基于三重表征的“離子反應(yīng)”教材編寫對(duì)比分析

馬曉蕊 鄭柳萍

摘要：本文從三重表征的視角出發(fā)，對(duì)比分析了不同版本中離子反應(yīng)教材編寫的差異。通過(guò)對(duì)比研究可知，三本教材的編寫皆具三重表征理念，其中魯科版的教材編寫更注重宏微符的三重表征呈現(xiàn)方式，利于學(xué)生從不同層面把握知識(shí)點(diǎn)，益于促進(jìn)學(xué)生靈活地應(yīng)用遷移。教學(xué)中應(yīng)通過(guò)優(yōu)化整合，發(fā)展學(xué)生的三重表征思維。

關(guān)鍵詞：三重表征;離子反應(yīng);教材編寫

文章編號(hào)：1008-0546（2022）02x-0075-05

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.02x.020

離子反應(yīng)知識(shí)單元內(nèi)容位于高中化學(xué)必修模塊中，是高中化學(xué)重要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，既是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考考查的重點(diǎn)。由于在初中的化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)及其現(xiàn)象的感知大多停留在宏觀水平，且均用化學(xué)方程式來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)，缺乏對(duì)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)。高中階段離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)將會(huì)引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化，這將是一個(gè)質(zhì)的飛躍[1]。

宏-微結(jié)合的觀念是學(xué)生必備的核心素養(yǎng)之一，溝通宏觀和微觀的主要橋梁為化學(xué)符號(hào)，將宏觀-微觀-符號(hào)相結(jié)合的三重表征理念貫徹于離子反應(yīng)的學(xué)習(xí)中，利于學(xué)生從不同層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)和化學(xué)變化，更好地掌握“離子反應(yīng)”的概念，明確其本質(zhì)，從而清晰地掌握離子反應(yīng)的不同表征，更順利地進(jìn)行遷移

應(yīng)用[2]。本文將從教材中的編排位置、相關(guān)概念（包括電解質(zhì)、電離、電離方程式、酸、堿、鹽及離子反應(yīng)和離子方程式）、離子方程式書寫方法等方面，基于三重表征的視角對(duì)不同版本中離子反應(yīng)教材編寫進(jìn)行對(duì)比研究，以期通過(guò)對(duì)比分析三個(gè)版本化學(xué)教材編寫的不同，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更高效地幫助學(xué)生基于三重表征理念建立起離子反應(yīng)的知識(shí)體系，建立不同表征之間的聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生思維。

一“、離子反應(yīng)”教材編寫的對(duì)比分析

1.教材中編排的位置

本文選取的教材為2019年出版的人教版[3]、魯科版[4]高中化學(xué)必修第一冊(cè)以及2020年出版的蘇教版[5]高中化學(xué)必修第一冊(cè)，“離子反應(yīng)”在教材中出現(xiàn)的位置及對(duì)應(yīng)的主要內(nèi)容見(jiàn)表1。

由表1可知，人教版與魯科版兩版關(guān)于“離子反應(yīng)”的知識(shí)點(diǎn)都比較集中，其編排依據(jù)主要遵循理論知識(shí)內(nèi)在的邏輯順序，更具條理化，利于系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。而在蘇教版中“離子反應(yīng)”的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)分布較分散，在專題1和專題3中均有涉及，其編排主要依據(jù)學(xué)生的心理發(fā)展特點(diǎn)以及認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，分散學(xué)習(xí)難點(diǎn)，利于學(xué)生的深刻理解。

2.離子反應(yīng)相關(guān)概念的建構(gòu)

（1）電解質(zhì)、電離、電離方程式的概念

在電解質(zhì)、電離、電離方程式的概念建構(gòu)方面，三個(gè)版本的處理方式如表2所示。由表2可知，“電解質(zhì)—電離—電離方程式”這一知識(shí)體系在三本新教材中皆體現(xiàn)了三重表征理念，只是在每種水平上對(duì)相關(guān)概念的編寫處理的方式及詳略略有不同。在人教版和魯科版中對(duì)于電解質(zhì)宏觀表征的處理上，利用實(shí)驗(yàn)更有利于提供直觀的感性認(rèn)識(shí)，也有利于提高實(shí)驗(yàn)探究的能力;蘇教版僅通過(guò)回顧初中做過(guò)的物質(zhì)導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)來(lái)構(gòu)建學(xué)生的宏觀表征，缺乏對(duì)比，對(duì)于有的學(xué)生來(lái)說(shuō)可能不夠直觀、深刻，從而對(duì)后續(xù)不同表征間的聯(lián)系可能會(huì)產(chǎn)生影響。在微觀表征的處理上，在人教版中有多種狀態(tài)下NaCl導(dǎo)電的微觀示意圖，魯科版有NaCl晶體的結(jié)構(gòu)模型與NaCl溶于水發(fā)生電離的示意圖，兩版皆有詳細(xì)的文字說(shuō)明，利于學(xué)生對(duì)電離的概念在微觀層面上有更清晰的理解，在蘇教版中僅給出NaCl在水中電離的微觀示意圖，缺乏相關(guān)的文字說(shuō)明，如若在課堂上未清晰理解老師的講解，可能容易在課后的鞏固復(fù)習(xí)中影響微觀表征上的掌握。在符號(hào)層面，即電離方程式，三本新教材的處理并無(wú)差異。在蘇教版中明確給出了非電解質(zhì)的定義，利于學(xué)生通過(guò)對(duì)比更深刻地了解電解質(zhì)的定義，而人教版和魯科版中并沒(méi)有給出相關(guān)概念。

此外，關(guān)于電解質(zhì)的分類，魯科版和蘇教版呈現(xiàn)了強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念，而人教版中未體現(xiàn)，具體建構(gòu)方式見(jiàn)表3。魯科版的相關(guān)內(nèi)容位于“拓展視野”欄目，蘇教版位于“實(shí)驗(yàn)探究”欄目。由表3可知，魯科版和蘇教版都通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明：在相同溫度下，相同濃度的強(qiáng)電解質(zhì)溶液比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性強(qiáng)，使學(xué)生獲得強(qiáng)、弱電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性不同的宏觀表征，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生了解微觀層面上的差異，即電離程度不同的相同濃度的電解質(zhì)其導(dǎo)電能力具有差異，從而獲得強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念。在蘇教版中又利用了電離方程式來(lái)表示電離過(guò)程，使學(xué)生能夠在符號(hào)水平上進(jìn)一步的區(qū)別強(qiáng)、弱電解質(zhì)。因此蘇教版在必修中對(duì)“強(qiáng)、弱電解質(zhì)”的概念即基于三重表征理念進(jìn)行呈現(xiàn)，意在幫助學(xué)生建構(gòu)三重表征思維，更加透徹地理解概念。而魯科版和人教版則根據(jù)課標(biāo)要求，在必修階段暫沒(méi)有完整呈現(xiàn)或不出現(xiàn)強(qiáng)弱電解質(zhì)概念。

（2）酸堿鹽的概念

關(guān)于酸、堿、鹽的定義，在人教版中是通過(guò)給出學(xué)生較為熟悉的酸的電離方程式，啟發(fā)學(xué)生從微觀電離層面認(rèn)識(shí)酸的本質(zhì)，給酸下定義，而對(duì)堿的定義未直接給出，而是通過(guò)“思考與討論”欄目讓學(xué)生寫出相關(guān)堿的電離方程式，參考酸的本質(zhì)，嘗試從電離角度出發(fā)概括堿的定義，未提及對(duì)鹽定義的處理。在蘇教版和魯科版中，都是通過(guò)給出常見(jiàn)的酸、堿、鹽的電離方程式，啟迪學(xué)生從微觀層面認(rèn)識(shí)酸、堿、鹽，并重新對(duì)它們重新下定義，在蘇教版中設(shè)置了“學(xué)以致用”欄目對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。在魯科版中回顧了可用酸堿指示劑檢驗(yàn)溶液酸堿性，介紹了可用pH計(jì)測(cè)定溶液酸堿度（見(jiàn)圖1）。可見(jiàn)，在魯科版中對(duì)于酸堿鹽的新定義的處理同樣具有三重表征體系，即“酸堿性/酸堿度—電離—電離方程式”，在人教版和蘇教版中未形成，但在人教版中設(shè)置的“思考與討論”欄目利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的掌握以及微粒觀的構(gòu)建，在蘇教版中設(shè)置的“學(xué)以致用”欄目有益于獲得學(xué)生學(xué)習(xí)成果的及時(shí)反饋。

（3）離子反應(yīng)和離子方程式的概念

在幫助學(xué)生理解掌握離子反應(yīng)和離子方程式的概念方面，由表4可知，人教版是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行，向Na2SO4稀溶液中加入BaCl2稀溶液，分析Na2SO4和BaCl2的電離方程式以及混合前后溶液中的離子，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即宏觀層面可知該反應(yīng)生成了白色沉淀，寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式，再利用電離方程式，從微觀角度探析其實(shí)質(zhì)，繼而得到符號(hào)表征的離子方程式，最后總結(jié)二者的概念。在魯科版中，利用稀硫酸與Ba（OH）2溶液反應(yīng)的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，分析反應(yīng)的微觀實(shí)質(zhì)，再結(jié)合“交流·研討”欄目，通過(guò)分析各組電解質(zhì)電離所產(chǎn)生的離子與混合后化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的實(shí)質(zhì)，以及反應(yīng)前后溶液中電解質(zhì)所產(chǎn)生的離子的種類和數(shù)目的變化總結(jié)出離子反應(yīng)概念，接著指出在符號(hào)表征上可用離子方程式表示。在蘇教版通過(guò)對(duì)Na2CO3溶液分別與澄清石灰水、CaCl2溶液反應(yīng)的宏觀表征相同，其微觀實(shí)質(zhì)是否也相同進(jìn)行討論交流，引出離子反應(yīng)的概念，再指出二者的符號(hào)表征，即離子方程式。

綜上所述，可知，在三本教材關(guān)于離子反應(yīng)和離子方程式的概念皆基于“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征體系，人教版呈現(xiàn)方式為“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—微觀實(shí)質(zhì)—離子方程式”，魯科版為“溶液顏色及電導(dǎo)率的變化—微觀實(shí)質(zhì)—離子方程式”，蘇教版為“反應(yīng)現(xiàn)象—微觀實(shí)質(zhì)—離子方程式”。

3.離子方程式書寫方法

關(guān)于離子方程式的書寫方法，人教版以Na2SO4溶液和BaCl2溶液反應(yīng)為例，蘇教版以Na2CO3溶液和鹽酸反應(yīng)為例，兩版均介紹了傳統(tǒng)的“四步法”，即“寫、拆、刪、查”。魯科版在“資料在線”欄目也介紹了“四步法”，此外在“方法引導(dǎo)”欄目中詳細(xì)介紹了離子方程式的另一種寫法書寫方法，即“三步法”，以稀硫酸與Ba（OH）2溶液反應(yīng)為例，詳細(xì)地介紹了書寫步驟（見(jiàn)圖2）。由圖2可知，第一步涉及宏觀、微觀、符號(hào)三種表征;第二步涉及微觀表征;第三步涉及符號(hào)表征。可見(jiàn)，魯科版中的離子方程式書寫方法知識(shí)點(diǎn)具有三重表征體系，利于學(xué)生構(gòu)建三重表征之間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生理解物質(zhì)在溶液中存在的微粒形式及微粒間的相互作用，進(jìn)而更清晰地掌握離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，這種書寫方式相較于常規(guī)的“四步法”對(duì)學(xué)生的要求可能會(huì)更高，但能更充分地利用離子方程式的教學(xué)功能[6]。

二、結(jié)論與建議

1.結(jié)論

本文基于三重表征的視角對(duì)不同版本中離子反應(yīng)教材編寫進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

（1）不同版本關(guān)于“離子反應(yīng)”知識(shí)單元的編寫，皆具三重表征理念，其中魯科版的教材編寫更注重宏微符的三重表征的結(jié)合，利于學(xué)生從不同層面把握知識(shí)點(diǎn)，益于促進(jìn)學(xué)生靈活地應(yīng)用遷移。

（2）宏觀表征描述現(xiàn)象，微觀表征揭示原理，符號(hào)表征彰顯思維，故以三重表征為基礎(chǔ)對(duì)離子反應(yīng)進(jìn)行教材編寫，不僅能凸顯化學(xué)學(xué)科的特征和本質(zhì)，還有益于教師更好地把握教材內(nèi)容和學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（3）三重表征對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)有重要影響，教材中適當(dāng)內(nèi)容的編寫以三重表征理念為依據(jù)有利于促進(jìn)三重表征的教學(xué)，有助于學(xué)生對(duì)概念的深入理解，有益于提升學(xué)生解決綜合問(wèn)題的能力。

2.建議

高中生往往在從微觀層面上理解化學(xué)反應(yīng)、通曉化學(xué)方程式的符號(hào)含義以及在不同表征水平進(jìn)行轉(zhuǎn)換這幾個(gè)方面存在困難，而導(dǎo)致障礙的緣由主要是微觀世界的抽象性、化學(xué)符號(hào)的復(fù)雜性、化學(xué)方程式配平的數(shù)學(xué)化、教材編制的局限性、化學(xué)三重表征教學(xué)的困難性[7]。針對(duì)上述存在的問(wèn)題以及本文的研究提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）不同版本教材編寫各有所長(zhǎng)，教師應(yīng)進(jìn)行深入的對(duì)比分析，結(jié)合核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，不拘泥于某一版本的教材，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況擇優(yōu)選取、整合不同版本的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，從而更高效地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)形成和發(fā)展，構(gòu)建起“用教材教”的化學(xué)教學(xué)新常態(tài)。

（2）教師在教學(xué)中要注意強(qiáng)調(diào)三種表征的結(jié)合，注重將知識(shí)的學(xué)習(xí)與學(xué)生生活實(shí)際相聯(lián)系，防止學(xué)生只是機(jī)械、片面地掌握三種表征形式，缺乏深刻理解。

（3）直觀教學(xué)能夠給予學(xué)生豐富的感性認(rèn)識(shí)，在教學(xué)過(guò)程中教師因重視多媒體的輔助教學(xué)，適當(dāng)利用多媒體技術(shù)彌補(bǔ)教材編寫的局限性，幫助學(xué)生理解抽象的微觀世界，加強(qiáng)宏微符的結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生三重表征思維方式的形成。

（4）教師在平時(shí)教學(xué)中，需有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生三重表征思維，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸建立三重表征的知識(shí)體系，使得學(xué)生在對(duì)應(yīng)情景下，能夠用三重表征的思維模式思考問(wèn)題、解決問(wèn)題。如在離子方程式書寫中，教師應(yīng)重視“三步法”的教學(xué)，讓學(xué)生能在宏微符相結(jié)合的基礎(chǔ)上抓住反應(yīng)的本質(zhì)，掌握書寫方法，避免離子方程式書寫的機(jī)械化，促進(jìn)學(xué)生從微觀角度認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)，提高學(xué)生在不同表征之間的轉(zhuǎn)換能力。

（5）在教學(xué)過(guò)程中要注意結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，合理補(bǔ)充素材，創(chuàng)設(shè)可行的情景教學(xué)，因地、因人制宜積極開(kāi)發(fā)教學(xué)資源以促進(jìn)學(xué)生三重表征思維的形成。

參考文獻(xiàn)

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