燃燒后留下灰燼”和“鐵釘生銹后外表附有厚厚的鐵銹”兩組實(shí)驗(yàn)并設(shè)問： “這兩組圖片展示的是什么變化過程？其反應(yīng)物分別是什么？質(zhì)量如何變化？”。學(xué)生通過問題的思考和回答能辨別常見的化學(xué)反應(yīng)并對(duì)反應(yīng)物及其質(zhì)量的變化有了定性的感知。

教師追問： “反應(yīng)物的質(zhì)量減少了，那生成物的質(zhì)量呢？反應(yīng)前后的總質(zhì)量呢？”“用什么實(shí)驗(yàn)方法能準(zhǔn)確比較出化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量變化情況？”此時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的方法測定化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量變化情況。

4.1.2?層級(jí)12： 間接定性比較階段

在層級(jí)1進(jìn)階水平的基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案測定實(shí)驗(yàn)“木頭燃燒后留下灰燼”中參加反應(yīng)物的質(zhì)量變化。通過先測定反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量，反應(yīng)物是木頭和氧氣，生成物是灰燼和二氧化碳?xì)怏w。但氧氣和二氧化碳的質(zhì)量比較難測定，因此遵循實(shí)驗(yàn)可操作原則重新選擇具體的化學(xué)反應(yīng)。最后確定氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液反應(yīng)、過氧化氫制取氧氣、白磷燃燒三個(gè)實(shí)驗(yàn)作為具體化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行探究。

利用如圖1所示裝置，反應(yīng)前將錐形瓶和滴管置于天平左盤，調(diào)節(jié)天平平衡，將滴管內(nèi)的氫氧化鈉溶液滴入錐形瓶內(nèi)，使兩種液體混合，觀察到產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀確定已經(jīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再次觀察天平是否平衡，判斷反應(yīng)前后質(zhì)量變化情況。由于該實(shí)驗(yàn)通過天平是否平衡來確定總質(zhì)量是否改變，不涉及具體的“量”，因此這一實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)方法為間接定性比較的方法。

由于該實(shí)驗(yàn)中不會(huì)有氣體進(jìn)入或離開反應(yīng)系統(tǒng)，是封閉型化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中封閉型化學(xué)反應(yīng)無需密封實(shí)驗(yàn)裝置即可對(duì)反應(yīng)前后的質(zhì)量進(jìn)行比較。過氧化氫制取氧氣和紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)中有氣體進(jìn)入或離開反應(yīng)系統(tǒng)，是開放型化學(xué)反應(yīng)。開放型化學(xué)反應(yīng)利用上述實(shí)驗(yàn)裝置探究反應(yīng)前后質(zhì)量變化情況時(shí)應(yīng)對(duì)錐形瓶進(jìn)行密封。在過氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中由于氣體的產(chǎn)生會(huì)使瓶內(nèi)氣壓增大，可能會(huì)導(dǎo)致瓶塞沖出，造成實(shí)驗(yàn)誤差并具有危險(xiǎn)性。因此，對(duì)于封閉型化學(xué)反應(yīng)利用該實(shí)驗(yàn)裝置比較化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量的變化是準(zhǔn)確的，而對(duì)于開放型化學(xué)反應(yīng)則會(huì)有較大的誤差。

4.1.3?層級(jí)13： 實(shí)驗(yàn)修正并向定量測定轉(zhuǎn)變階段

過氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中由于氣壓增大導(dǎo)致瓶塞沖出，可逐步對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行修正減少誤差，具體修正過程如圖2所示。經(jīng)過修正發(fā)現(xiàn)活塞處摩擦不可避免，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行修改： 利用精確的電子秤變間接定性比較為直接定量測定。直接定量測定的操作步驟為，首先分別稱出反應(yīng)容器和反應(yīng)物總質(zhì)量及集氣瓶的質(zhì)量，然后打開分液漏斗的閥門，通過排水法收集氧氣，最后重新稱出反應(yīng)容器和剩余反應(yīng)物總質(zhì)量及收集滿氣體集氣瓶的質(zhì)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較。

根據(jù)具體的化學(xué)反應(yīng)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中誤差和不足的分析，有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置逐步進(jìn)行修正，促進(jìn)學(xué)生分析和自主思考能力的提升，是發(fā)展宏觀辨識(shí)能力的體現(xiàn)。

4.1.4?層級(jí)14： 思維突破階段

通過上述各進(jìn)階水平的達(dá)成，學(xué)生已經(jīng)知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變的結(jié)論，但對(duì)于定律中“參與化學(xué)變化”這一難點(diǎn)還未突破。于是采用思維探究的方式，通過教師與學(xué)生的雙邊思維活動(dòng)進(jìn)行難點(diǎn)突破。

以紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)為例，在通過實(shí)驗(yàn)得出了紅磷燃燒前后質(zhì)量不變之后，設(shè)置問題： “紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)中是不是所有的物質(zhì)都發(fā)生了反應(yīng)？”“是不是可以認(rèn)為發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)和生成的物質(zhì)的質(zhì)量相等？如何證明？”。通過對(duì)一系列問題的思考以及教師的指引和講解，得知若反應(yīng)物全部反應(yīng)了，那么生成物增加的質(zhì)量一定和反應(yīng)物減少的質(zhì)量相等;若反應(yīng)物部分反應(yīng)了，由于未反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量不變，那么生成物增加的質(zhì)量也應(yīng)和反應(yīng)物減少的質(zhì)量相等。于是就可以確定質(zhì)量守恒定律的適用范圍應(yīng)是“在化學(xué)反應(yīng)中，參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)”。這一維度中各層級(jí)進(jìn)階水平、預(yù)估目標(biāo)和具體評(píng)估方式如表1所示。

這一進(jìn)階維度對(duì)應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容為質(zhì)量守恒定律微觀本質(zhì)的解釋及其理解，表現(xiàn)為三個(gè)層級(jí)的進(jìn)階水平。

4.2.1?層級(jí)21： 宏觀向微觀認(rèn)知過渡階段

此時(shí)已經(jīng)確定質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容及其適用范圍。根據(jù)進(jìn)階起點(diǎn)，已經(jīng)知道化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在宏觀層面是產(chǎn)生新物質(zhì)，從微觀層面而言是分子變成原子，原子重新組合成分子的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變是宏觀現(xiàn)象，由于物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成，因此可以通過微觀認(rèn)知視角對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

如圖3是紅磷燃燒微觀示意圖，讓學(xué)生進(jìn)行思考與討論： 紅磷燃燒前后磷原子和氧原子的數(shù)目在反應(yīng)前后分別為多少個(gè)？如何變化？可得出化學(xué)反應(yīng)的過程是原子重新組合成分子的過程，這一過程分子種類一定改變，而原子的種類和數(shù)目則不變。如圖4是過氧化氫制氧氣微觀模型圖，讓學(xué)生思考化學(xué)反應(yīng)前后微觀粒子的變化情況。通過思考從微觀角度突破質(zhì)量守恒定律中關(guān)于“參與化學(xué)變化”這一難點(diǎn)。

4.2.2?層級(jí)22： 微觀向宏觀認(rèn)知反饋階段

質(zhì)量守恒定律實(shí)質(zhì)上是對(duì)質(zhì)量變化規(guī)律的文字表述，從實(shí)驗(yàn)角度證明這一規(guī)律是宏觀表征的體現(xiàn)，而對(duì)其進(jìn)行微觀解釋則是微觀表征的體現(xiàn)，因此在理解微觀本質(zhì)的基礎(chǔ)上，更要知道微觀和宏觀表征的對(duì)應(yīng)之處。依據(jù)進(jìn)階起點(diǎn)物質(zhì)由元素組成，元素是指質(zhì)子數(shù)相同的一類原子的總稱，因此物質(zhì)從宏觀角度而言由元素組成，從微觀角度而言由分子或原子構(gòu)成。結(jié)合圖3和圖4進(jìn)行思考，在紅磷燃燒和過氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)物和生成物分別由哪些元素組成？在化學(xué)反應(yīng)前后元素種類和生成物質(zhì)量發(fā)生怎樣的改變？

4.2.3?層級(jí)23： 微觀和宏觀認(rèn)知融合階段 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的過程是“宏觀微觀宏觀”的過程，因此對(duì)于質(zhì)量守恒定律的進(jìn)一步理解應(yīng)體現(xiàn)在宏觀和微觀認(rèn)知視角的相互融合上。結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)，通過分析建立學(xué)生認(rèn)知轉(zhuǎn)變圖（如圖5所示），體現(xiàn)學(xué)生從“物質(zhì)改變”到“元素守恒”這一宏觀認(rèn)知的提升。

因此，化學(xué)反應(yīng)中的“變化”，從實(shí)驗(yàn)這一宏觀現(xiàn)象出發(fā)表現(xiàn)為反應(yīng)物及其狀態(tài)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化得出物質(zhì)種類的變化;其微觀本質(zhì)則是分子變成原子，原子重新組合形成新的分子，導(dǎo)致“守恒”這一結(jié)果的出現(xiàn);宏觀表征為質(zhì)量不變和元素守恒，微觀表征為原子種類和數(shù)目的不變。通過雙重認(rèn)知視角的融合，學(xué)生充分理解了質(zhì)量守恒定律中的變化和守恒的辯證關(guān)系，也是平衡思想和變化觀念的具體表現(xiàn)，更體現(xiàn)了微觀探析能力。這一維度中各層級(jí)進(jìn)階水平、預(yù)估目標(biāo)和具體評(píng)估方式如表2所示。

4.3?符號(hào)認(rèn)知層面

化學(xué)符號(hào)是化學(xué)語言，也是化學(xué)學(xué)科特有的一種表征方式，學(xué)生從宏觀和微觀視角認(rèn)知化學(xué)反應(yīng)后，在建立模型的基礎(chǔ)上，通過符號(hào)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行表征是必然結(jié)果，因此化學(xué)反應(yīng)過程也應(yīng)體現(xiàn)在符號(hào)認(rèn)知層面上，這一維度對(duì)應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容是化學(xué)方程式及其應(yīng)用，其進(jìn)階水平表現(xiàn)為四個(gè)層級(jí)。

4.3.1?層級(jí)31： 符號(hào)定性表征反應(yīng)階段 化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式是對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程的定性表達(dá)。結(jié)合表示物質(zhì)的化學(xué)式，讓學(xué)生寫出“紅磷燃燒”、“過氧化氫制取氧氣”的化學(xué)表達(dá)式。

4.3.2?層級(jí)32： 符號(hào)定量表征反應(yīng)階段

質(zhì)量守恒定律是對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程的定量描述。在學(xué)生能寫出表達(dá)式的基礎(chǔ)上，結(jié)合質(zhì)量守恒定律將表達(dá)式轉(zhuǎn)化為定量表達(dá)是必然結(jié)果。

由于宏觀物質(zhì)和符號(hào)是對(duì)應(yīng)的，再結(jié)合微觀層面各層級(jí)進(jìn)階水平的達(dá)成，在化學(xué)式前填上合適的計(jì)量數(shù)可以達(dá)到表征反應(yīng)前后原子數(shù)量相等的目的，因此讓學(xué)生嘗試在“紅磷燃燒”的化學(xué)表達(dá)式中的化學(xué)式前面填上合適的計(jì)量數(shù)使表達(dá)式滿足質(zhì)量守恒定律。這一過程稱為配平，此時(shí)將表達(dá)式中的“→”改為“”，再在符號(hào)上方添加反應(yīng)條件，該表達(dá)式更名為化學(xué)方程式。學(xué)生完成“過氧化氫制取氧氣”的化學(xué)方程式，結(jié)合學(xué)生書寫情況，確定書寫化學(xué)方程式的具體步驟和書寫原則。

4.3.3?層級(jí)33： 宏微結(jié)合理解符號(hào)階段

在熟練掌握化學(xué)方程式的書寫后，在回顧化學(xué)式意義的基礎(chǔ)上，嘗試回答化學(xué)方程式的意義。以紅磷燃燒的化學(xué)方程式為例，定性宏觀層面表示反應(yīng)物是紅磷和氧氣，生成物是五氧化二磷，反應(yīng)條件為點(diǎn)燃;定量微觀層面表示4個(gè)磷原子和5個(gè)氧分子結(jié)合變?yōu)?個(gè)五氧化二磷分子，此時(shí)提示學(xué)生將具體的數(shù)量關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)楸壤P(guān)系，即在這一化學(xué)反應(yīng)中磷原子、氧氣分子和五氧化二磷分子之比為4∶5∶2;再以化學(xué)式對(duì)應(yīng)的相對(duì)原子質(zhì)量或相對(duì)分子質(zhì)量引導(dǎo)學(xué)生得出這一化學(xué)反應(yīng)中磷原子、氧氣分子和五氧化二磷分子的相對(duì)分子質(zhì)量之比為31∶40∶71;最后引導(dǎo)學(xué)生理解從宏觀定量層面而言，這一化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量之比為31∶40∶71。

上述具體例子說明，實(shí)現(xiàn)從宏觀定性→微觀定量→微觀比例關(guān)系→宏觀比例關(guān)系→宏觀定量的轉(zhuǎn)變，宏觀和微觀相結(jié)合達(dá)到了理解化學(xué)方程式的目的。

4.3.4?層級(jí)34： 三重表征初步整合階段

用符號(hào)將化學(xué)反應(yīng)的宏觀和微觀表征進(jìn)行有效整合，是“三重表征”的體現(xiàn)，也是從三個(gè)視角去認(rèn)知反應(yīng)的過程。

學(xué)習(xí)知識(shí)是為了解決實(shí)際問題。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)常常要分析清楚各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系。如選取例題“實(shí)驗(yàn)室用分解過氧化氫的方法制取氧氣?，F(xiàn)要制得2克氧氣，需要多少克過氧化氫？”結(jié)合例子講解確定根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的步驟。依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算是實(shí)際應(yīng)用的一種方式，具體體現(xiàn)在對(duì)化學(xué)方程式的理解上。其他更多的實(shí)際問題要求學(xué)生在了解三重表征的基礎(chǔ)上，從三個(gè)認(rèn)知視角去解決。如：

地球大氣演化經(jīng)歷了原始大氣、次生大氣和現(xiàn)代大氣三個(gè)階段，次生大氣中部分成分的微觀示意圖如圖6所示，一定條件下，3.4g甲物質(zhì)和4.8g氧氣恰好完全反應(yīng)，生成5.4g乙物質(zhì)和另一種物質(zhì)X，下列判斷不正確的是（??）。

A物質(zhì)甲的化學(xué)式是NH3

B物質(zhì)X的質(zhì)量為2.8g

C?物質(zhì)X中含兩種元素

D?該反應(yīng)的化學(xué)方程式中物質(zhì)X與O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2∶3[6]

在求解這一題目的時(shí)候?qū)W生要懂得靈活地選擇認(rèn)知視角和表征方式，A選項(xiàng)是微觀和符號(hào)表征的結(jié)合;B選項(xiàng)則要通過對(duì)微觀模型和宏觀質(zhì)量關(guān)系得出宏觀結(jié)果，是微觀和宏觀表征的結(jié)合;C選項(xiàng)則是符號(hào)和微觀表征的結(jié)合;D選項(xiàng)則是宏觀、微觀和符號(hào)三重表征整合的結(jié)果。

因此，在具體的問題中學(xué)生應(yīng)懂得選擇合適的認(rèn)知視角和表征方式去解決實(shí)際問題，這就要求學(xué)生需形成“三重表征”的思想，從而達(dá)成進(jìn)階目標(biāo)。這一維度中各層級(jí)進(jìn)階水平、預(yù)估目標(biāo)和具體評(píng)估方式如表3所示。

5?進(jìn)階路徑圖及其說明

綜上，“化學(xué)方程式”具體學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑如圖7所示。

在教學(xué)的進(jìn)程中，各進(jìn)階維度所達(dá)成的各層級(jí)進(jìn)階水平是獨(dú)立的，較低層級(jí)進(jìn)階水平是較高層級(jí)進(jìn)階水平的基礎(chǔ)，隨著每個(gè)層級(jí)進(jìn)階水平的達(dá)成促成進(jìn)階目標(biāo)的達(dá)成。具體的進(jìn)階目標(biāo)落腳于具體的知識(shí)，這體現(xiàn)在進(jìn)階路徑圖的縱向進(jìn)程上，可以認(rèn)為各進(jìn)階維度之間是并列的關(guān)系。但進(jìn)階維度的某些層級(jí)進(jìn)階水平與其他維度的某些層級(jí)進(jìn)階水平是關(guān)聯(lián)的，如層級(jí)22（微觀向宏觀認(rèn)知反饋階段）即以層級(jí)21（宏觀向微觀認(rèn)知過渡階段）為基礎(chǔ)，也涉及到宏觀認(rèn)知層面這一維度;再如層級(jí)34（三重表征初步整合階段）的達(dá)成即涉及同維度低層級(jí)進(jìn)階水平的達(dá)成，也涉及到宏觀和微觀認(rèn)知層面這兩個(gè)進(jìn)階維度等等，這體現(xiàn)在進(jìn)階路徑圖的橫向進(jìn)程上，可以認(rèn)為各進(jìn)階維度之間是交叉關(guān)系的;然而作為化學(xué)知識(shí)特有的三種表征方式，從學(xué)生的認(rèn)知角度而言，首先接觸的是宏觀認(rèn)知層面及其相關(guān)表征，再深入到微觀認(rèn)知層面及其相關(guān)表征，最后通過構(gòu)建模型建立符號(hào)去認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)并進(jìn)行相關(guān)表征，可以認(rèn)為各進(jìn)階維度之間是遞進(jìn)關(guān)系的。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是通過進(jìn)階路徑圖中各層級(jí)進(jìn)階水平的達(dá)成螺旋上升的過程。

總之，“化學(xué)方程式”作為初中科學(xué)中核心的化學(xué)知識(shí)，也是學(xué)生定量認(rèn)知化學(xué)變化的開始，在整個(gè)知識(shí)體系的構(gòu)建中起著重要的作用。另者，就學(xué)習(xí)進(jìn)階而言，進(jìn)階目標(biāo)的達(dá)成是本節(jié)教學(xué)的終點(diǎn)，也是新的教學(xué)的進(jìn)階起點(diǎn)，如宏觀辨識(shí)與微觀探析能力、“三重表征”思想、守恒觀的初步形成等等均要通過更高一級(jí)的學(xué)習(xí)再逐級(jí)進(jìn)階。

參考文獻(xiàn)：

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