基于三重表征的教材圖像對比分析

楊華蕊 劉志平 湯希雁

[摘 要]

“離子反應(yīng)”是從宏觀世界進(jìn)入微觀世界，并在微觀與符號建立聯(lián)系的思維轉(zhuǎn)化的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。應(yīng)用“宏觀—微觀—符號”三重表征法對人教版、蘇教版和魯科版三個(gè)版本教材中“離子反應(yīng)”的圖像進(jìn)行對比分析，以提高學(xué)生對化學(xué)核心素養(yǎng)宏—微觀念、變化平衡及證據(jù)推理的理解與認(rèn)知。

[關(guān)鍵詞]

高中化學(xué);圖像三重表征;化學(xué)核心素養(yǎng)

自1982年A.HJohnston提出從宏觀、微觀和符號三種水平上看待化學(xué)觀點(diǎn)之后，學(xué)者們陸續(xù)展開研究，發(fā)現(xiàn)教材中圖像的三重表征對學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要影響。應(yīng)用三重表征思維學(xué)習(xí)化學(xué)基本概念和原理，既可以體現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維能力，也體現(xiàn)了化學(xué)核心素養(yǎng)宏-微觀念及變化平衡思想。離子反應(yīng)是高中化學(xué)的核心概念，它需要辨析的概念很多，例如電解質(zhì)和非電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)、離子反應(yīng)及其發(fā)生條件等，離子反應(yīng)是學(xué)生宏微思維轉(zhuǎn)化的重要起點(diǎn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)電離平衡離子方程式的書寫、離子共存等具有重要作用。筆者應(yīng)用“宏觀—微觀—符號”三重表征法對人教版、蘇教版、魯科版中離子反應(yīng)的圖像進(jìn)行分析，探究其體現(xiàn)的化學(xué)核心素養(yǎng)維度，以促進(jìn)高中學(xué)生對高中化學(xué)核心素養(yǎng)的宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想及證據(jù)推理的理解與認(rèn)知。

一、引入電解質(zhì)的概念——知其名

化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)，而教材中的圖像能重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的情形，便于學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)。下面筆者將從教材圖像與文字編排、三重表征和核心素養(yǎng)角度進(jìn)行對比分析（如表1）。

表1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性圖像比較

[圖像 蘇教版圖2-11 魯科版圖2-2-4 魯科版圖2-2-6 宏觀表征 燈泡、電池、開關(guān)、鹽酸溶液 熔融氯化鈉溶液、燈泡、直流電 燈泡、直流電、氯化鈉溶液 微觀表征 / 氯化鈉晶體熔融、導(dǎo)電的過程 / 符號表征 / Na+、Cl-、H2O / 核心素養(yǎng) 變化觀念與平衡思想、

證據(jù)推理與模型認(rèn)知 宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識 變化觀念與平衡思想、

證據(jù)推理與模型認(rèn)知 ]

從教材圖像與文字編排來看，人教版教材并沒有該知識點(diǎn)圖像，蘇教版的圖像簡單明了地闡明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而魯科版的圖像相對集中且較多，且與知識點(diǎn)聯(lián)系密切，遵循內(nèi)容編排的邏輯順序，有利于學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

從圖像三重表征的角度來看，蘇教版和魯科版圖像均體現(xiàn)了宏觀表征，相對來說魯科版圖2-2-4描述的則更加生動，“宏—微—符”相結(jié)合，使日常生活中常見的氯化鈉晶體從微觀角度再一次可視化，給學(xué)生不一樣的感官碰撞，使學(xué)生宏微觀念的切換更加熟練、自然。

從核心素養(yǎng)的角度分析，三者均體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，魯科版圖2-2-4還從宏觀辨識與微觀探析角度將宏觀現(xiàn)象與微觀離子結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系起來，而且從三個(gè)晶體、熔融狀態(tài)和溶液進(jìn)行科學(xué)探究，體現(xiàn)了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

二、建立電離概念的關(guān)鍵——明其理

離子反應(yīng)是學(xué)生從宏觀世界向微觀世界轉(zhuǎn)化思維的重要起點(diǎn)，通過圖像讓學(xué)生了解電離的微觀過程，對離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。

表2 氯化鈉在水中電離圖像比較

[圖像 人教版圖2-9 蘇教版圖1-10 魯科版圖2-2-5 宏觀表征 / / / 微觀表征 NaCl在水中溶解并電離的微觀過程 符號表征 NaCl NaCl、H2O、Na+、Cl- Cl-、Na+、H2O 核心素養(yǎng) 變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知 ]

從教材圖像與文字編排來看，三個(gè)版本教材關(guān)于“氯化鈉在水中電離”的圖像在內(nèi)容的組織和構(gòu)建上各具特色，不過三種版本的教材都注重運(yùn)用圖文結(jié)合的方式來呈現(xiàn)內(nèi)容（見表2）。

從三重表征的角度來看，三個(gè)版本教材圖像均是通過微—符相結(jié)合的方式，人教版運(yùn)用三幅圖形象生動地把微觀粒子可視化，魯科版通過兩幅圖讓學(xué)生從宏觀感知氯化鈉晶體形狀，蘇教版通過一幅圖讓微觀粒子“看得見”，讓學(xué)生理解微觀粒子在水中的存在形式和作用過程，并用符號表征電離過程，使對NaCl在水中水解和電離的過程更科學(xué)、合理。

從核心素養(yǎng)的角度分析，三者均體現(xiàn)變化觀念與平衡思想和證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，通過認(rèn)識微觀粒子在水中的存在形式和電離過程的變化，建立電解質(zhì)電離模型。三個(gè)版本教材圖像均對氯化鈉融于水、電離的過程詳細(xì)呈現(xiàn)在我們面前，有利于學(xué)生宏微結(jié)合建構(gòu)電解質(zhì)電離概念，形成三重表征視覺和核心素養(yǎng)，提高解決問題的能力。

三、掌握離子反應(yīng)發(fā)生條件的精髓——傳其真

要想了解一種物質(zhì)，就必須了解其性質(zhì)，基于部分復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，通過復(fù)分解反應(yīng)的圖像來探究離子反應(yīng)及其發(fā)生條件更利于學(xué)生接受。

表3 Ba2+與SO42-反應(yīng)圖像比較

[圖像 人教版圖2-11 魯科版圖2-2-8 魯科版圖2-2-9 宏觀表征 藍(lán)色溶液，有白色沉淀產(chǎn)生 有白色沉淀產(chǎn)生，溶液由紅色變?yōu)闊o色，溶液導(dǎo)電性先變小后變大 有白色沉淀產(chǎn)生 微觀表征 / / / 符號表征 CuSO4、BaCl2 Ba（OH）2 Ba（OH）2 核心素養(yǎng) 變化觀念與平衡思想、

證據(jù)推理與模型認(rèn)知 變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識 變化觀念與平衡思想、

證據(jù)推理與模型認(rèn)知 ]

從教材圖像與文字編排來看，蘇教版沒有該知識點(diǎn)圖像，魯科版教材通過兩幅圖來展示，一幅圖跟人教版圖像類似，通過滴加稀硫酸前后現(xiàn)象對比來使學(xué)生加深理解。二者圖像均與知識點(diǎn)聯(lián)系密切，遵循內(nèi)容編排的邏輯順序（見表3）。

從圖像三重表征的角度來看，人教版和魯科版教材均通過宏觀和符號相結(jié)合的方式，讓學(xué)生通過視覺感知反應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)生初中階段的化學(xué)反應(yīng)均是用化學(xué)方程式表示，學(xué)生缺乏對反應(yīng)實(shí)質(zhì)的認(rèn)識，魯科版圖2-2-8讓學(xué)生透過現(xiàn)象對離子反應(yīng)本質(zhì)進(jìn)行思考和理解。

從核心素養(yǎng)的角度分析，三幅圖通過實(shí)驗(yàn)操作是否產(chǎn)生沉淀，均體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想和證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，魯科版圖2-2-8能夠?qū)﹄x子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，還體現(xiàn)了科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

四、結(jié)論

“離子反應(yīng)”作為學(xué)生從宏觀世界進(jìn)入微觀世界，并在微觀與符號建立聯(lián)系的思維轉(zhuǎn)化的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，相關(guān)圖像的設(shè)計(jì)，基本都遵循了“宏—符”“微—符”“宏—微—符”三重表征呈現(xiàn)方式，具有較為豐富的核心素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值。在日常學(xué)習(xí)中，教師可以通過優(yōu)化整合三版教材圖片，來更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源最大化利用，比如在學(xué)習(xí)電解質(zhì)和電解的知識點(diǎn)時(shí)，推薦使用人教版圖2-9和蘇教版圖1-10或魯科版圖2-2-5相結(jié)合效果可能會更好;在學(xué)習(xí)離子反應(yīng)及其發(fā)生條件和電解質(zhì)的導(dǎo)電性的知識時(shí)，建議使用魯科版教材的圖片，實(shí)驗(yàn)過程宏微結(jié)合現(xiàn)象比較明顯。因此，教師設(shè)計(jì)出有利于重難點(diǎn)突破和學(xué)生圖像三重表征思維形成的最佳的教學(xué)方案，提高學(xué)生對化學(xué)核心素養(yǎng)宏—微觀念、變化平衡及證據(jù)推理的認(rèn)知。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]魯曉，蔡文聯(lián).基于三重表征的教材對比分析[J].閩南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（2）.

[2]吳慶生.化學(xué)微觀表征的方法與教學(xué)策略[J].化學(xué)教育，2015（19）.

[3]鄭穎，羅志祥.基于高中化學(xué)三重表征思維建構(gòu)的微課教學(xué)設(shè)計(jì)——以“離子反應(yīng)”為例[J].考試周刊，2018（62）.

（責(zé)任編輯：張華偉）