劉崇清 麥裕華 何宗艷

摘要： 為了解初三年級(jí)學(xué)生在微觀層面對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，以廣州市中考化學(xué)試題的改編題為測(cè)試任務(wù)，組織78名學(xué)生繪制二氧化碳參與變化的微觀示意圖。發(fā)現(xiàn)4種表現(xiàn)二氧化碳在水中溶解和反應(yīng)的作答結(jié)果、8種表現(xiàn)容器中氣體種類(lèi)和流動(dòng)方向的作答結(jié)果，歸納出對(duì)應(yīng)的化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式的類(lèi)別和認(rèn)識(shí)不足。圍繞學(xué)生的化學(xué)反應(yīng)微觀認(rèn)識(shí)情況，提出針對(duì)性的教學(xué)建議和研究建議。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式; 微觀認(rèn)識(shí); 化學(xué)反應(yīng); 氣體壓強(qiáng); 二氧化碳

文章編號(hào)： 10056629（2022）02001307

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題提出

從原子、分子的微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是中學(xué)化學(xué)課程的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容[1]。對(duì)于抽象和復(fù)雜的微觀事物，學(xué)生不僅要建立科學(xué)的陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，還需要在教師的引導(dǎo)下，逐步形成完善的、從微觀層次認(rèn)識(shí)和思考化學(xué)問(wèn)題的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式?；瘜W(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式是學(xué)生在化學(xué)問(wèn)題解決時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的傾向性思維模式和信息處理模式。它包括認(rèn)識(shí)域、認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)方式的類(lèi)別、認(rèn)識(shí)方式的水平。其中，認(rèn)識(shí)方式的類(lèi)別指學(xué)生使用的不同思維模式的抽象反映，包括“宏觀—微觀”“靜態(tài)—?jiǎng)討B(tài)”“孤立—系統(tǒng)”“定性—定量”類(lèi)別[2]。學(xué)生具有的認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別是組合性和發(fā)展性的。

繪制物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程微觀示意圖的評(píng)價(jià)任務(wù)，是有效反映學(xué)生微觀事物認(rèn)識(shí)和分析能力的重要方式[3，4]。學(xué)生的繪圖結(jié)果被分類(lèi)整理后，不僅可用于分析學(xué)生對(duì)化學(xué)概念和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的具體認(rèn)識(shí)[5，6]，也可反映學(xué)生具有的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，為教師評(píng)價(jià)學(xué)生的思維能力發(fā)展情況，判斷和改進(jìn)教學(xué)提供有益參考。

根據(jù)人教版初中化學(xué)教科書(shū)，初三年級(jí)學(xué)生在建立分子和原子概念后，再學(xué)習(xí)碳及其化合物的性質(zhì)[7]。此后，學(xué)生可以嘗試應(yīng)用分子和原子觀點(diǎn)，分析化學(xué)反應(yīng)的微觀過(guò)程和結(jié)果。為了解學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀認(rèn)識(shí)的具體狀態(tài)，本研究以CO2參與變化為例，使用學(xué)生較為陌生且難度較大的微觀示意圖測(cè)試任務(wù)，組織學(xué)生繪制相應(yīng)的微觀示意圖，歸納學(xué)生的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別和認(rèn)識(shí)不足。

2 測(cè)試設(shè)計(jì)

2.1 研究參與者

筆者任教的兩個(gè)初三班級(jí)共78名學(xué)生參與本研究。測(cè)試在第一學(xué)期期末總復(fù)習(xí)階段進(jìn)行，用時(shí)15分鐘。他們已學(xué)習(xí)人教版初中化學(xué)教科書(shū)上冊(cè)的CO2基礎(chǔ)知識(shí)，他們的作答能夠充分反映個(gè)人對(duì)CO2參與變化的實(shí)際認(rèn)識(shí)。

2.2 測(cè)試任務(wù)

測(cè)試任務(wù)參考2020年廣州市中考化學(xué)試題第24（4）題改編，主要分析學(xué)生為甲瓶和丙瓶繪制的微觀示意圖。該題能夠綜合考查學(xué)生從微觀層面分析和比較多個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系變化情況的能力。由于學(xué)生在測(cè)試時(shí)尚未學(xué)習(xí)氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，因而將問(wèn)題中的氫氧化鈉溶液修改為澄清石灰水。問(wèn)題修改后如下：

如圖所示，某小組收集了三瓶CO2氣體（均為大小相同的玻璃瓶），分別加入1/3體積的相應(yīng)試劑，甲、乙立即塞緊瓶塞，丙敞口，均振蕩一會(huì)兒。（水的揮發(fā)忽略不計(jì)）

甲

乙

丙

① CO2與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式為??????????? 。

② 振蕩后，甲、乙、丙中氣體壓強(qiáng)由大到小的順序是??? ，仿照乙畫(huà)出此時(shí)甲、丙中氣體組成的微觀示意圖。

微觀示意圖的答案是： 甲瓶畫(huà)出CO2分子且其分子數(shù)應(yīng)多于乙瓶的（即多于3個(gè)），見(jiàn)圖1（a）;丙瓶畫(huà)出CO2、 N2和O2分子，CO2分子數(shù)可以等于或少于3個(gè)，而且各分子的總數(shù)多于甲瓶的，見(jiàn)圖2（a）。該題考查學(xué)生： （1）是否能夠比較CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)的氣體消耗程度，估計(jì)剩余氣體壓強(qiáng)大小;（2）是否能夠推斷密閉容器中氣體分子的數(shù)量，以及在考慮氣體流動(dòng)的情況下，推斷敞口容器中氣體分子的種類(lèi)和數(shù)量;（3）是否能夠繪制出代表分子的圓圈。學(xué)生的繪圖結(jié)果反映出他們對(duì)上述考查內(nèi)容的綜合認(rèn)識(shí)。

由于學(xué)生在問(wèn)題解決中考慮的氣體分子種類(lèi)和數(shù)量，涉及具體的反應(yīng)過(guò)程、容器間和容器內(nèi)外、物理量數(shù)量變化等方面，學(xué)生的作答結(jié)果因而可以體現(xiàn)個(gè)人的“靜態(tài)—?jiǎng)討B(tài)”“孤立—系統(tǒng)”“定性—定量”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

2.3 結(jié)果分析方法

筆者統(tǒng)計(jì)學(xué)生在甲瓶和丙瓶的作答結(jié)果類(lèi)型及其比例，在每類(lèi)作答結(jié)果的學(xué)生中抽取2至3名代表性學(xué)生進(jìn)行訪談，要求學(xué)生解釋個(gè)人微觀示意圖的含義和憶述繪圖時(shí)的思路。根據(jù)學(xué)生的多方面信息，綜合歸納出學(xué)生具有的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別和認(rèn)識(shí)不足。

根據(jù)本研究的實(shí)際情況，特別對(duì)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別的含義作如下定義。訪談學(xué)生如果能夠結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)，明確說(shuō)明物質(zhì)具體的變化過(guò)程，可以認(rèn)為具有“動(dòng)態(tài)”認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，否則為“靜態(tài)”類(lèi)別;如果能夠比較和分析不同反應(yīng)容器內(nèi)物質(zhì)變化情況的異同，可以認(rèn)為具有“系統(tǒng)”類(lèi)別，否則為“孤立”類(lèi)別;如果能夠從數(shù)量角度分析物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后的數(shù)量變化，可以認(rèn)為具有“定量”類(lèi)別，否則為“定性”類(lèi)別。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 甲瓶的作答結(jié)果

甲瓶的作答結(jié)果反映出學(xué)生對(duì)于CO2在密閉容器中，分別溶解于水、和澄清石灰水反應(yīng)后的比較分析結(jié)果。歸類(lèi)出學(xué)生的4種作答結(jié)果（表1），第1種作答結(jié)果是正確的，其他是不完善的。

首先，只有19.2%的學(xué)生畫(huà)出比乙瓶更多數(shù)量的CO2分子[結(jié)果1，圖1（a）]。他們能夠正確考慮CO2在甲瓶?jī)?nèi)的變化情況，系統(tǒng)地對(duì)比甲、乙兩瓶反應(yīng)體系的差異，準(zhǔn)確分析瓶?jī)?nèi)剩余的CO2分子數(shù)量，反映出“動(dòng)態(tài)—系統(tǒng)—定量”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

其次，第2～3種作答結(jié)果的主要特征是甲瓶的CO2分子數(shù)等于或少于乙瓶的。34.6%的學(xué)生畫(huà)出與乙瓶相同數(shù)量的CO2分子[結(jié)果2，圖1（b）]。訪談學(xué)生

提出，甲、乙兩瓶均為密閉容器，而且瓶?jī)?nèi)試劑均能夠與CO2反應(yīng)，因而認(rèn)為兩瓶中剩余的CO2分子數(shù)應(yīng)該一樣多。另外，29.5%的學(xué)生畫(huà)出少于乙瓶數(shù)量的CO2分子[結(jié)果3，圖1（c）]。訪談學(xué)生提出，甲瓶中的CO2既能溶于水，又與水反應(yīng)，而乙瓶中的CO2只與氫氧化鈣反應(yīng)，因而認(rèn)為甲瓶會(huì)比乙瓶消耗更多CO2。這顯示訪談學(xué)生能夠?qū)Ρ确治黾住⒁覂善恐蠧O2參與的化學(xué)反應(yīng)，也有定量判斷剩余CO2分子數(shù)的意識(shí)，但未認(rèn)識(shí)到CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)的具體過(guò)程和差異，反映出“靜態(tài)—系統(tǒng)—定量”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。此外，個(gè)別訪談學(xué)生也提出，在作答時(shí)只想到甲瓶中會(huì)剩余CO2，但未曾認(rèn)真考慮過(guò)它的數(shù)量問(wèn)題，所以只畫(huà)出一些CO2分子。這顯示個(gè)別訪談學(xué)生僅孤立地考慮甲瓶的信息和隨意地判斷CO2分子數(shù)，反映出“靜態(tài)—孤立—定性”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

最后，第4種作答結(jié)果的主要特征是甲瓶出現(xiàn)非氣體分子。16.7%的學(xué)生畫(huà)出H2CO3、水，部分學(xué)生也畫(huà)出CO2分子[結(jié)果4，圖1（d）]。訪談學(xué)生提出，CO2會(huì)消失而全部轉(zhuǎn)化為碳酸，水也會(huì)揮發(fā)，所以應(yīng)該畫(huà)出這些分子。由于學(xué)生尚未學(xué)習(xí)酸的組成，所以未見(jiàn)學(xué)生畫(huà)出H+和CO2-3。這顯示訪談學(xué)生不清楚物質(zhì)的存在狀態(tài)，認(rèn)為碳酸分子也是氣體分子，反映出“靜態(tài)—孤立—定性”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

總體而言，學(xué)生表現(xiàn)出多種不完善和不科學(xué)的認(rèn)識(shí)。具體包括： （1）不了解CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)有不同的消耗程度，即可能不了解CO2在相應(yīng)情境的具體變化過(guò)程;（2）認(rèn)為同一反應(yīng)物在不同的化學(xué)反應(yīng)中，會(huì)消耗相同的分子數(shù);（3）認(rèn)為同一反應(yīng)物參與越多的化學(xué)變化和物理變化，會(huì)消耗越多的分子數(shù);（4）缺乏從定量角度考慮物質(zhì)數(shù)量變化的意識(shí);（5）不了解碳酸分子的存在狀態(tài)。

3.2 丙瓶的作答結(jié)果

丙瓶的作答結(jié)果反映出學(xué)生對(duì)于CO2與澄清石灰水溶液在密閉容器和敞口容器反應(yīng)的比較分析結(jié)果。歸納出學(xué)生的8種作答結(jié)果（表2），第1種作答結(jié)果是正確的，其他是不完善的。由于本研究主要關(guān)注丙瓶中分子的種類(lèi)及其總數(shù)，已經(jīng)獲得多種作答結(jié)果，因而不再單獨(dú)關(guān)注“丙瓶中的CO2分子數(shù)”“N2和O2分子數(shù)的比例”等問(wèn)題。

首先，只有26.9%的學(xué)生畫(huà)出CO2、 N2和O2分子，而且分子總數(shù)比甲瓶的多[結(jié)果1，圖2（a）]。這顯示他們能夠考慮到丙瓶?jī)?nèi)的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)外氣體壓強(qiáng)不同，使得空氣流入瓶中，也能夠全面考慮空氣的主要成分，同時(shí)畫(huà)出N2和O2分子，并且能夠綜合考慮不同瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)情況，準(zhǔn)確確定丙瓶?jī)?nèi)的分子數(shù)。相對(duì)地，9.0%的學(xué)生畫(huà)出CO2和構(gòu)成空氣的分子，而且分子總數(shù)比甲瓶的多，但僅畫(huà)出N2或O2中的一種[結(jié)果2，圖2（b）]。這顯示他們忽略了空氣的主要成分，思維

不夠嚴(yán)密。這兩種作答結(jié)果都可以反映出相應(yīng)學(xué)生具有“動(dòng)態(tài)—系統(tǒng)—定量”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

其次，第3～4種作答結(jié)果的主要特征是丙瓶的分子種類(lèi)較合理，但分子總數(shù)等于或少于甲瓶的。分別有3.9%、 7.7%的學(xué)生畫(huà)出的分子總數(shù)少于或等于甲瓶的。前者畫(huà)全了CO2、 N2和O2[結(jié)果3，圖2（c）]，后者畫(huà)出CO2以及N2或O2中的一種[結(jié)果4，圖2（d）]。訪談學(xué)生的敘述顯示，他們能夠考慮到分子的運(yùn)動(dòng)性和正確分析空氣的流動(dòng)方向，但忽視要和甲瓶作比較，也缺乏考慮瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)和分子數(shù)關(guān)系的意識(shí)，反映出“動(dòng)態(tài)—孤立—定性”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

再者，第5～7種作答結(jié)果的主要特征是丙瓶?jī)H有CO2或空氣。7.7%的學(xué)生僅畫(huà)出N2和O2分子[結(jié)果5，圖2（e）]。訪談學(xué)生認(rèn)為丙瓶中的CO2分子會(huì)在打開(kāi)瓶塞后全部逸出，瓶中只有流入的空氣。另一方面，7.7%的學(xué)生僅畫(huà)出CO2分子，分子數(shù)比甲瓶的多[結(jié)果6，圖2（f）]。訪談學(xué)生認(rèn)為打開(kāi)丙瓶的瓶塞后，瓶?jī)?nèi)的CO2分子可以運(yùn)動(dòng)到瓶外。他們完全沒(méi)有考慮到空氣會(huì)進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，也未能夠?qū)Ρ瓤紤]瓶?jī)?nèi)適合的CO2分子數(shù)。此外，24.4%的學(xué)生僅畫(huà)出CO2分子，分子數(shù)比甲瓶的少[結(jié)果7，圖2（g）]。訪談學(xué)生認(rèn)為CO2分子大多運(yùn)動(dòng)到丙瓶外，只留下少數(shù)分子在瓶?jī)?nèi)。綜合這3種訪談學(xué)生的認(rèn)識(shí)情況，他們均只有樸素的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的觀念，但對(duì)于氣體流動(dòng)方向和氣體壓強(qiáng)的具體關(guān)系，有較模糊的認(rèn)識(shí)，不能準(zhǔn)確全面地分析瓶?jī)?nèi)的氣體組成和分子數(shù)，反映出“靜態(tài)—孤立—定性”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

最后，第8種作答結(jié)果的主要特征是丙瓶出現(xiàn)非氣體分子。12.8%的學(xué)生畫(huà)出非氣體物質(zhì)，如CaCO3、 Ca（OH）2等[結(jié)果8，圖2（h）]。他們的情況與甲瓶第4種作答結(jié)果的學(xué)生相似，未考慮瓶?jī)?nèi)外氣體分子的運(yùn)動(dòng)情況，只是畫(huà)上一些反應(yīng)物或產(chǎn)物，反映出“靜態(tài)—孤立—定性”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

總體而言，學(xué)生表現(xiàn)出多種不完善和不科學(xué)的認(rèn)識(shí)。具體包括： （1）未考慮到氣體壓強(qiáng)會(huì)影響氣體分子的運(yùn)動(dòng)方向及其數(shù)量;（2）未考慮到敞口體系中氣體會(huì)流動(dòng);（3）缺乏從定量角度考慮物質(zhì)數(shù)量變化的意識(shí);（4）忽略了空氣的主要成分，僅想到某種主要成分;（5）不了解Ca（OH）2、 CaCO3的存在狀態(tài)。

4 討論和教學(xué)建議

學(xué)生的作答結(jié)果反映出個(gè)人對(duì)CO2參與變化、實(shí)驗(yàn)情境的綜合認(rèn)識(shí)，是學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)結(jié)果，展示個(gè)人在第一學(xué)期期末總復(fù)習(xí)階段的思維水平和表現(xiàn)。學(xué)生表現(xiàn)出的多種不完善和不科學(xué)的認(rèn)識(shí)，受學(xué)生化學(xué)學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)和抽象思維發(fā)展情況、教師化學(xué)教學(xué)實(shí)踐情況等因素的影響。以下對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)情況的可能成因和教學(xué)改進(jìn)作討論。

4.1 二氧化碳在水中溶解和反應(yīng)問(wèn)題

學(xué)生的作答結(jié)果顯示學(xué)生可能不清楚CO2在水中溶解和生成碳酸的具體變化過(guò)程，也可能不清楚CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)的消耗程度差異。

在新授課中，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)64“二氧化碳的溶解性”、實(shí)驗(yàn)65“二氧化碳與水的反應(yīng)”，分別驗(yàn)證了CO2能溶于水和能與水反應(yīng)，為學(xué)生提供了豐富和印象深刻的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。教科書(shū)說(shuō)明“在通常狀況下，1體積的水約能溶解1體積的二氧化碳”，但學(xué)生容易認(rèn)為溶解的大多數(shù)CO2都轉(zhuǎn)化成碳酸，未注意到僅有較少CO2和水反應(yīng)的事實(shí)。另一方面，學(xué)生知道CO2可以和澄清石灰水反應(yīng)，但是未必能夠主動(dòng)和有效地比較CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)的消耗程度。

對(duì)于學(xué)生的這些認(rèn)識(shí)不足，教師可以在教學(xué)過(guò)程中追問(wèn)：“CO2與水混合的過(guò)程中發(fā)生了哪些物質(zhì)變化？混合后的溶液成分是什么？”教師可以展示： （1）汽水瓶上的成分表： 汽水主要成分是水和CO2。（2）資料信息：“實(shí)際上二氧化碳溶于水后，只有其中的1%與水結(jié)合成碳酸，其余仍以二氧化碳分子的形式溶于水中。[8]”教師可以組織學(xué)生繪制CO2通入水后變化的微觀示意圖[9]。這些教學(xué)活動(dòng)用于引發(fā)學(xué)生有意識(shí)地思考和認(rèn)識(shí)CO2在水中溶解、和水反應(yīng)的微觀變化過(guò)程，了解這些變化過(guò)程都是有限度的，認(rèn)識(shí)CO2溶液是由大量CO2分子和少量碳酸分子共存的混合體系。該教學(xué)改進(jìn)有助于促進(jìn)學(xué)生從微觀層次認(rèn)識(shí)氣體物質(zhì)的溶解和反應(yīng)，促進(jìn)初步形成思考化學(xué)反應(yīng)微觀過(guò)程的意識(shí)。

其次，教師可以補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)，展示2個(gè)相同體積、裝滿CO2的塑料瓶，分別往瓶?jī)?nèi)加入相同體積的水或澄清石灰水，振蕩瓶后再引導(dǎo)學(xué)生觀察瓶的變形情況。明確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用于引發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)CO2在水中溶解、和澄清石灰水反應(yīng)有不同的消耗程度，了解這是反應(yīng)物化學(xué)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)條件的客觀結(jié)果，與反應(yīng)物參與變化的個(gè)數(shù)無(wú)必然關(guān)系。該教學(xué)改進(jìn)有助于促進(jìn)學(xué)生初步形成從定量角度比較同一反應(yīng)物在不同變化過(guò)程中消耗程度不一的意識(shí)。

4.2 氣體分子與氣體壓強(qiáng)關(guān)系問(wèn)題

學(xué)生的作答結(jié)果也顯示學(xué)生對(duì)氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，可能忽略考慮氣體分子數(shù)量與其產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)的關(guān)系，也可能忽略敞開(kāi)體系內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差異和氣體流動(dòng)問(wèn)題。

初中物理、化學(xué)課程對(duì)氣體壓強(qiáng)的教學(xué)要求和關(guān)注點(diǎn)迥異。在初中物理課程，學(xué)生認(rèn)識(shí)壓強(qiáng)的概念及其影響因素，“知道大氣壓強(qiáng)及其與人類(lèi)生活的關(guān)系”[10]，學(xué)習(xí)氣體壓強(qiáng)與海拔的關(guān)系，但并非從氣體分子運(yùn)動(dòng)的角度認(rèn)識(shí)氣體壓強(qiáng)。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》未要求學(xué)生知道氣體分子的數(shù)量與氣體壓強(qiáng)的具體關(guān)系。但在初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐，教師會(huì)在一些教學(xué)內(nèi)容中補(bǔ)充介紹氣體分子的數(shù)量與氣體壓強(qiáng)的基本關(guān)系。例如，教師在講解實(shí)驗(yàn)21“測(cè)定空氣中氧氣含量”、實(shí)驗(yàn)64“二氧化碳的溶解性”的實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，均分別引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)集氣瓶中O2的量、軟質(zhì)塑料瓶中CO2的量減少，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)的減少，感知?dú)怏w的量和氣體壓強(qiáng)有密切關(guān)系。由于該關(guān)系并非是教學(xué)重點(diǎn)，是為了促進(jìn)核心內(nèi)容理解而出現(xiàn)在教學(xué)解釋中，也未曾顯性化地出現(xiàn)在教科書(shū)內(nèi)，學(xué)生可能不了解和容易忽視該關(guān)系的內(nèi)容，缺乏從該關(guān)系分析氣體參與的化學(xué)反應(yīng)的意識(shí)。

對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的氣體壓強(qiáng)問(wèn)題，教師主要關(guān)注實(shí)驗(yàn)體系中氣體壓強(qiáng)的整體分析[11]、專(zhuān)題復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)[12，13]，較少關(guān)注討論化學(xué)反應(yīng)中微粒的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系、新授課的分散教學(xué)安排。教師可以有意識(shí)地圍繞新授課中出現(xiàn)的氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，規(guī)劃多次和有序的教學(xué)活動(dòng)，設(shè)計(jì)和使用反映氣體分子的數(shù)量與氣體壓強(qiáng)關(guān)系的教學(xué)問(wèn)題或任務(wù)。該教學(xué)改進(jìn)有助于逐步顯性化氣體分子的數(shù)量與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生從微觀層次和定量角度認(rèn)識(shí)氣體宏觀行為的思維能力與意識(shí)。

4.3 化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別發(fā)展問(wèn)題

學(xué)生的微觀示意圖是學(xué)生問(wèn)題解決的產(chǎn)物，可以表現(xiàn)出個(gè)人潛在的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。在繪圖過(guò)程中，學(xué)生只要在問(wèn)題解決的某一步思維過(guò)程中出現(xiàn)理解偏差，或未考慮到某些具體內(nèi)容，或已具有較穩(wěn)定的迷思概念，均容易畫(huà)出不正確的分子種類(lèi)或數(shù)量，展現(xiàn)個(gè)人不完善或不合理的認(rèn)識(shí)，表現(xiàn)為組合多樣的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。本研究根據(jù)訪談學(xué)生的敘述及其作答結(jié)果來(lái)歸納學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，可能還存在某些學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別未被發(fā)現(xiàn)的情況。但已發(fā)現(xiàn)的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別有助于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

除了部分訪談學(xué)生分別在兩個(gè)集氣瓶的圖像中表現(xiàn)出科學(xué)的“動(dòng)態(tài)—系統(tǒng)—定量”學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，其他訪談學(xué)生在甲瓶表現(xiàn)出“靜態(tài)—系統(tǒng)—定量”等3種學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，在丙瓶表現(xiàn)出“動(dòng)態(tài)—孤立—定性”等3種學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。如果從樣本類(lèi)推到群體，這顯示在第一學(xué)期期末總復(fù)習(xí)階段，具有科學(xué)的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別的學(xué)生人數(shù)比例并不高（甲瓶： 19.2%;丙瓶： 35.9%）。大多數(shù)學(xué)生具有“靜態(tài)”“孤立”“定性”一種或多種的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別，學(xué)生的認(rèn)識(shí)傾向性也具有較大的差異。

學(xué)生的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別是可以在學(xué)科知識(shí)增長(zhǎng)和認(rèn)識(shí)深入的學(xué)習(xí)過(guò)程中變化的。針對(duì)上述學(xué)生科學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別人數(shù)比例較低、不完善學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別多樣化的特點(diǎn)，教師可以將學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀認(rèn)識(shí)、學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別作為學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的重要方向，以初中化學(xué)課程中出現(xiàn)的許多化學(xué)反應(yīng)為學(xué)習(xí)載體，在日常教學(xué)活動(dòng)中通過(guò)繪制微觀示意圖的教學(xué)方式開(kāi)展思維訓(xùn)練活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)完成繪圖任務(wù)，不斷完善個(gè)人對(duì)微粒運(yùn)動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)等方面的認(rèn)識(shí)，建立從微觀層次思考和圖像顯性化表達(dá)的思維習(xí)慣，調(diào)整、形成自覺(jué)和科學(xué)的學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別。

5 研究建議

本研究顯示繪制微觀示意圖是一種良好的、能夠外顯學(xué)生潛在的微觀認(rèn)識(shí)的評(píng)價(jià)任務(wù)。學(xué)生的答題情況是教師了解學(xué)生化學(xué)反應(yīng)微觀認(rèn)識(shí)，歸納學(xué)生學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別和認(rèn)識(shí)不足的重要資源，也是教師規(guī)劃加強(qiáng)思維能力培養(yǎng)，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的重要依據(jù)。教師值得充分挖掘繪制微觀示意圖評(píng)價(jià)任務(wù)的教學(xué)功能與價(jià)值，編制和應(yīng)用合適的微觀示意圖繪制任務(wù)。

另外，本研究?jī)H在第一學(xué)期期末總復(fù)習(xí)階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行橫斷面調(diào)查，尚未能了解學(xué)生在階段性教學(xué)干預(yù)后的化學(xué)反應(yīng)微觀認(rèn)識(shí)發(fā)展情況和學(xué)科認(rèn)識(shí)方式類(lèi)別轉(zhuǎn)變情況。日后可以通過(guò)一定時(shí)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，了解學(xué)生在這些方面的變化情況，為進(jìn)一步的教學(xué)優(yōu)化決策提供參考。

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