“三重表征”下促进高中化学实验深度学习实例分析

叶莲雅

摘 要：“三重表征”下开展高中化学实验深度学习活动，有助于加深学生对实验内容的印象，帮助其构建系统知识体系，更好地提高其应用灵活性，因此，教学实践中应做好“三重表征”理论知识的学习与梳理，在充分把握其内涵的基础上做好实验教学的认真设计，促进高中化学实验教学质量与效率的提高。本文结合相关实例，探讨高中化学实验深度学习活动，以供参考。

关键词：三重表征；高中化學；化学实验；深度学习

“三重表征”指宏观表征、微观表征、符号表征[1]。三种表征之间联系紧密且从不同层面对化学物质进行抽象、概括，可使学生更加全面、清晰地认识所学。实践中应充分认识到“三重表征”的重要价值，将“三重表征”有效地融入高中化学实验深度学习活动中，增强学生的学习体验，改善实验教学效果。

一、“三重表征”的解读及必要性

“表征”指客观事物在人的心理上的感知反应[2]。高中化学教学活动中既要引导学生从宏观视角对化学物质进行整体上的认识，又要能够透过现象看本质，分析化学物质的内部构成，更好地掌握其性质。同时，为方便研究与阐述化学知识，则需要从符号角度进行表征。由此可见，“三重表征”是学习高中化学内在要求，尤其在实验深度学习活动中，在“三重表征”指引下展开非常有必要，主要体现在以下方面：

“三重表征”中的宏观表征符合学生的认知规律，是学习化学物质应具备的意识。相对来说宏观表征较为容易，如化学物质的物理性质、化学实验中的发光发热，都属于宏观表征的范畴。宏观表征可帮助学生建立对化学物质、化学实验的初步印象，激发其学习兴趣，调动其深度思考的热情[3]。

结合宏观表征及教学内容、学生学习实际，设计问题或者应用多媒体技术展示化学物质内部结构。同时，结合“微观表征”帮助学生洞悉隐含在实验现象中的知识，驱使学生排除主观原因干扰，深化其对知识理解，促使其更好地掌握知识本质。

对化学物质、化学实验进行“符号表征”体现了化学学科特点，为学生开展学习、研究、论述，以及经验上地交流带来便利，而且相关测试对化学知识的考查也通过“符号”这一载体体现的，因此，熟练对化学物质、化学实验进行符号上的表征是学生需掌握的基本技能。

二、“三重表征”下高中化学实验深度学习实例

通过对高中化学实验内容的分析，现分别列举课本中无机物、有机物实验以及课外实验，探讨“三重表征”下高中化学实验深度学习活动。

实例1：探究浓硫酸的性质

探究浓硫酸的性质是高中化学“含硫化合物的性质”中非常重要的实验。在进行该实验内容教学时，为使学生深入、系统地掌握浓硫酸的物理、化学性质，理解实验原理，掌握实验步骤，在“三重表征”下，按照以下思路开展教学活动：

其一，实验开展之前，在课堂上为学生展示浓硫酸，并预留空白时间，要求学生进行自主学习，认真阅读课本中有关浓硫酸的物理性质的内容，并填写以下空格：

浓硫酸的颜色为______，实验室常用的浓硫酸的质量分数为______，密度约为_____，沸点____，____挥发，常温下____。

如此引导学生初步认识浓硫酸，形成“宏观表征”，为实验内容的展开做好铺垫。

其二，课堂上按照课本编排的实验顺序，为学生逐一演示。

实验1：将少量胆矾加入表面皿中，再加入约3mL的浓硫酸。

实验2：在大试管中加入2g蔗糖，加入2～3滴水，再加入约3mL的浓硫酸，迅速搅拌，然后塞紧带玻璃导管的橡皮塞，将玻璃导管的另一端插入装有品红溶液的试管中。

实验3：在试管中放入小铜片，加入2mL的浓硫酸，将带玻璃导管的橡皮塞塞紧，另一端插入到品红溶液中，并使用装有氢氧化钠溶液的试管进行尾气处理，而后加热装有小铜片和浓硫酸的试管。

其三，“三重表征”下的深度学习。课堂上要求学生认真观察实验，总结上述实验的条件以及实验现象，引导学生对实验进行“宏观表征”。学生通过观察、讨论，不难得出以下实验现象：实验1中的现象为蓝色晶体变成白色粉末；实验2中的现象为蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状物质，品红溶液褪色；实验3中的现象为加热后铜片逐渐溶解，表面有气泡产生，品红溶液褪色。

课堂上运用多媒体技术为学生展示浓硫酸的结构简式简图，使学生清晰地看到浓硫酸中各种原子的构成方式以及所成的键，在其头脑中建立对应的结构模型。同时，使用多媒体动画展示上述化学反应中的原子变化，明确相关元素在反应前后化合价的变化情况，激发其学习兴趣的同时，加强其对化学反应的“微观”认识，使其能够根据动画内容进行“微观表征”。另外，要求学生认真讨论，写出上述实验中的化学方程式，使其能够准确地进行“符号表征”。

学生根据讨论可知，实验1中浓硫酸将胆矾中的水分吸收，导致其变成白色。同时，学生联系所学的二氧化硫的性质可知，实验2和实验3中均有二氧化硫生成，最终不难写出对应的化学反应方程式。如此能使学生完成符号表征。在此基础上引导学生总结浓硫酸的性质，即吸水性、脱水性及强氧化性。

实例2：乙醇的性质实验

乙醇是高中化学中非常重要的有机物。牢固掌握乙醇性质是教学的重要目标之一。为更好地加深学生印象，在“三重表征”下进行相关内容的教学。

其一，引入实验内容。课堂上使用试管加入生活中常见的“酒”，要求学生观察颜色，闻其气味，而后告知学生“酒”中的气味来自乙醇，激发学生学习兴趣的同时，使学生对“酒”有个初步认识。学生通过观察，形成对“乙醇”的宏观表征。

其二，按照课本中的实验1和实验2内容要求学生动手进行实验。其中实验1是钠和乙醇的实验，实验2是在铜作催化剂的情况下乙醇和氧气发生的实验（这里不再赘述实验内容）。

其三，“三重表征”下的深度思考。课堂上展示如下问题，要求学生思考：1.实验1有什么现象，其中钠和水的反应有哪些不同？2.实验2中的实验现象是什么？铜丝的作用是什么？学生通过观察实验1可看到钠沉在乙醇底部，缓慢放出气泡，逐渐变小，没有钠与水反应的剧烈。实验2中铜丝被灼烧变成黑色，伸入到乙醇中时又变成红色，同时闻到刺激性气味[4]。而后抛出问题要求学生积极思考：你能解释上述两个实验现象的内在原因吗？课堂上为学生预留空白时间供其思考、讨论。

课堂上借助多媒体课件为学生展示乙醇的结构简式以及分别和钠、氧气反应时化学键的断裂、原子变化、生成物的形成过程，使其能够从微观上理解乙醇的性质，从“微观”角度解释实验现象。学生通过分析不难理解实验1中钠置换出乙醇羟基中的氢。实验2中在铜的催化下乙醇和氧气发生反应生成乙醛。在学生微观分析实验过程后，要求其结合经验写出对应的化学方程式，如此便可引导学生使用“符号表征”掌握所学。进一步通过反应物和生成物中化学式的分析得出乙醇被氧化的實质是乙醇失去两个氢原子（即转移两个电子），这样可引导学生进行深度学习。

实例3：氯气与碘化钾溶液的反应

该化学实验是课本以外的实验。通过该实验内容的学习，能巩固学生所学，锻炼学生迁移所学知识分析问题的能力。在“三重表征”下按照以下思路进行教学：

其一，引导学生回顾所学。课堂上要求学生回顾所学的氯气的物理和化学性质。同时，使用试管取少量碘化钾溶液，要求学生观察其是否有颜色。如此开展教学活动，既能降低学生的陌生感，又能使其从宏观角度认识化学物质，确保后续实验活动的顺利开展。

其二，组装实验器材开展实验。课堂上使用浓盐酸和二氧化锰组装成制取氯气的实验装置，而后将制取的氯气通入盛放碘化钾溶液的试剂瓶中，并在瓶中滴加淀粉溶液。从试剂瓶经导管进入盛有氢氧化钠溶液的试管中。打开分液漏斗，放下部分浓盐酸，点燃酒精灯加热，开始实验，要求学生认真观察实验现象。

其三，鼓励学生讨论进行深度学习。课堂上学生通过观察发现，碘化钾加溶液颜色先变蓝而后蓝色褪去，溶液呈浅棕色。教学活动中给学生预留讨论时间并鼓励其认真查阅资料，寻找实验现象发生的原因，引导其对实验进行“微观表征”。学生查阅资料发现，碘单质和碘离子在溶液中会生成I3-，其略显棕黄色且遇淀粉变蓝。碘单质可被氯气氧化成红色的ICl2-和黄色的ICl-，两种离子能够继续被氧化成无色的IO3-。学习到这一点后，给学生提供相关的实验仪器和试剂，要求学生开展探究活动。学生经过认真分析，设计如下实验步骤：先使用试管取上述反应后的适量溶液，滴加碘水。发现溶液变成蓝色，说明生成物中有淀粉，而没有I3-。将适量碘单质溶入碘化钾溶液中，取溶液两毫升，滴加一滴淀粉溶液再通入氯气，结果发现加淀粉后溶液变蓝，通氯气后蓝色褪去，溶液呈现浅棕色，然后继续通入氯气溶液变成无色。根据实验现象可以推理出刚开始实验中溶液变化的原因是因为氯气将碘单质氧化成了ICl2-和ICl-，两者混合在一起呈棕色溶液。而后要求学生写出相关化学实验现象的化学反应方程式。如此开展教学活动不仅能够使学生搞清楚实验的本质，理解化学反应过程中“微观”上的变化，而且能很好地锻炼其运用“符号”表征化学过程的能力。

三、“三重表征”下高中化学实验深度学习策略

“三重表征”下开展高中化学实验深度教学活动时讲解了三个实验案例，获得了良好的教学效果。现对相关教学策略做如下汇总：

（一）做好实验教学准备

为顺利完成“三重表征”下高中化学实验深度学习目标，应做好充分的教学准备。一方面，认真分析化学实验中应用的实验试剂、实验器材，联系学生的现有知识储备，从学生熟悉的知识、情境切入，给学生带来似曾相识的感觉，提高其认真思考，发挥“三重表征”的积极性。例如：在浓硫酸性质的实验教学时，可在课堂上与学生一起简单回顾稀硫酸的性质，然后展示浓硫酸溶液，要求其进行“宏观表征”。如此进行新旧知识的良好衔接，可获得意想不到的效果。另一方面，结合教学内容，认真分析“三重表征”中哪一种表征对学生而言难度较大，思考在课堂上该如何进行引导，以提前做好设计与规划，增强学生的学习自信。

（二）在课堂上与学生互动

“三重表征”下开展高中化学实验深度学习活动时，为增强学生的学习体验，使其能够向着正确的方向思考、分析，保证表征的正确性，应注重在课堂上与学生积极互动。一方面，围绕实验教学内容设计互动问题，尤其为避免学生在思考时停留在表面，使其更好地把握所学知识本质，设计互动问题时应注重层层递进，逐步深入。其中简单的问题用于帮助学生树立自信，难度大的问题用于锻炼学生分析问题的能力。另一方面，与学生互动时注重认真倾听学生的回答内容是否正确，是否存在漏洞，给予针对性的点拨，使其及时弥补表征内容[5]。当然课堂上应结合学生的表现，给予针对性的表扬与鼓励，增强其实验深度学习的心理体验，更好地挖掘其学习潜力。

（三）注重信息技术的运用

信息技术是当前教学活动中应用率较高的工具，其能直观形象地展示微观世界的事物，给“微观表征”能够带来良好的辅助作用，而且其能激发学生的学习兴趣[6]。高中化学实验深度学习活动中注重信息技术的适时应用。实践中结合实验教学内容认真收集相关的教学素材，如相关化学物质的内部构成图片，以直观展示化学物质原子的空间分布，以及所成键的特点。必要情况下，为使学生更好地理解化学实验原理，可动手制作相关的微课视频、动画课件等，为学生展示化学反应过程中化学键是如何断裂以及是如何形成的等，使其能够正确地进行“微观表征”。当然给学生预留书写化学反应方程式、离子方程式的机会，锻炼其基础能力的同时，提高“符号表征”的灵活性。

（四）结合生活实践开展教学

如果脱离生活，高中化学教学则缺乏活力，使得课堂活动较为枯燥，难以激发学生学习兴趣，不利于学生核心素养培养。“三重表征”下开展实验深度学习活动时，为更好地激发学生积极性，应注重联系生活，创设生活化情境，促使学生主动积极投入化学实验活动中，探索化学现象背后的化学本质，深入理解化学反应规律，培养学生深入探究的习惯，进一步促进学生核心素养发展。

结束语

“三重表征”对学生形成良好的认知结构和化学科学观念具有重要作用。高中化学实验教学活动中应积极在“三重表征”下开展工作，通过课本中实验内容的讲解，提高学生“三重表征”的意识，把握“三重表征”的注意事项。同时，通过讲解新的化学实验知识，锻炼学生能力的同时，给其提供进行“三重表征”的机会，促使其“三重表征”能力得到有效的提高。

参考文献

[1]陈金春.深度学习视野下高中化学实验教学研究[J].数理化解题研究，2021（21）：102-103.

[2]林妹英.基于深度学习的高中化学实验教学[J].黑河教育，2021（2）：33-34.

[3]陈子谏.基于深度学习的高中化学实验教学策略[J].中学化学教学参考，2020（10）：43-44.

[4]张丹.基于“深度学习”的高中化学实验教学研究[J].吉林省教育学院学报，2019，35（7）：61-65.

[5]林立豪，施建梁.基于深度学习的高中化学实验教学策略[J].中学教学参考，2017（32）：56-58.

[6]高志鹏，朱宏卫.高中化学实验教学中促进学生深度学习的实践与探索[J].数理化解题研究，2017（9）：86.