基于三重表征的“化学反应的表示方法”教学设计

摘要：在“化学反应的表示方法”一课中，采用了“识、明、破、练、解”策略组织教学：认识化学方程式，明确方程式的书写规则，突破化学方程式的配平难点，练习书写常见的化学方程式，理解化学方程式的含义，从而帮助学生把握化学学科的思维特点——“三重表征”思维，实现认识的科学化和规范化。

关键词：宏观；微观；符号；三重表征；化学方程式；教学设计

文章编号：1005–6629（2016）12–0041–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

从“宏观—微观—符号”三种水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学科不同于其他学科的思维方式。

如何培养学生的“三重表征”思维方式？2015年11月11日，张家港市第17届课改经验交流会在暨阳湖实验学校举行，笔者上了一节研讨课，课题是“化学反应的表示方法”，这是上教版初三化学第四章第三节“化学方程式的书写与应用”第一课时的教学内容。在教学中，笔者采用了“识、明、破、练、解”策略组织教学，帮助学生从“宏观-微观-符号”三种水平上认识和理解化学方程式，从而把握化学学科的思维特点。现以这节课为例，谈谈自己在这方面的具体做法。

1 识：认识化学方程式

问题1 请同学们仔细观察实验，能获取哪些客观事实？

演示实验1 用启普发生器制取氢气，验纯后点燃氢气。将一只干冷的烧杯罩在火焰上方，观察、描述实验现象。

[生]客观事实（宏观现象）：氢气在导管口燃烧，产生黄色火焰（这是由于玻璃的干扰），有水生成；用手触摸烧杯外壁，感觉发烫，说明氢气燃烧产生大量的热。

问题2 用磁钉在黑板上演示氢气在空气中燃烧的微观本质

[生]微观本质：

問题3 请你用适当的方法表示氢气燃烧的反应过程

[生]表示方法有三种：

问题4 想一想：这三种表示方法中，哪种方法最好？为什么？

[生]方法3最好。因为方法1不是国际通用的表示方法，方法2不符合质量守恒定律，方法3既是国际通用的表示方法，又符合质量守恒定律。

[师]像这样用化学式来表示化学反应的式子叫化学方程式。请你从宏观、微观两个角度说一说，该化学方程式表示的含义？

[生]宏观含义：氢气和氧气点燃时生成水。

微观含义：每2个氢分子和1个氧分子反应生成2个水分子。

说明：化学方程式是化学用语的重要组成部分，它不仅是化学知识的重要组成部分，而且是学生逐步认识物质组成、结构和变化规律，进行一系列化学思维活动和表达的基础。初中是化学教学的启蒙阶段，学生第一次学习化学方程式及其写法，笔者以学生熟悉的化学反应（氢气在空气中燃烧）为情境，引导学生从“宏观-微观-符号”三个视角研究这一反应：观察实验、描述现象（宏观表征）→用磁钉表示反应的微观过程（微观表征）→用合适的方式表示这一反应（符号表征）。这样设计教学的目的有两个：一是认识化学方程式，明确“化学计量数”的含义及其表示方法；二是引导学生初步建立“三重表征”之间的整体联系，培养学生“三重表征”的思维方式。

2 明：明确方程式的书写规则

问题5 想一想：刚才书写氢气燃烧的化学方程式时，你的根据有哪些？

[生]根据（1）实验事实（客观事实）：氢气燃烧只有水生成。

根据（2）质量守恒定律：化学反应前后原子的种类、原子的个数都不变，因而要配平化学方程式。

问题6 议一议：书写氢气燃烧化学方程式的步骤是怎样的？

（在学生交流、教师引导下，师生一起归纳书写化学方程式的基本步骤。）

[生]一写：正确书写反应物、生成物的化学式和反应条件（如：点燃、△、高温、光照、通电、催化剂等）。

二平：在化学式前配上适当的化学计量数，使反应前后原子个数相等。

[师]演示实验（如图3所示）：观察A、B装置中实验现象，并书写反应的化学方程式。

（教师适当引导，帮助学生明确有气体或沉淀生成的化学反应，怎样书写化学方程式。并进一步完善化学方程式的书写步骤。）

四查：检查化学式书写是否正确、条件是否准确、是否配平。

问题7 在书写化学方程式时，为什么一定要注明反应条件？

[师]投影图4、图5，组织学生交流讨论：两个反应的相同点、不同点是什么？

[生]相同点：反应物都是二氧化碳和水。不同点：由于反应条件不同，导致生成物不同。

[师]由此可见，物质是可以转化的，但是，物质转化需要一定条件。即使相同的反应物，由于反应条件不同最终导致了生成物不同。因而，书写化学方程式时一定要注明反应条件。

说明：关于化学方程式的书写，常规教学往往是教师讲规则、学生记规则，教师举例、学生练习。试图通过习题训练强化重点知识，反而忽视了学生的积极参与，忽略了学生的情感体验，给学生深刻理解学习内容带来了障碍。情境教学的倡导者Brown，Colin，Dugid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。知识绝不能从它本身所处的环境中孤立出来，学习知识的最好方法就是在情境中进行。[1]”义务教育化学课程标准明确要求：“有针对性地选择学习情境素材，引导学生从真实的学习情境中发现问题，展开讨论，提出解决问题的思路。[2]”因此，笔者创设了氢气燃烧的实验情境，组织学生思考、交流书写化学方程式过程中的真实感受，从而归纳出书写化学方程式的两个步骤（一写、二平）。如何书写有气体或沉淀生成的化学方程式呢？笔者再以教材第43页“图2-15二氧化碳的制备”为情境，在教师演示实验、学生观察实验现象的基础上，进一步完善有气体或沉淀生成时化学方程式的书写方法。另外，通过引导学生对比分析图4、图5所示的两个化学反应，培养学科观念：物质是可以转化的，但是，转化需要一定条件。再次强调了书写化学方程式时一定要注明化学反应的条件。

3 破：突破化学方程式的配平难点

[师]组织学生分组实验（如图6所示），点燃气体打火机，用一只干冷的烧杯罩在火焰上方；另换一只内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，观察实验现象。

[生]学生归纳配平方法：最复杂化学式的化学计量数确定为“1”，单质的化学计量数留在最后配，然后运用观察法配平化学方程式即可。

说明：教学就要“把知识打开”，让学生亲历知识产生、发展、提炼、应用的过程。在初中阶段，配平方程式是书写化学方程式的难点。在以往教学中，教师积累了许多方程式的配平方法，如：最小公倍数法、奇偶法等等，掌握这些配平方法有助于学生正确书写化学方程式。但是，有时方法越多反而禁锢了学生的思维，束缚了学生的手脚，加重了学生的学习负担。因此，笔者引导学生总结配平方法的基础上，运用观察法配平方程式，从而以不变应万变。

4 练：练习书写常见的化学方程式

问题9 根据下列信息（或要求）书写相应的化学方程式

（1）如图7所示进行实验，观察实验现象，书写相应的化学方程式。

（2）如图1所示（实验已经演示），启普发生器中发生的反应，生成物除了氢气之外，还有硫酸锌。

（3）如图8所示进行实验，观察实验现象。已知该反应的生成物有三种：氯化钠、常温下最常见的一种液体和常用作灭火剂的一种气体。

[师]演示实验，烧杯中放有点燃的蜡烛和纯碱，再加稀盐酸（如图9所示），进一步确定碳酸钠与稀盐酸反应有二氧化碳气体生成，同时通过教师的演示实验，增强了教学的趣味性。

说明：扬州市广陵区教育局教研室王国峥老师认为：符号教学“文本化”、意义理解“空洞化”、书写规范“缺失化”是造成学生学习化学符号的主要障碍。他认为采用简单的“符号”记忆法，让学生直接记忆化学方程式是最低效的方法，不仅加重了学生的学习负担，而且会使化学方程式教学走向“死胡同”[3]。著名化学教育家刘知新教授曾精辟地概括了化学符号教学的基本原则：“名实结合、名实互现、名实发展”。他指出，在化学用语教学中要坚持“三要”：一是要让学生“把化学用语与化学事实或概念结合起来，形成正确的联想”；二要尽量使具体物质、具体反应、化学概念和原理借助于化学用语来抽象概括，减少不必要的假借；三要突出化学用语的意义，在学生初步掌握了化学用语之后又进而结合物质及其变化使之具体化、深刻化，达到运用于发展的目的[4]。

化学实验是促进“名实结合、名实互现、名实发展”的最佳载体。在教学中，笔者创设了四个真实的实验情境：一是学生观察启普发生器中发生的反应（如图1），二是在硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液（如图7），三是在碳酸钠溶液中加入稀盐酸（如图8），四是在盛有点燃的蜡烛和纯碱的烧杯中加稀盐酸（如图9），学生在观察、描述实验现象的基础上书写化学方程式。其中，图7所示的反应，在质量守恒定律教学中学生已经知道了反应物和生成物。图1所示的反应，只需给出生成物即可。图8所示的反应，教师提供了生成物的基本信息，但是需要学生应用所学知识进一步作出判定。这样，由易到难、从简单到复杂的循序渐进式教学，符合学生的认知规律。更重要的是，使感性的直观实验与理性的内在规律理解相结合，引导学生从“理解化学”的视角掌握其本质，更有利于学生掌握所学知识。

5 解：理解化学方程式的含義

问题10 请从定性和定量的视角，描述氢气燃烧的化学方程式的含义。

[生]从定性的角度讲：该化学方程式不仅表示了一个客观事实，还能从微观上解释一个化学反应的本质和规律；从定量的角度讲：它表示了反应物与生成物之间的定量关系，4克的氢气和32克的氧气点燃时反应，生成36克的水。

说明：从宏观和微观、定性和定量不同视角深入理解化学方程式的内涵，帮助建立“宏观—微观—符号”三重表征之间的整理联系（如图10所示），在此基础上让学生获得真实体验：化学方程式是反映物质组成、性质、转化关系的最佳工具，它具有确定性、简洁性和统一性，使人们得以摆脱大量的记忆和模糊不清的语言纠缠，让思维能够专注于物质的组成、结构和化学反应性能等问题，更加清晰、简约和专业化[5]。

学习和研究化学，不仅要从宏观现象上对物质的性质和变化进行观察和描述，而且要从微观结构上进行解释，以把握事物的本质和规律，还要运用化学符号进行表达和交流。在“化学反应的表示方法”教学中，笔者创设真实的实验情境组织教学——引导学生从宏观现象上观察、描述，从微观结构上解释以及用化学方程式表达、交流物质的性质和变化，帮助学生把握化学学科的思维特点——“三重表征”，实现认识的科学化和规范化[6]。

参考文献：

[1]杨玉琴.真实而有意义的学习情景：内涵、特征及创设[J].化学教育，2014，（9）：5～8.

[2]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社.2012：36.

[3]王国峥.化学用语学习“瓶颈”的障碍分析与教学策略[J].化学教育，2014，（21）：32～35.

[4][5]吴俊明.对化学语言及其教学的再认识[J].化学教学，2015，（7）：3～8.

[6]王宝斌.着力发展核心素养[J].教育研究与评论，2015，（11）：93.