基于思維可視化的化學用語教學策略

張美婷 劉秋芳

摘 要 化學用語是初中化學教學的難點、學生的分化點。思維可視化可將原本內隱的的思維方式有策略地外顯，使其清晰可見，易于吸引學生注意力，激發學生主動思維，降低學習的難度。通過思維模型、聯系微粒模型、圖示類比等思維可視化策略的建構與應用，可提高化學用語的學習效率，提升學生的思維品質。

關鍵詞 初中化學 化學用語 思維可視化 化學式 教學策略

一、問題的提出

思維是大腦對信息加工的過程。認知心理學中的“雙重編碼理論”認為：人擁有兩個獨立又相互聯系的信息加工系統，即用于加工言語材料的語義系統和用于加工圖示材料的視覺系統。研究表明，人在進行信息加工時具有圖像優勢效應，即與以文字呈現的信息相比，人更容易記住以圖示呈現的信息[1]。視覺是高效的感覺通道，可見，知識內容的呈現方式直接影響學習的科學性和效率。在教學過程中，以圖示或圖示組合的方式把原本不可見的思維路徑、結構、方法有策略地呈現出來，使其清晰可見，即思維可視化[2]，可以科學地提高學生的學習效率和思維品質。

初中化學是化學的啟蒙階段，學生會初步接觸到多種化學符號，如元素符號、離子符號、化合價等，以及出現在原子結構示意圖、離子結構示意圖、化學式、化學方程式等當中的化學符號。這些化學符號是初中化學的基礎知識，是學生學習化學的重要工具。但是，化學用語又是化學界“約定俗成”的專業用語，既抽象，又嚴密，在教材中的分布較為集中，因此，也是學生在初中學習的難點、分化點。化學用語掌握的熟練程度直接影響學生化學學科的學業水平。

究其原因，化學用語常被認為是一些符號、代號，是一個孤立的知識，更多通過“死記硬背”進行學習。事實上，化學用語既可以從宏觀表征物質的組成、性質、變化與用途，又可以從微觀解釋各種紛繁復雜的物質及其反應的共性、特性和規律[3]。正確認識化學用語的重要意義并發揮其優勢，在教學上就能取得較大突破，幫助學生攻克學習難點。實踐表明，引導學生自主構建思維模型、將符號與微觀結構圖有機聯系、運用圖示類比等思維可視化策略的應用，有助于學生熟練掌握化學用語，提高學生化學學科的學業水平。

二、設計策略與流程

化學用語之間有著一定的聯系，元素符號是基礎符號，要通過化學式來鞏固;化學方程式是化學用語的集中體現，要通過化學式來表示。可見，化學式是化學用語的關鍵符號。人教版九年級化學教材（2011年版）第四單元課題4“化學式與化合價”第一課時的學習目標是了解化學式及其意義，知道化學式的書寫規則和讀法。學生在第三單元已學習了分子、原子、離子、元素等概念和以元素符號為核心的化學用語，在第五單元即將學習“化學方程式”這一最重要的化學用語。因此，“化學式與化合價”這一課題的教與學起著承上啟下的關鍵作用。這節課筆者在學生已有的知識經驗基礎上，以充分調動學生主動思維為主旨開展教學，設計的教學流程如圖1所示：

三、教學過程與意圖

（一）任務一：追溯化學史，了解化學式概念

[引入] 化學史：水的化學符號的“前世今生”，如圖2所示：

設計意圖：利用有關水的化學符號發展的科學史實，讓學生感受研究的歷程是從物質的宏觀性質到微觀構成不斷深入，體會化學符號是一種簡便的表示方法，是不斷發展的、科學的符號，初步感悟化學符號（化學式）的重要意義。

[教師] 化學式是高度簡約概括的符號，是國際通用的化學語言，在我們身邊隨處可見。

[投影] 包含化學式的藥品、食品、化肥、手機的空氣質量日報等圖片。

[學生活動] 結合投影圖片自主閱讀課本第83頁第一二段內容，歸納化學式的概念。

[教師] 引導學生分析化學式概念，如圖3所示：

設計意圖：在學生自主閱讀、歸納的基礎上，教師引導其分析概念要素，通過精心設計的板書，使知識可視化。經過這樣的思維加工，可以增進學生對化學概念的理解，讓學生初步明確化學式包含物質宏觀與微觀兩方面的意義。

（二）任務二：構建思維模型，突破化學式意義

[討論1] ①根據化學式的概念，以水的化學式“H2O”為例，說一說它的意義;②哪些是宏觀意義，哪些是微觀意義？

[討論2] 模仿“H2O”的意義，說一說“CO2”的意義。

[討論3] 根據“H2O”“CO2”的意義，試著歸納出化學式的意義。

[投影] 化學式的意義（見表1）。

[練習] 請你說一說“P2O5”的含義。

設計意圖：化學學科核心素養“證據推理與模型認知”要求：知道通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律[4]4。建構思維模型是對化學知識進行科學梳理、提煉概括，使之系統化，降低解決化學問題的難度。思維模型的建構不是一蹴而就的，需要在學生主動思維的基礎上逐步建構。本教學環節思維模型建構流程如圖4所示。

以H2O的含義為模型，模仿說出CO2含義，可使學生在探究中建立解決問題的思維，最終能夠概括出化學式的意義，形成思維模型，而該思維模型又將成為學生遷移解決新問題的基礎。通過探究活動建構思維模型可使內隱的思維過程外顯，形成解決此類問題的程序性知識[5]。

（三）任務三：聯系微粒模型，辨析化學符號

[討論1] 符號H、2H、H2、2H2各具有何意義并完成表格。

[投影] 見表2。

[討論2] 觀察化學符號周邊的數字，你有什么發現？請試著歸納出化學符號周邊數字的含義。

[討論3] 若用“?”表示氫原子，請你在方框中畫出下列符號表示的微觀粒子示意圖（見圖5）。

[討論4] H2和H2O中均含有氫分子，這種說法對嗎？為什么？

[教師] 引導學生應用微粒模型圖進行辨析（見圖6）。

設計意圖：化學學科核心素養“宏觀辨識與微觀探析”強調能從宏觀與微觀相結合的視角分析與解決實際問題[4]3。化學用語是連接化學宏觀現象與微觀世界的橋梁，是物質組成的高度簡約概括的符號系統，也是學習化學和進行化學思維的最基本的工具。化學符號有豐富的內涵，可用于描述化學宏觀現象與微觀世界。因此，在教學中強化“宏觀—微觀—符號”的結合，讓學生作圖，經歷知識的形成。利用可視化的微粒模型圖，增強學生的直觀感受，使學生學會從微觀水平分析、揭示物質及其變化的規律與本質，從而正確辨析化學符號，實現“宏觀—微觀—符號”認知水平的自由轉換，形成化學學科特有的基本視角和思維方式。

（四）任務四：運用圖示類比，歸納化學式的書寫和讀法

[展示] 黑板上無規則擺放包含如圖7的化學式信息磁貼卡片。

[教師] 請根據物質的分類對卡片上常見的物質進行分組歸類。

[學生] ①各小組合作完成，推選兩位學生在黑板上進行分類;②研讀課本第84頁內容，結合卡片分類，找出“化學式的書寫和讀法”的一般規則。

[投影] 多媒體依次展示化學式的書寫和讀法，并引導學生總結規律，如圖8所示：

設計意圖：類比是思維之源。通過類比，可以自然而然地將學習者的原有經驗和需要學習的新知識通過某種微妙的相似性建立起聯接，從而有效地理解新知識。在前面的學習中，學生已學習過物質的分類，也接觸到了一些常見物質的化學式，此時以可視化的磁吸卡片的形式羅列出物質名稱和化學式，在分類的基礎上對同類物質進行類比，學生很容易自己找到其中的規律，能深刻理解知識，提高學習效率。

（五）任務五：學以致用，形成科學認知

[練習與應用] ①讀出以下化學式的名稱：Mg、Cl2、MnO2、KI;②書寫化學式：四氧化二氮、一氧化碳、氯化銀、氧化鎂。

[拓展遷移] 聚焦新聞：2012年倫敦奧運會，年僅15歲的葉詩文獲得女子400米個人混合泳冠軍（打破了世界記錄）和女子200米個人混合泳冠軍（打破奧運會記錄），被稱為1978年后國際泳壇最年輕的世界冠軍。可是一些媒體卻提出質疑，一則釣魚微博稱“教練承認讓葉詩文服用一種名為一氧化二氫的液體物質，以提高體能”。眾多不明真相的網友轉發，甚至有網友還指責中國游泳隊。那么，請同學們思考，一氧化二氫真是違禁藥品嗎？

[學生] 思考、回答。

[教師] 同學們，你們的年齡和當時的葉詩文相仿，雖然還不能像她那樣為國爭光，但是可以用知識武裝自己，揭穿謠言的面紗，讓謠言止步，為維護國家尊嚴做出應有的貢獻。

[課后活動] 觀察家里的一些常見物品（如調味劑、飲品、藥品等）的標簽說明，試著寫一寫所含物質的化學式或名稱，并說一說物品的用途。

設計意圖：通過練習，檢測學生學習情況，使知識內化。在“聚焦新聞”中，讓學生感受化學知識的應用價值，體會學習的意義，培養學生科學的認知，增強學生的社會責任感。

四、反思與感悟

（一）以“生活化”為情境，激發學生情感

無情感，不認知。情感是學習的動力。課例通過食品、醫療、環境、農業等圖片中有關化學符號的學習讓學生感受學習化學式的意義，感知化學用語的高度概括之美和實際應用價值，可激發學生學習的興趣。以和學生年齡相仿的葉詩文的遭遇為例，更能激發學生的社會責任感和正義感。學生運用所學知識做出正確的價值判斷，揭穿謠言的面紗，更有成就感。生活化情境的創設能讓學生體會到化學知識的價值和社會意義，對培養學生“科學態度與社會責任”這一核心素養有很大益處。

（二）以“學生為中心”，引導學生積極主動建構知識

建構主義主張在學生已有知識經驗的基礎上讓學生自己建構新知識，而不是被動地接收信息。新課程倡導“自主、合作、探究式學習”，讓學生成為學習的主人。課堂教學設計結合知識特點，依據學生已有的知識經驗，設計不同的可視化教學情境，可以使知識更加直觀和生動，易于吸引學生注意力，有利于降低學習的難度。在可視化情境中，通過任務的驅動，激發學生主動思維，讓學生積極主動地建構知識，從而使學生形成高層次的關鍵能力和必備品格，發展學生的核心素養。

[參 考 文 獻]

[1]梅耶.應用學習科學：心理學大師給教師的建議[M].盛群力，丁旭，鐘麗佳，譯.北京：中國輕工業出版社，2016：31.

[2]劉濯源.思維可視化：減負增效的新支點[J].中小學管理，2014，283（6）：10.

[3]趙路.基于三重表征的化學復習課的研究：以“元素與物質組成的表示”的復習為例[J].化學教與學，2019，495（3）：55.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[5]劉洋，胡久華，于靜.基于思維模型建構的“物質檢驗”初中復習教學研究[J].化學教育（中英文），2018，39（21）：35.

（責任編輯：趙曉梅）