對化學語言及其教學的再認識

吳俊明

摘要：從多種學科看化學語言，“化學用語”只是其一部分，完備性、獨立性有限，宜改稱“化學（專）用符（號）”。不同領域中“表征”涵義不同。要在搞好宏觀化學和微觀化學教學基礎上引導學生了解化學符號蘊涵，使符號表征成為概括、提升宏觀認識與微觀認識的重要環節。把宏觀認識、微觀認識和符號表征并列為3種表征方式欠妥。討論了化學符號跟其他教學內容的關系；化學語言的教學規律、策略和方法以及當前化學用語教學中需要注意的問題。

關鍵詞：化學用語；化學符號；化學語言；表征；教學策略與方法

文章編號：1005–6629（2015）7–0003–07 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學語言是在化學學科產生和發展過程中形成的特有的學科語言，是化學研究與學習活動中進行表達、交流、加工和儲存、傳承化學思想信息的手段與工具。雖然我們經常使用化學語言，但不少人對化學語言還存在著一些模糊認識，需要澄清和深化認識?，F從多種學科審視化學語言，就有關的問題做一些討論。

1 從語言學、符號學等角度再認識化學語言

1.1 化學語言與“化學用語”、化學術語的區分

化學用語主要包括元素符號、化學式、化學方程式以及其他化學圖式，用于表示物質的組成、結構和化學變化等，是學習化學的重要工具，因而是基礎化學的重要內容，受到化學教師的普遍重視。早在上世紀80年代初我國就有學者通過量化研究證明，化學用語的學習跟化學學科學習成績有很強的相關性。

有不少人認為，化學語言、化學符號就是化學用語，這種認識是不恰當的。要弄清這個問題，先要弄清什么是語言、什么是符號。

語言是以語音為物質外殼，由詞匯和語法構成并能表達人類思想的符號系統。作為符號學的基本概念之一，“符號”是指代一定意義的意象，可以是圖形圖像、標志符號、文字組合，也可以是聲音信號、建筑造型，甚至可以是一種思想文化、一個時事人物，外延要比日常語言中的“符號”廣泛得多。符號總是負載著某些信息，是信息的攜帶者和高級載體，是信息傳播的最重要的工具。語言是交流、保存和傳遞人類文明成果的工具，是文化的重要組成部分，因而是人類最重要的符號系統，在各種符號系統中也是最復雜的。為了記錄、傳遞和交流思想，人類在創造了語言之后又創造了文字。由此，語言符號包括口頭語言和以書寫符號（文字）形態出現的書面語言。文字是語言的視覺形式，是在特定的環境中，為了特定的需要而產生的。文字突破了口語在空間和時間上所受的限制，能夠發揮更大的作用[1～3]。

從語言學角度看，語言可以分為自然語言和人工語言兩大類。自然語言通常是指自然地隨文化演化的語言，漢語、英語等就是自然語言的例子。人工語言又稱人造語言，是因特定目的、用途而人為創造出來，有特定詞匯和語法，為特定族群共同約定和使用的語言?？茖W語言是人工語言的主要種類之一，是以特定的語法、邏輯和規則建構的、描述和說明科學理論的符號系統，是科學思想的承載者?？茖W語言不僅囊括了科學知識和科學思想，而且也積淀著科學方法和科學精神，體現了語言是認識世界的中介。語言的功能主要分為社會功能和思維功能兩方面，科學語言還具有創造功能和審美功能?；瘜W語言是一種科學語言。

化學語言是以有關符號按照一定規則來表示一定化學內容的，基本上具有對應的各種語言元素。通常所說“化學用語”特指元素符號和各類化學式、化學方程式及其拓展，即還包括（原子、離子、分子）結構示意圖、電子式、示性式等圖式以及價態符號、價鍵符號、核素符號、軌道符號等特殊符號，是化學專用的符號。從語言分類學角度看，化學語言系統包括符號語言、文字語言和圖表語言等3類。

化學符號用簡潔和清晰的方式承載著物質組成、結構和化學性質等方面的信息，可以表示物質組成、結構和化學反應的一般規律，構造物質組成、結構和化學反應的模型，表達化學思維模式等等，是化學思維活動的物質載體?；瘜W符號具有確定性、簡潔性和統一性，使人們得以擺脫大量的記憶和模糊不清的語言糾纏，讓思維能夠專注于物質的組成、結構和化學反應性能等問題，更加清晰、簡約和專業化，是化學思維的最佳工具?；瘜W語言因為使用了化學符號而進一步增強了抽象性、描述的準確性和應用的廣泛性，成為科學的共同語言，在化學科學的發展和化學知識的應用中發揮了重要的作用。

“化學用語”，即專用的化學符號舍棄了物質的其他方面信息（例如顏色、氣味以及實驗操作等等），難以全面、完整地描述物質及其變化，常常要借用部分日常語言來配合。因此，它只是化學語言（或廣義的化學符號）的一部分?；瘜W符號是逐步發展形成的，它還會繼續發展、變化以適應化學科學的發展。例如，經典的化學符號是不能表征物質具有導電性的，現在，人們已嘗試用共軛結構表征某些物質具有導電性；用結構變化式來表征某些分子的開關性能[4]。

“化學用語”容易跟“化學語言”混淆，其實它只是視覺形式的化學語言，其功能也跟化學語言有所不同：化學語言能表達化學學科中的各種事物、狀態、思想和操作，進行有關的觀念交流；而“化學用語”的完備性、獨立性是有限的，就是作為符號語言也是不完備的。舍棄“化學用語”這個名稱，改稱為“化學（專）用符（號）”會更準確一點。

人類文明的歷史源于文字符號的創立，人類的文明大廈是建筑在文字符號根基之上的。只有創造了化學符號系統之后，人類才得以建造化學科學大廈。換句話說，化學符號系統是建立化學科學的重要前提，它對于化學科學的創建和發展是功績至偉的。但是，化學符號系統（化學語言）不僅僅是指“化學用語”，還應該包括描述各種化學事物的語言，才能完整地表達、交流、加工和儲存通過抽象反映各種化學現象的概念、術語，以及由概念產生的判斷、推理、假說、理論及模型等等。沒有它們，光靠“化學用語”，復雜的化學科學大廈是無法建成的。因此，在化學語言中混合使用日常語言是自然的、正常的，這跟化學與日常生活的密切聯系有關。

術語是專門用于某種科學或技術的、意義固定的詞語，其中蘊涵著一些高級的科學概念。各門獨立的科學以及有獨立性的技術，都有它自己的專用術語。術語具有精確和固定的意義，因此才能夠把科學技術跟常識區分開來[5]。有些術語可以用專門符號來表示。例如在化學方程式中，可以用“△”表示加熱，用“↑”表示生成氣體，用“↓”表示生成沉淀……術語常常借用日常語言詞匯來構成，例如（電腦）桌面、后臺、防火墻、云（計算）、（分子）篩、（氧）橋、（羥）橋、風化、手性、糖、油脂、蛋白質、孔雀綠、水浴、石灰、石膏、（電子）云、樹脂……

1.2 化學語言的屬性

化學語言具有語言的基本屬性。例如：

語言是用于表達事物、動作、思想和狀態，進行現實觀念交流的工具，是人類重要的交際工具語言之一，是人們進行溝通交流的表達符號。

語言同思維有密切的聯系，是人類思維過程中最一般和最核心的符號形式，是思維的工具、載體、物質外殼和表現形式，也離不開思維。語言作為思維的工具，只有在思維過程中運用才有存在的意義。如果沒有思維活動，無所謂交際和思想，語言工具也就失去了存在的價值，沒有必要存在了。思維對語言有一定影響，語言和思維是相互依存，共同發展的。所以，語言和思維是相輔相成的，二者各以對方為存在條件。

語言并不排斥人類直觀思維、動作思維和其他特殊類型思維。

語言是一種社會現象，是人類的創造，等等[6～7]。

語言具有結構性、意義性、約定俗成性和創造性，還具有指代性、符號性、系統性等特性。任何語言都是概念的映像，即具有所指性?；瘜W語言也具有這些特性。

基于上述認識，教師教學元素符號和化學式時，應該說明它們是化學中常用的符號，可以給化學的學習和研究帶來很大方便，使用時要重視思考和理解它們的化學含義，切忌把它們說成是一種語言，更不宜把它們跟外語類比。

2 從表征角度再認識化學語言

2.1 兩種不同涵義的“表征”

“表征”現在成了一個比較熱門的新詞：除了在認知心理學中常常出現外，更多地被用于教育教學、化學、材料科學、地質學乃至文學、社會學等領域（例如“良好課堂氣氛的表征”、“石墨烯結構性能表征”、“高分子材料老化表征”、“磷灰石礦物表征”、“金屬力學性能的表征”、“乙肝纖維化表征”、“分散性的表征”、“陳述性知識的表征”、“文藝作品風格的基本表征”、“社會分層的新聞表征”、“道德企業的表征”、“后現代的表征”等等）。不同領域中的“表征”涵義有所不同，對此需要做一些考察。

在心理學中，表征跟英語中的“representation”一詞對應，是認知心理學的核心概念之一，意指信息或知識在心理活動中的表現和記載方式，是外部事物在心理活動中的內部再現。例如，汪安圣把信息的記載或表達方式稱為對這種信息的表征，認為表征“代表”著相應的信息；心理學把信息在頭腦中的記載方式稱為心理表征，在不易產生誤解的情況下則簡稱為表征[8]。在心理學中“表征”實際上是心理表征或知識表征的簡稱，語言表征是語言材料所負載的信息在頭腦中存在的方式。

在其他領域，表征多跟英語中的“characterization”一詞對應，基本的涵義是（特性/特征的）表述、描述，在不同的場合涵義有所不同，常常被引申而賦予檢測、參數和性能表述、鑒定、方法甚至于評價或者（對書或戲劇中人物的）刻畫、塑造等意思，跟心理學中的“表征”是不同的。有人望文生義，把“表征”解釋為“表現的特征”，是不可取的。

表征對于認知是必要的。一個清楚存在的事實是：人類的高級認知是通過符號能力實現的?？梢詫⒄J知能力劃分為3個發展水平：（1）最初認知水平：感覺運動認知。（2）初級認知水平：意象認知。這時認知活動可以在頭腦中想象地進行，可以在頭腦中預演事情，但又極大地依賴于身體活動的表達能力。（3）高級認知水平或言語思維水平：語言認知。這一水平的認知擺脫了受限于身體活動表達的時空局限，抽象世界的發展成為可能。意象表征始終是具體的，而語言可以表征抽象的含義。真正的語言水平的認知是感覺運動-意象-語言混合的認知，而意象的認知是感覺運動-意象的認知[9]。

人類最重要的認識活動是以語言表征的方式進行的，表征（意象的和語言的）是人類最重要的認知和學習方式。但是，不是所有水平的認知活動都是符號表征，因為存在非語言的認知活動（例如，氣味的識別和確定不以有聲語言和書面語言為載體），因而表征對于認知不是充分的，而不完全的表征在人類的認知活動中是普遍存在的。

大多數認知科學家都認為，心智中的知識是由心理表征構成的[10]。因此，知識的表征實際上就是心理表征。

2.2 化學認知中的“表征”

早在1964年，布魯納就曾經指出：人們以表現的、圖像的和符號的方式來表征知識，這3種表征方式依次形成發展過程。所謂表現性表征包括動作反應以及操作物體和事物的表現；圖像性表征是進行沒有動作的心像活動或圖像轉換思維活動，識別物體、思考物體的屬性或擬采取的動作等；符號性表征是用語言、數學符號等對知識進行編碼，可以表示抽象的、隨意的知識。符號性表征模式是最后形成的，并很快成為最主要和常用的模式，它可以使學習者用更為靈活和有力的方式來表述知識。

1991年，瓊斯通（H. Johnstone）提出，化學學習存在三種水平：宏觀水平、微觀水平、符號水平：宏觀水平對應于可以描述宏觀現象；微觀水平對應于可以在原子、分子層次上解釋物質的存在和化學變化；符號水平是能用化學符號來表征物質及其化學變化。1993年，他進一步指出，化學課程應有3個基本組成部分：可觸摸、可見的宏觀化學；原子、分子等微觀化學；符號、方程式、計量學、數學的表征化學；這3個基本組成部分存在著三角關系。但是，經典化學只關心宏觀和表征兩個角，把每條邊都給分開了，微觀、結構部分通常被忽視。

瓊斯通認為，掌握這3種水平以及它們之間的聯系，有助于學生提高化學學習水平，學生就可以把它作為一個有力的工具來認識世界。這是一個漫長的過程，“填鴨式”的教學無助于它的形成。他通過調查發現，學生通常更傾向于一次只在一種水平上，特別是更愿意在宏觀水平上學習化學。他特別指出：學生必須首先充分理解如何將符號轉換成它所表征的富有意義的信息。重要的是教師要理解這3種水平的聯系，只有教師領悟了，才有可能有效地傳授給學生。

上述有關表征及其水平的論述，可以給我們提供有益的啟示，幫助我們更準確地把握化學符號在化學教學中的定位和功能，自覺地改進化學教學：

（1）要在搞好宏觀化學教學和微觀化學教學的基礎上搞好表征化學的教學。

（2）在表征化學的教學中要注意引導學生了解符號表征的蘊涵，使符號表征成為概括、提升宏觀認識與微觀認識的重要環節。

（3）在表征化學的教學中還要注意宏觀化學與微觀化學的聯系，使符號表征成為聯系宏觀認識與微觀認識的紐帶，跟宏觀認識、微觀認識相互聯系，三維一體。

實際上，宏觀認識和微觀認識都是具象的，而符號表征是抽象的，既有宏觀意蘊又有微觀意蘊；宏觀和微觀都是認識的范疇，不是認識的工具，而符號是認識發展的結果，可以作為認識的工具。把它們并列為3種表征方式似欠妥當，瓊斯通等人也沒有這樣做。

3 從化學科學角度再認識化學用語

化學科學是研究化學學科系統的組成（要素）、結構及發生、發展的科學。從化學科學角度認識化學用語，有助于準確地為化學用語定位，從而更好地把握它。

為了簡潔明了地表示物質，化學家制定了元素符號和化學式；為了簡潔明了地表示物質的化學變化，化學家提出了化學方程式概念及其規則系統。元素符號、化學式和化學方程式自然都跟物質有關。描述物質及其化學性質自然離不開元素符號、化學式和化學方程式。作為交流和思維的工具，它們跟概念和理論知識有著密切的聯系：在中學化學中，通常把教學內容分為概念和化學理論、元素與化合物（包括有機化合物）、化學實驗、化學計算和化學用語幾部分。學習化學概念、化學理論、元素與化合物知識、化學實驗和化學計算時，都要用到元素符號和化學式；而化學符號總是跟一定的化學概念、化學理論聯系著。

科學理論一般含有下列組成部分：（1）支撐和指導這種理論的科學觀念（常常是隱含的，并不明確說明）；（2）由核心概念及其拓展概念、輔助概念、次要概念等組成的概念系統；（3）運用概念進行推理形成的命題、假說、規律系統；（4）基本科學事實，以及描述和解釋有關事實、進行理論思維的工具——語言符號系統（觀察與實驗語言、理論語言）。每一個理論都有它特定的語言符號（不排除跟相近理論共用某些語言符號）。例如，物質組成理論有元素概念和元素符號等；原子-分子理論有原子、分子概念以及化學式等；化學鍵理論有價鍵式（電子式、結構式）等；空間結構理論有構型式、構象式等；分子軌道理論有軌道符號、軌道表示式等等。至于化學實驗和化學計算，因為它們跟物質及其化學變化有關，當然少不了有關的概念和語言、符號的支持。

4 從教學論角度再認識化學語言

掌握化學符號語言是學好化學的重要條件。為此，需要遵從有關的規律，首先是語言學習的一般規律；其次，還要注意化學語言學習的特殊性。

4.1 語言學習的一般規律

語言教學論總結了語言學習的一般規律[11]，主要是：

（1）語言能力是個體在與他人交往時運用語言工具順利進行信息傳遞的一種心理條件，是在言語的生理素質基礎上，通過交往活動或接受系統的教育而習得和逐步發展起來的，包括聽、說、讀、寫等方面。

（2）語言學習是在言語活動中實現的。語言學習過程包括對一系列聲音或符號及其約定俗成意義的識別、再認和重現，對語法規則的理解，以及對使用語言所必需的動作技能（如發音、書寫等）的掌握。

（3）語言學習是由簡單到復雜，由模仿到理解的過程。

（4）語言學習必須多聽，多看，多讀，多寫，多用等等。

4.2 化學語言學習的特殊性

化學語言的特殊性決定了化學語言學習的特殊性?；瘜W語言的特殊性主要是：

（1）化學語言跟物質的組成、結構和化學反應等緊密地聯系在一起，能表達化學學科中的各種事物、動作、思想和狀態，進行有關的觀念交流，跟化學思維有密切的聯系。

（2）化學符號表征以對物質進行化學操作、形成有關表象為基礎，以對宏觀化學與微觀化學的了解為基礎；化學符號表征是概括、提升、融合宏觀認識與微觀認識的重要環節；化學符號表征蘊含著宏觀化學表征與微觀化學表征兩個重要方面；化學符號表征是聯系宏觀認識與微觀認識的紐帶。

（3）僅憑元素符號、化學式和化學方程式不能完成全部的化學認識交流活動。

（4）現行的國際通用的元素符號大多用拉丁字母表示，是以相應的拉丁文詞匯第一個字母為基礎構成的，不便于中國學生的記憶和學習，特別是集中記憶和學習。

（5）元素符號、化學式和化學方程式有一定的抽象性，使得一些中學生在化學符號的理解、轉換、構造、書面表達等方面存在一定的困難。但是它們又有較強的具象性，難度并不大，經過努力絕大多數學生都是可以學好的。

4.3 化學語言教學的有效策略與方法

根據語言學習的一般規律、化學語言學習的特殊性以及化學語言教學的經驗，化學語言教學可采取下列有效策略與方法：

4.3.1 為學生學習化學語言奠定堅實的知識基礎

搞好物質組成、結構和化學反應的教學，從宏觀和微觀兩方面對物質的組成、結構和化學反應進行化學思維操作，使宏觀認識與微觀認識相結合，在此基礎上形成的有關表象和概念是學生學習化學語言的知識基礎和必要前提。不考慮學習化學語言的知識基礎，讓學生集中提前死記的做法是錯誤的。

4.3.2 為學生學習化學語言奠定有利的心理基礎

以元素符號為例：元素符號是初中學生最先接觸的化學符號。即使在初中，其數量也不算少，容易形成學習困難。對此，可以采取兩方面措施：

一是誘發學習化學符號的迫切心理。例如，先讓學生用漢字來寫二氧化碳、五氧化二磷等物質的名稱，用漢字來表示有關的化學反應過程，使他們感覺到不便、麻煩，再伺機介紹有關的元素符號和化學式，使他們體驗使用化學符號的方便等優點，形成學習化學符號的愿望和興趣。

4.3.3 引導學生掌握蘊涵，注重名實結合

所謂“名實結合”，一是指化學符號（名）與化學符號所承載、蘊含的宏觀意義和微觀意義等實質內容（實）結合；二是指名（稱）與化學式（實）聯系記憶。

著名化學教育家劉知新教授曾精辟地概括了“名實結合”、“名實互現”、“名實發展”等化學符號教學原則。他指出，要讓學生“把化學用語與化學事實或概念結合起來，形成正確的聯想”；“要盡量使具體物質、具體反應、化學概念和原理借助于化學用語來抽象概括，減少不必要的假借”；“要突出化學用語的意義，在學生初步掌握了化學用語之后又進而結合物質及其變化使之具體化、深刻化，達到運用于發展的目的”[12]。劉知新教授提出的這些原則我們應好好體會、回味。

4.3.4 引導學生總結、掌握有關規律

例如，化學式的讀寫規律（先讀后寫，后讀先寫）、化合價代數和規律（化學式中各元素正負化合價代數和為零）以及氧化物、堿、酸、鹽的化學式讀寫規律等等。

4.3.5 嚴格要求，遵守規范

不僅重視化學符號的教學，教師注意做好示范作用并嚴格要求學生遵守有關的讀說和書寫規范，而且注重全面地提高學生的化學語言能力。

4.3.6 抓好應用環節，為學生創造常用常練的機會

化學符號學習要抓好識、讀、寫、意（義理解）、練等環節，特別是應用環節。要結合有關事實、概念練習應用，通過經常的識、讀、寫、意、練，使學生增強聯想能力，加深理解和記憶，逐步達到熟練水平?；瘜W符號以外的化學語言也要多為學生創造常用常練的機會，例如，經常組織討論，布置一些論述題、簡述題，而不只是打鉤、畫線、選擇、填空等。

化學語言的教學看似簡單，實際上未必。它給我們提供了開展教學研究的空間，需要我們在教學實踐中不斷地研究、探索。

4.4 當前化學語言教學中需要注意的問題

目前的高中化學教學，往往只在高一新生剛入學時以及高中畢業復習時對化學語言有所重視，其余時間則“無暇顧及”。少數教師甚至認為化學語言教學是初中教師的事，這種認識對化學語言教學十分不利，要努力糾正。

在初中化學中，化學語言教學存在著下列需要重視的問題：（1）化學符號教學超標。以中考標準代替課程標準，甚至以“強化”為名隨意增加數量、提高教學要求。（2）化學符號教學亂序。一步到位，提前“達標”：要求學生提前強記中考可能涉及的元素符號、化學式和化學方程式。（3）不重視表達訓練，學生缺乏應用化學語言的機會。（4）化學符號教學失策。只強調結果，不講方法。一些教師往往以復習課模式代替新課模式。由于初中化學只在九年級開課，任教教師都要承擔初中化學復習迎接中考的任務，而高中化學教師不一定承擔復習迎考的任務，所以初中化學的“超標”、“亂序”和“失策”等情況比高中普遍和嚴重。

概括存在的問題，就是任性施教、粗暴施教。當然，這只是極端情況，不同教師的情況有所不同，也有不少教師能夠堅持正確的做法。

造成上述問題的原因主要有：

（1）對教學內容缺乏深入認識。一些教師主要是從升學考試角度“感覺”到化學語言很重要，是迫于升學考試需要來抓化學語言教學，對化學符號的本質和內外聯系缺乏深入認識，不是從化學學科特點和學生發展需要來抓化學符號教學。

（2）對教學規律缺乏深入理解。雖然在“化學教學論”課程或者化學教材教法培訓中學習過化學符號教學規律及教學方法等內容，但不求甚解，缺乏深入理解。

（3）對教學規律缺乏敬畏之心。出于功利之心，急于求成，浮躁任性，不屑于按照教學規律辦事，肆意違背教學規律。

（4）對學生缺乏愛心、耐心，對自己正確施教的能力缺乏信心。

追根尋源，造成上述現象的禍首是片面的“應試第一”思想和浮躁任性心理，跟目前的教師考核制度也有一定關聯。要解決上述問題，首先要有效地提高教師的教育教學思想水平和師德水平，還要重視提高對化學符號和化學語言的認識水平。

參考文獻：

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[12]百度百科和維基百科的有關條目.