基于核心素养的化学符号教学实践

赵方 孙娟

摘要：化学式是化学世界最巧妙神奇的语言，它通用、简洁且内涵丰富，它为物质世界宏观、微观之间架起了化学视角的桥梁。在本节课例中，教师通过巧置问题、巧用模型、巧设习题来帮助学生自主建构、理解、应用化学式，并促使学生初步形成宏观、微观、符号相联系的思维方式。

关键词：化学式;分子模型;宏微联系

文章编号：1008-0546（2019）02-0065-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、问题的提出

高中化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”五个方面。其中，宏微联系是化学学科独有的思维方式。而化学符号恰好建起了宏观与微观联系的桥梁，既可微观说明物质的构成和变化，又可宏观展示物质的形态和本质。因此，加强结构性质的关联就是要强化化学中微观、宏观和标志三重世界的联合[1]。

在化学世界里，我们用化学特有的语言来表征物质及其变化，这些化学语言我们称之为化学符号或化学用语，它是化学人门最重要的内容。但是，化学符号尽管外观简洁，却内涵丰富，不仅包含了宏观信息，还包含了丰富的微观信息，导致学生在认识符号、理解符号、运用符号的过程中产生了认知障碍，比如：为什么要用符号来表征物质及其变化？这种符号表征方式合理吗、有局限吗？如何用这种符号表征方式来表征物质、微观粒子呢？观察这种符号表征能获得哪些有用的信息呢？这一疑问导致在实际教学过程中，学生学习并运用化学符号出现较为明显的分化现象。我们如何帮助学生突破这些学习障碍，有效帮助学生建立符号、宏观物质和变化、微观粒子及转化之间的关系，让学生在学习过程中游刃有余地使用化学符号呢？下面以鲁教版第三单元第三节第一课时“化学式及其意义”为例，谈谈我们的做法。

二、学习目标

（1）通过为常见物质水、铁、氯化钠设计“名片”，体会化学式作为化学世界通用“语言”的科学性、合理性。

（2）通过“化学式会‘说话”，的交流，理解化学式的宏观意义、微观意义，初步建立宏观、微观、符号之间的联系，初步形成化学学科独特的思维方式。

（3）通过“动手、动脑、动笔”等巩固练习，认识化学式表征分子结构的局限性，体会化学式的实践应用价值。

三、教学重点、难点

（1）教学重点：认识化学式能代表物质的组成并说出化学式代表的意义。

（2）教学难点：初步建立宏观、微观、符号之间的联系，初步形成化学学科独特思维方式。

四、教学过程

【导入】请同学们从化学视角观看《美丽化学》视频，说说你观察到了什么，感受到了什么？

【衔接】这是一个美丽而神奇的化学世界。这里有多样化的物质，千奇百怪的结构、令人惊叹的变化。化学世界还需要沟通交流的“语言”。咱们这节课来学习化学世界的“语言”——化学式及其意义。

【投影】学习目标。

设计意图：《美丽化学》是由中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社联合制作的一个原创数字科普项目。《美丽化学》将我们从乏味实验室和白大褂的世界带入了色彩斑斓的奇妙世界。学生通过观看视频，从化学视角能找出物质及其变化，感受化学世界的美丽及震撼，能激发学生学习化学、学习化学世界“语言”——化学式的兴趣。

环节一：为常见物质设计“名片”

【过渡】水是我们非常熟悉的物质。老子说：“上善若水，水利万物而不争。”你对这种滋养生命、润泽万物的水有哪些认识呢？

设计意图：学生在前期的学习中，已经从宏观、微观认识了水这种物质，学习了水的组成、构成、性质、变化、用途等内容。这个问题的设置既复习了水的相关知识，又为学生自主建构H₂O的意义埋下了伏笔。

【创设情境】水遇到了一个小麻烦。世界各国的运动员来北京参加奥运会。他们想喝水，却不知道该喝哪瓶（见图1）？你能为“水”设计一个简洁、通用的“名片”吗？

【质疑】你能评价一下：哪个标签更合理吗？说明你的理由。

设计意图：“设计名片”活动名称本身激发了学生创造意识，并为化学式的作用和意義埋下了伏笔，使学生感受到化学式不是冷冰冰、枯燥的符号，拉进了学生与化学式的距离。学生会为水设计很多标签：“水”这个汉字、一个水滴、画一个水分子H₂O等。在评价环节，学生会对比这些设计的优缺点，最终得出H₂O这种表征方式既简洁又世界通用。

【引导】同学们为“水”设计的名片——H₂O，不但简洁、世界通用，还内涵丰富。你能说说H₂O能代表哪些意义吗？

设计意图：学生自主建构H₂O这个化学式的意义。

【问题]请同学们为图片2设计一张名片。

[质疑]你能说说2H₂O中，数字“2”的含义吗？

设计意图：帮助学生建构起符号与微观粒子之间的联系，帮助学生形象地理解元素符号前面和右下角数字的差异。

【小组活动】请参考铁、氯化钠的微观粒子构成图示3，为常见物质铁、氯化钠设计名片，并说说你设计的名片有哪些意义？

设计意图：一方面：通过小组合作，学生自主杭理由原子、离子构成物质的化学符号的设计思路并丰富其代表的含义;另一方面：此活动的开展也评价了“为‘水设计名片”的学习效果。

环节二：化学式会“说话”

【交流】同学们刚才为水、铁、氯化钠设计了名片，那请同学们梳理一下：你为物质设计名片的思路是什么？

设计意图：学生以此问题为知识生长点，自主构建起“化学式”的概念：用元素符号和数字表示物质组成的式子。

【小组活动】化学式有特殊功能——会说话。你能说说化学式都告诉我们哪些信息吗？

设计意图：学生在合作交流中，通过对比、比较、归纳、概括等科学方法构建化学式的宏观、微观意义。在全班的交流描述中，老师通过板书将核心知识结构化并外显（见图4）。

【小结并板书】

环节三：化学式真有用

【习题1】观察图片5。

（1）写出下列物质的化学式，并思考其意义。

（2）尝试将下列物质按照组成进行分类。

（3）如果能，请写出海水的化学式。如果不能，请说明理由。

设计意图：第（1）小题能帮助学生构建起化学式与宏观物质、微观粒子之间的联系;第（2）小题帮助学生掌握根据化学式判断物质类别的方法;第（3）小题帮助学生明确混合物没有固定的组成所以没有化学式。

【习题2】动手连连看：请将化学符号与对应模型（见图6）连接。

设计意图：巩固化学式中数字的意义。

【习题3】动手做一做：根据臭氧（03）、甲烷（CH，）的化学式，组装分组模型。

设计意图：学生通过动手组装模型，能够巩固化学式与微观粒子之间的联系。同时，学生在组装模型的过程中出现了新知识的生长点。学生在组装臭氧分子时，出现了下面两种结构：

哪种结构是臭氧分子真正的结构呢？为什么同一化学式却能拼装出不同结构的分子呢？学生在这种认知冲突下，会领悟到：原来化学式有局限啊！化学式能表征物质，能表征分子构成，却不能体现原子的排列方式，不能表征分子的结构！

【习题4】动脑想一想：观察标签（见图7），你能获得关于过氧化氢的哪些信息？

设计意图：首先：此习题的设计可以让学生明确：化学式并不只存在于化学世界，它在生活中有非常重要的应用价值;其次：此习题可以巩固H2Oz这一化学式的意义;最后：此习题可以成为新知识的生成點。学生通过识标签活动能获得很多关于过氧化氢性质的信息。比如：过氧化氢有腐蚀性。教师可以在此追问：过氧化氢和水都由氢、氧元素组成，为什么过氧化氢有腐蚀性而水却没有腐蚀性？学生在解决这一问题的过程中可以明确：分子是保持物质化学性质的微观粒子。化学式不同，分子构成不同，物质的化学性质不同。学生借此问题可以初步形成宏观、微观、符号相联系的思维方式。

【盘点收获】通过本节课的学习，你有哪些收获？

【提升】在化学世界，我们从宏观角度认识物质，从微观角度认识粒子，而化学式恰好架起了宏观与微观联系的桥梁。宏观、微观、符号相联系是化学学科中常用的思维方式。请同学们在今后的学习中有意识地运用这种思维方式。

五、教学反思

本节课化学式的学习，在化学语言的教学中占有很重要的地位，它有承上启下的作用，是学生学好化学的基础。化学语言这部分内容距离学生的实际生活比较远，较抽象，既与宏观物质有着密切关系，还粗略表征了物质的微观构成，导致学生很多概念容易混淆，因此会感觉学习很困难、枯燥而且复杂。为防止学生出现分化，教师要给学生提供充分的活动空间，帮助学生建构宏观、微观、符号之间的联系，并帮助学生用语言准确地表述这些符号的含义，稳扎稳打，一步一个脚印地抓好每一个环节的落实。

化学式是化学学科通用的化学语言。它继元素符号之后，成为化学学科最重要的化学语言，借助化学式，我们可以表示常见的物质，并了解物质的元素组成和微观构成，还可以借助化学式书写化学方程式，用化学的方式描述化学变化。化学式的学习是承上启下的关键环节，也是学生学好化学的关键点，因此化学式的教学在初中化学教学中起着举足轻重的作用。本节课充分利用宏观物质的照片、微观粒子的图示和模型，反复借助学生自主活动，帮助学生建立宏观、微观、符号之间的关系，为学生理解并准确表述化学式的意义、后续理解化学方程式的内涵奠定了坚实的基础。

化学学科选择化学式作为通用语言有其科学性的考虑。比如，元素符号和数字全球通用，化学式书写简单，意义丰富等。但是，化学式也有其局限性：化学式无法表征分子的结构，这就出现了化学式相同但物质不同的现象。本节课的教学设计在原有教材上进行了适度突破，始终以学生活动为载体，既重视凸显了化学式及其意义的教学，又兼顾了辩证认识化学式局限性的教学。我们采用为熟悉物质水、铁、氯化钠设计名片导人，学生通过对比找出了各种表征方式的优劣，最终确定了使用H₂O、Fe、NaCl这种表征方式简洁、直观、且内涵丰富的符号，由此奠定了化学式在学生心目中的位置。在后续的环节中，我们设计了很多有意思的小活动：根据图片上的分子结构，写物质的化学式;根据化学式，动手组装分子模型;将化学式与微粒模型连连看;出示物质标签，找到相关信息等，这些有趣且参与度极高的活动极大地提高了学生学习的兴趣，使抽象的化学式变得生动而且亲切。在这一环节中，学生思维非常活跃，热情高涨。尤其是根据化学式组装分子模型环节，学生根据臭氧、甲烷的化学式组装出的分子模型不唯一，引发了学生的思考，经过这一认知冲突将化学式的局限性顺利地呈现并解释原因，轻松地突破了认知瓶颈。

在盘点收获环节，学生们将本节课的知识、方法、价值无一遗漏地表达出来，表明本节课的学习目标基本达成，效果很好。

参考文献

[1]房宏.中学化学核心素养的构成体系与培养策略[J].中小学教师培训，2016（6）：5-8