“三重表征”下促進(jìn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)實(shí)例分析

葉蓮雅

摘 要：“三重表征”下開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)，有助于加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的印象，幫助其構(gòu)建系統(tǒng)知識體系，更好地提高其應(yīng)用靈活性，因此，教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)做好“三重表征”理論知識的學(xué)習(xí)與梳理，在充分把握其內(nèi)涵的基礎(chǔ)上做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)真設(shè)計(jì)，促進(jìn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與效率的提高。本文結(jié)合相關(guān)實(shí)例，探討高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)，以供參考。

關(guān)鍵詞：三重表征；高中化學(xué)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；深度學(xué)習(xí)

“三重表征”指宏觀表征、微觀表征、符號表征[1]。三種表征之間聯(lián)系緊密且從不同層面對化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行抽象、概括，可使學(xué)生更加全面、清晰地認(rèn)識所學(xué)。實(shí)踐中應(yīng)充分認(rèn)識到“三重表征”的重要價(jià)值，將“三重表征”有效地融入高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)中，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

一、“三重表征”的解讀及必要性

“表征”指客觀事物在人的心理上的感知反應(yīng)[2]。高中化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中既要引導(dǎo)學(xué)生從宏觀視角對化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行整體上的認(rèn)識，又要能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì)，分析化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)成，更好地掌握其性質(zhì)。同時(shí)，為方便研究與闡述化學(xué)知識，則需要從符號角度進(jìn)行表征。由此可見，“三重表征”是學(xué)習(xí)高中化學(xué)內(nèi)在要求，尤其在實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)中，在“三重表征”指引下展開非常有必要，主要體現(xiàn)在以下方面：

“三重表征”中的宏觀表征符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，是學(xué)習(xí)化學(xué)物質(zhì)應(yīng)具備的意識。相對來說宏觀表征較為容易，如化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的發(fā)光發(fā)熱，都屬于宏觀表征的范疇。宏觀表征可幫助學(xué)生建立對化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的初步印象，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其深度思考的熱情[3]。

結(jié)合宏觀表征及教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際，設(shè)計(jì)問題或者應(yīng)用多媒體技術(shù)展示化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合“微觀表征”幫助學(xué)生洞悉隱含在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的知識，驅(qū)使學(xué)生排除主觀原因干擾，深化其對知識理解，促使其更好地掌握知識本質(zhì)。

對化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“符號表征”體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，為學(xué)生開展學(xué)習(xí)、研究、論述，以及經(jīng)驗(yàn)上地交流帶來便利，而且相關(guān)測試對化學(xué)知識的考查也通過“符號”這一載體體現(xiàn)的，因此，熟練對化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行符號上的表征是學(xué)生需掌握的基本技能。

二、“三重表征”下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)實(shí)例

通過對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的分析，現(xiàn)分別列舉課本中無機(jī)物、有機(jī)物實(shí)驗(yàn)以及課外實(shí)驗(yàn)，探討“三重表征”下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)。

實(shí)例1：探究濃硫酸的性質(zhì)

探究濃硫酸的性質(zhì)是高中化學(xué)“含硫化合物的性質(zhì)”中非常重要的實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)時(shí)，為使學(xué)生深入、系統(tǒng)地掌握濃硫酸的物理、化學(xué)性質(zhì)，理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)步驟，在“三重表征”下，按照以下思路開展教學(xué)活動(dòng)：

其一，實(shí)驗(yàn)開展之前，在課堂上為學(xué)生展示濃硫酸，并預(yù)留空白時(shí)間，要求學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，認(rèn)真閱讀課本中有關(guān)濃硫酸的物理性質(zhì)的內(nèi)容，并填寫以下空格：

濃硫酸的顏色為______，實(shí)驗(yàn)室常用的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______，密度約為_____，沸點(diǎn)____，____揮發(fā)，常溫下____。

如此引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識濃硫酸，形成“宏觀表征”，為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的展開做好鋪墊。

其二，課堂上按照課本編排的實(shí)驗(yàn)順序，為學(xué)生逐一演示。

實(shí)驗(yàn)1：將少量膽礬加入表面皿中，再加入約3mL的濃硫酸。

實(shí)驗(yàn)2：在大試管中加入2g蔗糖，加入2～3滴水，再加入約3mL的濃硫酸，迅速攪拌，然后塞緊帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將玻璃導(dǎo)管的另一端插入裝有品紅溶液的試管中。

實(shí)驗(yàn)3：在試管中放入小銅片，加入2mL的濃硫酸，將帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞塞緊，另一端插入到品紅溶液中，并使用裝有氫氧化鈉溶液的試管進(jìn)行尾氣處理，而后加熱裝有小銅片和濃硫酸的試管。

其三，“三重表征”下的深度學(xué)習(xí)。課堂上要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)，總結(jié)上述實(shí)驗(yàn)的條件以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“宏觀表征”。學(xué)生通過觀察、討論，不難得出以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)1中的現(xiàn)象為藍(lán)色晶體變成白色粉末；實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象為蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀物質(zhì)，品紅溶液褪色；實(shí)驗(yàn)3中的現(xiàn)象為加熱后銅片逐漸溶解，表面有氣泡產(chǎn)生，品紅溶液褪色。

課堂上運(yùn)用多媒體技術(shù)為學(xué)生展示濃硫酸的結(jié)構(gòu)簡式簡圖，使學(xué)生清晰地看到濃硫酸中各種原子的構(gòu)成方式以及所成的鍵，在其頭腦中建立對應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型。同時(shí)，使用多媒體動(dòng)畫展示上述化學(xué)反應(yīng)中的原子變化，明確相關(guān)元素在反應(yīng)前后化合價(jià)的變化情況，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，加強(qiáng)其對化學(xué)反應(yīng)的“微觀”認(rèn)識，使其能夠根據(jù)動(dòng)畫內(nèi)容進(jìn)行“微觀表征”。另外，要求學(xué)生認(rèn)真討論，寫出上述實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)方程式，使其能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行“符號表征”。

學(xué)生根據(jù)討論可知，實(shí)驗(yàn)1中濃硫酸將膽礬中的水分吸收，導(dǎo)致其變成白色。同時(shí)，學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的二氧化硫的性質(zhì)可知，實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3中均有二氧化硫生成，最終不難寫出對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。如此能使學(xué)生完成符號表征。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)濃硫酸的性質(zhì)，即吸水性、脫水性及強(qiáng)氧化性。

實(shí)例2：乙醇的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

乙醇是高中化學(xué)中非常重要的有機(jī)物。牢固掌握乙醇性質(zhì)是教學(xué)的重要目標(biāo)之一。為更好地加深學(xué)生印象，在“三重表征”下進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。

其一，引入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課堂上使用試管加入生活中常見的“酒”，要求學(xué)生觀察顏色，聞其氣味，而后告知學(xué)生“酒”中的氣味來自乙醇，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，使學(xué)生對“酒”有個(gè)初步認(rèn)識。學(xué)生通過觀察，形成對“乙醇”的宏觀表征。

其二，按照課本中的實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2內(nèi)容要求學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中實(shí)驗(yàn)1是鈉和乙醇的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是在銅作催化劑的情況下乙醇和氧氣發(fā)生的實(shí)驗(yàn)（這里不再贅述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）。

其三，“三重表征”下的深度思考。課堂上展示如下問題，要求學(xué)生思考：1.實(shí)驗(yàn)1有什么現(xiàn)象，其中鈉和水的反應(yīng)有哪些不同？2.實(shí)驗(yàn)2中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？銅絲的作用是什么？學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)1可看到鈉沉在乙醇底部，緩慢放出氣泡，逐漸變小，沒有鈉與水反應(yīng)的劇烈。實(shí)驗(yàn)2中銅絲被灼燒變成黑色，伸入到乙醇中時(shí)又變成紅色，同時(shí)聞到刺激性氣味[4]。而后拋出問題要求學(xué)生積極思考：你能解釋上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)在原因嗎？課堂上為學(xué)生預(yù)留空白時(shí)間供其思考、討論。

課堂上借助多媒體課件為學(xué)生展示乙醇的結(jié)構(gòu)簡式以及分別和鈉、氧氣反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵的斷裂、原子變化、生成物的形成過程，使其能夠從微觀上理解乙醇的性質(zhì)，從“微觀”角度解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生通過分析不難理解實(shí)驗(yàn)1中鈉置換出乙醇羥基中的氫。實(shí)驗(yàn)2中在銅的催化下乙醇和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成乙醛。在學(xué)生微觀分析實(shí)驗(yàn)過程后，要求其結(jié)合經(jīng)驗(yàn)寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式，如此便可引導(dǎo)學(xué)生使用“符號表征”掌握所學(xué)。進(jìn)一步通過反應(yīng)物和生成物中化學(xué)式的分析得出乙醇被氧化的實(shí)質(zhì)是乙醇失去兩個(gè)氫原子（即轉(zhuǎn)移兩個(gè)電子），這樣可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

實(shí)例3：氯氣與碘化鉀溶液的反應(yīng)

該化學(xué)實(shí)驗(yàn)是課本以外的實(shí)驗(yàn)。通過該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能鞏固學(xué)生所學(xué)，鍛煉學(xué)生遷移所學(xué)知識分析問題的能力。在“三重表征”下按照以下思路進(jìn)行教學(xué)：

其一，引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)。課堂上要求學(xué)生回顧所學(xué)的氯氣的物理和化學(xué)性質(zhì)。同時(shí)，使用試管取少量碘化鉀溶液，要求學(xué)生觀察其是否有顏色。如此開展教學(xué)活動(dòng)，既能降低學(xué)生的陌生感，又能使其從宏觀角度認(rèn)識化學(xué)物質(zhì)，確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的順利開展。

其二，組裝實(shí)驗(yàn)器材開展實(shí)驗(yàn)。課堂上使用濃鹽酸和二氧化錳組裝成制取氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置，而后將制取的氯氣通入盛放碘化鉀溶液的試劑瓶中，并在瓶中滴加淀粉溶液。從試劑瓶經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入盛有氫氧化鈉溶液的試管中。打開分液漏斗，放下部分濃鹽酸，點(diǎn)燃酒精燈加熱，開始實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

其三，鼓勵(lì)學(xué)生討論進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。課堂上學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)，碘化鉀加溶液顏色先變藍(lán)而后藍(lán)色褪去，溶液呈淺棕色。教學(xué)活動(dòng)中給學(xué)生預(yù)留討論時(shí)間并鼓勵(lì)其認(rèn)真查閱資料，尋找實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的原因，引導(dǎo)其對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“微觀表征”。學(xué)生查閱資料發(fā)現(xiàn)，碘單質(zhì)和碘離子在溶液中會(huì)生成I3-，其略顯棕黃色且遇淀粉變藍(lán)。碘單質(zhì)可被氯氣氧化成紅色的ICl2-和黃色的ICl-，兩種離子能夠繼續(xù)被氧化成無色的IO3-。學(xué)習(xí)到這一點(diǎn)后，給學(xué)生提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器和試劑，要求學(xué)生開展探究活動(dòng)。學(xué)生經(jīng)過認(rèn)真分析，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)步驟：先使用試管取上述反應(yīng)后的適量溶液，滴加碘水。發(fā)現(xiàn)溶液變成藍(lán)色，說明生成物中有淀粉，而沒有I3-。將適量碘單質(zhì)溶入碘化鉀溶液中，取溶液兩毫升，滴加一滴淀粉溶液再通入氯氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加淀粉后溶液變藍(lán)，通氯氣后藍(lán)色褪去，溶液呈現(xiàn)淺棕色，然后繼續(xù)通入氯氣溶液變成無色。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以推理出剛開始實(shí)驗(yàn)中溶液變化的原因是因?yàn)槁葰鈱⒌鈫钨|(zhì)氧化成了ICl2-和ICl-，兩者混合在一起呈棕色溶液。而后要求學(xué)生寫出相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)方程式。如此開展教學(xué)活動(dòng)不僅能夠使學(xué)生搞清楚實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，理解化學(xué)反應(yīng)過程中“微觀”上的變化，而且能很好地鍛煉其運(yùn)用“符號”表征化學(xué)過程的能力。

三、“三重表征”下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)策略

“三重表征”下開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度教學(xué)活動(dòng)時(shí)講解了三個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，獲得了良好的教學(xué)效果。現(xiàn)對相關(guān)教學(xué)策略做如下匯總：

（一）做好實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備

為順利完成“三重表征”下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，應(yīng)做好充分的教學(xué)準(zhǔn)備。一方面，認(rèn)真分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)器材，聯(lián)系學(xué)生的現(xiàn)有知識儲(chǔ)備，從學(xué)生熟悉的知識、情境切入，給學(xué)生帶來似曾相識的感覺，提高其認(rèn)真思考，發(fā)揮“三重表征”的積極性。例如：在濃硫酸性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可在課堂上與學(xué)生一起簡單回顧稀硫酸的性質(zhì)，然后展示濃硫酸溶液，要求其進(jìn)行“宏觀表征”。如此進(jìn)行新舊知識的良好銜接，可獲得意想不到的效果。另一方面，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真分析“三重表征”中哪一種表征對學(xué)生而言難度較大，思考在課堂上該如何進(jìn)行引導(dǎo)，以提前做好設(shè)計(jì)與規(guī)劃，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信。

（二）在課堂上與學(xué)生互動(dòng)

“三重表征”下開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，為增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使其能夠向著正確的方向思考、分析，保證表征的正確性，應(yīng)注重在課堂上與學(xué)生積極互動(dòng)。一方面，圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)互動(dòng)問題，尤其為避免學(xué)生在思考時(shí)停留在表面，使其更好地把握所學(xué)知識本質(zhì)，設(shè)計(jì)互動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注重層層遞進(jìn)，逐步深入。其中簡單的問題用于幫助學(xué)生樹立自信，難度大的問題用于鍛煉學(xué)生分析問題的能力。另一方面，與學(xué)生互動(dòng)時(shí)注重認(rèn)真傾聽學(xué)生的回答內(nèi)容是否正確，是否存在漏洞，給予針對性的點(diǎn)撥，使其及時(shí)彌補(bǔ)表征內(nèi)容[5]。當(dāng)然課堂上應(yīng)結(jié)合學(xué)生的表現(xiàn)，給予針對性的表揚(yáng)與鼓勵(lì)，增強(qiáng)其實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)的心理體驗(yàn)，更好地挖掘其學(xué)習(xí)潛力。

（三）注重信息技術(shù)的運(yùn)用

信息技術(shù)是當(dāng)前教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用率較高的工具，其能直觀形象地展示微觀世界的事物，給“微觀表征”能夠帶來良好的輔助作用，而且其能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6]。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)中注重信息技術(shù)的適時(shí)應(yīng)用。實(shí)踐中結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容認(rèn)真收集相關(guān)的教學(xué)素材，如相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)成圖片，以直觀展示化學(xué)物質(zhì)原子的空間分布，以及所成鍵的特點(diǎn)。必要情況下，為使學(xué)生更好地理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理，可動(dòng)手制作相關(guān)的微課視頻、動(dòng)畫課件等，為學(xué)生展示化學(xué)反應(yīng)過程中化學(xué)鍵是如何斷裂以及是如何形成的等，使其能夠正確地進(jìn)行“微觀表征”。當(dāng)然給學(xué)生預(yù)留書寫化學(xué)反應(yīng)方程式、離子方程式的機(jī)會(huì)，鍛煉其基礎(chǔ)能力的同時(shí)，提高“符號表征”的靈活性。

（四）結(jié)合生活實(shí)踐開展教學(xué)

如果脫離生活，高中化學(xué)教學(xué)則缺乏活力，使得課堂活動(dòng)較為枯燥，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)。“三重表征”下開展實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，為更好地激發(fā)學(xué)生積極性，應(yīng)注重聯(lián)系生活，創(chuàng)設(shè)生活化情境，促使學(xué)生主動(dòng)積極投入化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，探索化學(xué)現(xiàn)象背后的化學(xué)本質(zhì)，深入理解化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生深入探究的習(xí)慣，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

結(jié)束語

“三重表征”對學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和化學(xué)科學(xué)觀念具有重要作用。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)積極在“三重表征”下開展工作，通過課本中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解，提高學(xué)生“三重表征”的意識，把握“三重表征”的注意事項(xiàng)。同時(shí)，通過講解新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識，鍛煉學(xué)生能力的同時(shí)，給其提供進(jìn)行“三重表征”的機(jī)會(huì)，促使其“三重表征”能力得到有效的提高。

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