張美婷 劉秋芳

摘 要 化學(xué)用語是初中化學(xué)教學(xué)的難點、學(xué)生的分化點。思維可視化可將原本內(nèi)隱的的思維方式有策略地外顯，使其清晰可見，易于吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生主動思維，降低學(xué)習(xí)的難度。通過思維模型、聯(lián)系微粒模型、圖示類比等思維可視化策略的建構(gòu)與應(yīng)用，可提高化學(xué)用語的學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞 初中化學(xué) 化學(xué)用語 思維可視化 化學(xué)式 教學(xué)策略

一、問題的提出

思維是大腦對信息加工的過程。認(rèn)知心理學(xué)中的“雙重編碼理論”認(rèn)為：人擁有兩個獨立又相互聯(lián)系的信息加工系統(tǒng)，即用于加工言語材料的語義系統(tǒng)和用于加工圖示材料的視覺系統(tǒng)。研究表明，人在進(jìn)行信息加工時具有圖像優(yōu)勢效應(yīng)，即與以文字呈現(xiàn)的信息相比，人更容易記住以圖示呈現(xiàn)的信息[1]。視覺是高效的感覺通道，可見，知識內(nèi)容的呈現(xiàn)方式直接影響學(xué)習(xí)的科學(xué)性和效率。在教學(xué)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(jié)構(gòu)、方法有策略地呈現(xiàn)出來，使其清晰可見，即思維可視化[2]，可以科學(xué)地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和思維品質(zhì)。

初中化學(xué)是化學(xué)的啟蒙階段，學(xué)生會初步接觸到多種化學(xué)符號，如元素符號、離子符號、化合價等，以及出現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)示意圖、離子結(jié)構(gòu)示意圖、化學(xué)式、化學(xué)方程式等當(dāng)中的化學(xué)符號。這些化學(xué)符號是初中化學(xué)的基礎(chǔ)知識，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具。但是，化學(xué)用語又是化學(xué)界“約定俗成”的專業(yè)用語，既抽象，又嚴(yán)密，在教材中的分布較為集中，因此，也是學(xué)生在初中學(xué)習(xí)的難點、分化點?；瘜W(xué)用語掌握的熟練程度直接影響學(xué)生化學(xué)學(xué)科的學(xué)業(yè)水平。

究其原因，化學(xué)用語常被認(rèn)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(jìn)行學(xué)習(xí)。事實上，化學(xué)用語既可以從宏觀表征物質(zhì)的組成、性質(zhì)、變化與用途，又可以從微觀解釋各種紛繁復(fù)雜的物質(zhì)及其反應(yīng)的共性、特性和規(guī)律[3]。正確認(rèn)識化學(xué)用語的重要意義并發(fā)揮其優(yōu)勢，在教學(xué)上就能取得較大突破，幫助學(xué)生攻克學(xué)習(xí)難點。實踐表明，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建思維模型、將符號與微觀結(jié)構(gòu)圖有機(jī)聯(lián)系、運用圖示類比等思維可視化策略的應(yīng)用，有助于學(xué)生熟練掌握化學(xué)用語，提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科的學(xué)業(yè)水平。

二、設(shè)計策略與流程

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

三、教學(xué)過程與意圖

（一）任務(wù)一：追溯化學(xué)史，了解化學(xué)式概念

[引入] 化學(xué)史：水的化學(xué)符號的“前世今生”，如圖2所示：

設(shè)計意圖：利用有關(guān)水的化學(xué)符號發(fā)展的科學(xué)史實，讓學(xué)生感受研究的歷程是從物質(zhì)的宏觀性質(zhì)到微觀構(gòu)成不斷深入，體會化學(xué)符號是一種簡便的表示方法，是不斷發(fā)展的、科學(xué)的符號，初步感悟化學(xué)符號（化學(xué)式）的重要意義。

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

[投影] 包含化學(xué)式的藥品、食品、化肥、手機(jī)的空氣質(zhì)量日報等圖片。

[學(xué)生活動] 結(jié)合投影圖片自主閱讀課本第83頁第一二段內(nèi)容，歸納化學(xué)式的概念。

[教師] 引導(dǎo)學(xué)生分析化學(xué)式概念，如圖3所示：

設(shè)計意圖：在學(xué)生自主閱讀、歸納的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)其分析概念要素，通過精心設(shè)計的板書，使知識可視化。經(jīng)過這樣的思維加工，可以增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)概念的理解，讓學(xué)生初步明確化學(xué)式包含物質(zhì)宏觀與微觀兩方面的意義。

（二）任務(wù)二：構(gòu)建思維模型，突破化學(xué)式意義

[討論1] ①根據(jù)化學(xué)式的概念，以水的化學(xué)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(jù)“H2O”“CO2”的意義，試著歸納出化學(xué)式的意義。

[投影] 化學(xué)式的意義（見表1）。

[練習(xí)] 請你說一說“P2O5”的含義。

設(shè)計意圖：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”要求：知道通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認(rèn)知模型，并能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律[4]4。建構(gòu)思維模型是對化學(xué)知識進(jìn)行科學(xué)梳理、提煉概括，使之系統(tǒng)化，降低解決化學(xué)問題的難度。思維模型的建構(gòu)不是一蹴而就的，需要在學(xué)生主動思維的基礎(chǔ)上逐步建構(gòu)。本教學(xué)環(huán)節(jié)思維模型建構(gòu)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(xué)生在探究中建立解決問題的思維，最終能夠概括出化學(xué)式的意義，形成思維模型，而該思維模型又將成為學(xué)生遷移解決新問題的基礎(chǔ)。通過探究活動建構(gòu)思維模型可使內(nèi)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(wù)三：聯(lián)系微粒模型，辨析化學(xué)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(xué)符號周邊的數(shù)字，你有什么發(fā)現(xiàn)？請試著歸納出化學(xué)符號周邊數(shù)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(dǎo)學(xué)生應(yīng)用微粒模型圖進(jìn)行辨析（見圖6）。

設(shè)計意圖：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)“宏觀辨識與微觀探析”強(qiáng)調(diào)能從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題[4]3?；瘜W(xué)用語是連接化學(xué)宏觀現(xiàn)象與微觀世界的橋梁，是物質(zhì)組成的高度簡約概括的符號系統(tǒng)，也是學(xué)習(xí)化學(xué)和進(jìn)行化學(xué)思維的最基本的工具?；瘜W(xué)符號有豐富的內(nèi)涵，可用于描述化學(xué)宏觀現(xiàn)象與微觀世界。因此，在教學(xué)中強(qiáng)化“宏觀—微觀—符號”的結(jié)合，讓學(xué)生作圖，經(jīng)歷知識的形成。利用可視化的微粒模型圖，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，使學(xué)生學(xué)會從微觀水平分析、揭示物質(zhì)及其變化的規(guī)律與本質(zhì)，從而正確辨析化學(xué)符號，實現(xiàn)“宏觀—微觀—符號”認(rèn)知水平的自由轉(zhuǎn)換，形成化學(xué)學(xué)科特有的基本視角和思維方式。

（四）任務(wù)四：運用圖示類比，歸納化學(xué)式的書寫和讀法

[展示] 黑板上無規(guī)則擺放包含如圖7的化學(xué)式信息磁貼卡片。

[教師] 請根據(jù)物質(zhì)的分類對卡片上常見的物質(zhì)進(jìn)行分組歸類。

[學(xué)生] ①各小組合作完成，推選兩位學(xué)生在黑板上進(jìn)行分類;②研讀課本第84頁內(nèi)容，結(jié)合卡片分類，找出“化學(xué)式的書寫和讀法”的一般規(guī)則。

[投影] 多媒體依次展示化學(xué)式的書寫和讀法，并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)規(guī)律，如圖8所示：

設(shè)計意圖：類比是思維之源。通過類比，可以自然而然地將學(xué)習(xí)者的原有經(jīng)驗和需要學(xué)習(xí)的新知識通過某種微妙的相似性建立起聯(lián)接，從而有效地理解新知識。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已學(xué)習(xí)過物質(zhì)的分類，也接觸到了一些常見物質(zhì)的化學(xué)式，此時以可視化的磁吸卡片的形式羅列出物質(zhì)名稱和化學(xué)式，在分類的基礎(chǔ)上對同類物質(zhì)進(jìn)行類比，學(xué)生很容易自己找到其中的規(guī)律，能深刻理解知識，提高學(xué)習(xí)效率。

（五）任務(wù)五：學(xué)以致用，形成科學(xué)認(rèn)知

[練習(xí)與應(yīng)用] ①讀出以下化學(xué)式的名稱：Mg、Cl2、MnO2、KI;②書寫化學(xué)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?？墒且恍┟襟w卻提出質(zhì)疑，一則釣魚微博稱“教練承認(rèn)讓葉詩文服用一種名為一氧化二氫的液體物質(zhì)，以提高體能”。眾多不明真相的網(wǎng)友轉(zhuǎn)發(fā)，甚至有網(wǎng)友還指責(zé)中國游泳隊。那么，請同學(xué)們思考，一氧化二氫真是違禁藥品嗎？

[學(xué)生] 思考、回答。

[教師] 同學(xué)們，你們的年齡和當(dāng)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(hù)國家尊嚴(yán)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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

設(shè)計意圖：通過練習(xí)，檢測學(xué)生學(xué)習(xí)情況，使知識內(nèi)化。在“聚焦新聞”中，讓學(xué)生感受化學(xué)知識的應(yīng)用價值，體會學(xué)習(xí)的意義，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

四、反思與感悟

（一）以“生活化”為情境，激發(fā)學(xué)生情感

無情感，不認(rèn)知。情感是學(xué)習(xí)的動力。課例通過食品、醫(yī)療、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等圖片中有關(guān)化學(xué)符號的學(xué)習(xí)讓學(xué)生感受學(xué)習(xí)化學(xué)式的意義，感知化學(xué)用語的高度概括之美和實際應(yīng)用價值，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。以和學(xué)生年齡相仿的葉詩文的遭遇為例，更能激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感和正義感。學(xué)生運用所學(xué)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(chuàng)設(shè)能讓學(xué)生體會到化學(xué)知識的價值和社會意義，對培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”這一核心素養(yǎng)有很大益處。

（二）以“學(xué)生為中心”，引導(dǎo)學(xué)生積極主動建構(gòu)知識

建構(gòu)主義主張在學(xué)生已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上讓學(xué)生自己建構(gòu)新知識，而不是被動地接收信息。新課程倡導(dǎo)“自主、合作、探究式學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。課堂教學(xué)設(shè)計結(jié)合知識特點，依據(jù)學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，設(shè)計不同的可視化教學(xué)情境，可以使知識更加直觀和生動，易于吸引學(xué)生注意力，有利于降低學(xué)習(xí)的難度。在可視化情境中，通過任務(wù)的驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生主動思維，讓學(xué)生積極主動地建構(gòu)知識，從而使學(xué)生形成高層次的關(guān)鍵能力和必備品格，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]梅耶.應(yīng)用學(xué)習(xí)科學(xué)：心理學(xué)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(yè)出版社，2016：31.

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

[3]趙路.基于三重表征的化學(xué)復(fù)習(xí)課的研究：以“元素與物質(zhì)組成的表示”的復(fù)習(xí)為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2019，495（3）：55.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（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(gòu)的“物質(zhì)檢驗”初中復(fù)習(xí)教學(xué)研究[J].化學(xué)教育（中英文），2018，39（21）：35.

（責(zé)任編輯：趙曉梅）