余瑞 汪世宏

摘要：基于“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征的思想，以“原電池”（第一課時(shí)）為例，闡述課堂教學(xué)過(guò)程中如何將“宏觀辨析”、“微觀探析”、“符號(hào)表達(dá)”三者有機(jī)結(jié)合并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成化學(xué)學(xué)習(xí)特有的思維方式。

關(guān)鍵詞：三重表征? 教學(xué)設(shè)計(jì)? 學(xué)科思想

一、“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征的思維方式

物質(zhì)及其變化所持有的三種表征形式：“宏觀、微觀和符號(hào)”。宏觀表征是指物質(zhì)在物理和化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的，可以直接觀察到以宏觀現(xiàn)象在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映，微觀表征主要是指有關(guān)物質(zhì)的微觀組成和結(jié)構(gòu)，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)及相互作用等微觀屬性在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映;符號(hào)表征是指字母和圖形符號(hào)在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映。這3種表征并不是孤立的，而是彼此聯(lián)系，共同構(gòu)成學(xué)習(xí)者對(duì)化學(xué)知識(shí)完整的表征體系（如下圖）[1]。

三重表征從化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)出發(fā)統(tǒng)領(lǐng)整合化學(xué)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生厘清紛繁復(fù)雜的宏觀、微觀、符號(hào)領(lǐng)域間的關(guān)系，克服化學(xué)學(xué)科自身特點(diǎn)所造成的困難，幫助學(xué)生全面、深刻地理解化學(xué)，形成化學(xué)學(xué)科獨(dú)特的思維方式[1]。

二、基于“宏觀-微觀-符號(hào)三重表征”的“原電池”教學(xué)設(shè)計(jì)框架

本課題是人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)第六章第一節(jié)的內(nèi)容，是電化學(xué)的重要知識(shí)。在前一節(jié)課的內(nèi)容中，分析了化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，而本節(jié)課將學(xué)習(xí)化學(xué)能和電能及電能的應(yīng)用，學(xué)生將對(duì)化學(xué)在提高能源的利用率和開(kāi)發(fā)新能源中的作用與貢獻(xiàn)有初步認(rèn)識(shí)。

學(xué)生在上學(xué)期學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)知識(shí)為理解原電池的概念奠定了良好的基礎(chǔ)。故本課題既是對(duì)高中化學(xué)必修第一冊(cè)第一章中氧化還原反應(yīng)中相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又為選擇性必修1中化學(xué)反應(yīng)與電能的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。

本節(jié)課以水果電池為音樂(lè)賀卡供電為導(dǎo)入，聯(lián)系生活中的電池，引導(dǎo)學(xué)生思考如何實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的直接轉(zhuǎn)化。首先，以實(shí)驗(yàn)探究為手段，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)，在掌握宏觀證據(jù)后進(jìn)行推理，讓學(xué)生感受到探究式學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。同時(shí)，教師利用 flash 動(dòng)畫(huà)進(jìn)行微觀探析，探究原電池中微粒的運(yùn)動(dòng)方向，更有利于學(xué)生深刻理解原電池的本質(zhì)，并引導(dǎo)學(xué)生利用符號(hào)—電極反應(yīng)與電池反應(yīng)方程式將原理表示出來(lái)。最后，設(shè)計(jì)小組實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)環(huán)節(jié)，使全體學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，養(yǎng)成樂(lè)于探究實(shí)驗(yàn)，勤于思考的好習(xí)慣。

三、“原電池”教學(xué)流程設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

情境：將水果與沒(méi)電的音樂(lè)賀卡連接以后，賀卡能正常發(fā)聲。

【教師】水果充當(dāng)了什么角色？聯(lián)系生活中的各類(lèi)電池思考化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化。

【學(xué)生】感到驚訝，對(duì)本節(jié)課充滿了興趣，干電池，蓄電池等。

教學(xué)意圖：利用貼近學(xué)生的生活場(chǎng)景進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。并將化學(xué)與生活聯(lián)系起來(lái)。

環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)探究，探索新知

【教師】電池是如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的呢？今天讓我們一起走上科學(xué)的探索之路，首先我們來(lái)看一組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)我們之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，把鋅片和銅片分別放入稀硫酸溶液中，會(huì)有什么現(xiàn)象呢？教師演示實(shí)驗(yàn)并用溫度計(jì)測(cè)量稀硫酸溶液的溫度。

【學(xué)生】發(fā)現(xiàn)溶液溫度升高

【教師】如果用一根導(dǎo)線將鋅片和銅片連接起來(lái)后同時(shí)放入稀硫酸溶液中，會(huì)有什么現(xiàn)象呢？如果再接上一個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表又會(huì)有什么現(xiàn)象呢？

【學(xué)生】發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，溶液溫度變化不大

【教師】電流表指針偏轉(zhuǎn)、溶液溫度變化不大說(shuō)明什么？

【學(xué)生】產(chǎn)生了電流……

【教師】像這樣將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，我們就將之稱為“原電池”。電流是由電子的定向移動(dòng)產(chǎn)生的，哪個(gè)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型中存在電子的轉(zhuǎn)移？

【學(xué)生】氧化還原反應(yīng)

【教師】動(dòng)畫(huà)演示解釋原電池的工作原理，總結(jié)歸納原電池的工作原理

【學(xué)生】仔細(xì)觀看動(dòng)畫(huà)、認(rèn)真聽(tīng)講、思考，做好相應(yīng)的筆記。

教學(xué)意圖：利用生動(dòng)形象的動(dòng)畫(huà)從微觀上幫助學(xué)生理解原電池的工作原理，理清粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，體現(xiàn)了宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。

“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征思維方式：通過(guò)宏觀現(xiàn)象判斷原電池的正、負(fù)極，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力。將宏觀、微觀、符號(hào)表征三者聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)生的模型認(rèn)知能力。

環(huán)節(jié)三：對(duì)比探究，逐步分析

【教師】采用“控制變量”的思想，引導(dǎo)學(xué)生將銅鋅原電池與不能產(chǎn)生電流的裝置進(jìn)行對(duì)比，分析裝置不能形成原電池的原因？

【學(xué)生】發(fā)現(xiàn)原電池形成的條件。

教學(xué)意圖：采用科學(xué)探究過(guò)程中“控制變量”進(jìn)行對(duì)比的思想，通過(guò)對(duì)比分析，學(xué)生自己能夠提煉出結(jié)論，提高學(xué)生的分析、類(lèi)比及歸納能力。

環(huán)節(jié)四：學(xué)生實(shí)驗(yàn)，自主探究

【教師】引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)學(xué)生在小組內(nèi)討論利用上述哪些用品可設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池裝置，在導(dǎo)學(xué)案上畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖并動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生】在小組內(nèi)討論，一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己動(dòng)手組裝裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)意圖：檢測(cè)學(xué)生對(duì)原電池形成條件的掌握，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察及操作能力，讓學(xué)生深刻感受到化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。

“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征思維方式：將宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)有意識(shí)地聯(lián)系起來(lái)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)電池工作原理的理解，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)支持理解微觀表征的目的。

環(huán)節(jié)五：總結(jié)歸納、反饋練習(xí)

【教師】總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)脈絡(luò)，突出教學(xué)目標(biāo)。投影（反饋練習(xí)）

【學(xué)生】動(dòng)腦思考，回答……

教學(xué)意圖：引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固知識(shí)，加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解與掌握。

四、反思

1、以問(wèn)題質(zhì)疑為驅(qū)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)探究為手段，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

本節(jié)課主要通過(guò)以問(wèn)題質(zhì)疑為驅(qū)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)探究為手段，培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)，并通過(guò)情景設(shè)置、圖片、動(dòng)畫(huà)模擬等多媒體形式進(jìn)一步寓教于樂(lè)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、積極探究，體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，自覺(jué)內(nèi)化建構(gòu)所學(xué)知識(shí)，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。

2、 層層落實(shí)“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科觀念思想

本課主要以銅鋅原電池為例讓學(xué)生自主探究原電池的工作原理，將宏觀-微觀-符號(hào)三重表征的思維方法層層落實(shí)。在觀念認(rèn)識(shí)上，有助于學(xué)生從微觀視角研究宏觀現(xiàn)象本質(zhì)，能夠在變化觀、微粒觀和能量觀等方面形成一定的認(rèn)識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳萌. 基于TPACK理論框架的學(xué)生“三重表征”的構(gòu)建[J]. 化學(xué)教學(xué)：2017（9）：16-18.

[2]李俊.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M]. 北京：人民教育出版社，2017：3-8.