基于三重表征的《離子鍵》教學設計

摘 要：三重表征作為化學教育的重要理論，是學生提升化學素養的手段之一。離子鍵作為高中化學知識的重要組成部分，在教學設計時，將宏觀表征、微觀表征、符號表征三種表征的合理轉化，作為學生掌握離子鍵本質、內涵、表達方式的重要手段，完成教學目標的同時，也為學生學習化學提供新的思路和方法。

關鍵詞：三重表征；離子鍵；思路和方法

一、 教學設計背景

（一） 三重表征理論背景及意義

《美國國家科學教育標準》認為化學學習有三大領域：可觀察現象的宏觀世界；分子、原子和亞原子微粒構成的微觀世界；化學式、方程式和符號等構成的符號與數學世界。這便是化學學習上的三重表征：宏觀表征、微觀表征、符號表征。

離子鍵是化學鍵的一種，它是人為定義的化學知識，屬于化學中的基本概念范疇。

化學是基于微觀層面研究的一門學科，但卻以宏觀的外延展示給世人。離子鍵作為化學鍵的一種，它涉及宏觀現象與微觀解釋、化學符號的學習及使用，教學過程中要注重學生想象力的培養、思維能力的提升。但從實際教學效果來看，離子鍵、共價鍵的概念學生接受難度較大，為了應對考試，教師經常會編制一些口訣或讓學生強記規律，達不到提升學生化學素養的效果。

因此，化學的學習必然要從宏觀、微觀和符號這三面共同感知。三重表征掌握的程度決定了學生化學學習的深度和廣度。2017版普通高中化學課程標準中提到具體課程目標時也指出：能辨識物質的形態及變化的宏觀現象；能運用符號表征物質及其變化；能根據物質的微觀結構預測物質在特定條件下可能具有的性質和發生的變化，并能解釋其原因。如果學生能夠做到看到宏觀物質，就能用腦海中的化學微觀表征來分析解釋，并用化學語言即化學符號表示出來；學生看到化學符號，就能聯想到符號背后的微觀表征和宏觀表征。那么，從思維能力和邏輯關系培養方面，化學的教學目標就達成了。

但是三重表征之間的邏輯切換不是自發形成的，需要教師在教學設計中強化三重表征的意識。

（二） 學生學習背景

關于離子鍵的鋪墊內容，學生已經涉獵。初中已經學習了原子結構、原子核外電子排布、8電子穩定結構等內容。在高一氧化還原反應本質教學中，也已經從微觀角度認識到，化學反應時、穩定化合物的生成過程中會有電子轉移。在后續的學習中，離子鍵知識還會在離子晶體、晶格能、化學反應能量變化中涉及。為了讓學生的學習能進階式發展，教學設計如何處理學生學習的重點難點十分重要。

為了促進離子鍵概念的理解，在教學設計中引入三重表征，幫助學生找到三重表征之間的聯系，并且幫助學生完成三重表征的建構。從教師的角度來講，需在教學設計時合理化呈現三重表征的外部表征；從學生的角度而言，化學的宏觀知識、微觀知識和符號表示要在自己腦中加工并呈現出來，才能實現自己三重表征的建構。

（三） 教學內容結構設計

離子鍵作為化學鍵教學單元的第一課時，將它的概念、內涵、本質、表達方式串聯在一起，能形成一堂內容翔實、邏輯清晰的課，因此在第一課時教學中只選擇離子鍵作為教學內容。離子鍵的教學目標分為以下幾個部分：（1）離子鍵的概念；（2）離子鍵的實質與形成過程；（3）離子化合物的定義；（4）用電子式表示離子鍵與離子化合物。教學目標的實現要體現以下的知識方法：（1）用教學邏輯啟發學生理解離子鍵概念，建立宏觀表征和微觀表征間的對應關系；（2）用離子鍵的微觀形成過程，說明鍵是一種力的作用；（3）用電子式鞏固離子鍵的概念。

（四） 基于三重表征的教學主線

離子鍵概念抽象，為了便于學生理解，離子鍵的教學應該從具體生活入手，捕捉化學信息，以此建立宏觀情境，大膽假設小心求證，引導學生從微觀分析解釋離子鍵的形成原因，歸納離子鍵、離子化合物的表達方式，最后達到會應用的目的。

教學主線為：

創設情境（宏觀現象）——提出離子鍵概念——分析離子鍵的形成原因（微觀角度）——歸納離子鍵的本質——正確的表達形式（化學符號即電子式）

二、 具體教學環節

環節1：NaCl晶體微粒之間存在作用力

設計意圖：由宏觀物質，聯想到微觀粒子，再確定微觀粒子之間必須要有作用力。單憑高一學生的生活經驗和知識基礎聯想到是非常困難的。

從NaCl晶體實物到乒乓球搭建，是引導學生形成宏觀性質從微觀角度尋找答案的情境模型。

環節2：NaCl晶體中微粒之間的作用力的成因、本質等

設計意圖：宏觀表征到微觀表征的轉換是重要的思維方法，需要大量的情境引導。因此設計第二個宏觀表征Na與Cl2實驗。引導學生由宏觀表征轉向微觀表征時，利用已有知識氧化還原反應分析，建立學生思考新渠道。

離子鍵的形成是本節課的難點。離子鍵的形成是因為化學反應中的最小微粒原子并不穩定，為達到穩定結構，通過得失電子形成電子穩定結構——離子，陰陽離子間的靜電作用（即離子鍵），讓Na+與Cl-大量聚集形成宏觀晶體。但是讓高一學生理解這一過程并不容易，所以采用了宏觀實驗引入，設置階梯性問題進行討論的方式，降低了難度，一步步推導，也可增加資料卡片，進一步確定Na+與Cl-之間存在離子鍵，且非常強烈。讓學生討論并總結離子鍵的成鍵要素，起到了深化理解和鞏固的作用。

環節3：離子鍵的表示方式——電子式

設計意圖：

新符號表征的出現會讓學生覺得學習負擔加重，但是從科學角度來說符號表征為了科學、規范地表示才出現的，教師必須在教學設計時讓學生意識到這一點，不能單純依靠機械訓練來使學生掌握。從已有知識原子結構示意圖出發，讓學生從情感上樂于接受，使學生明白符號表征代表的宏觀和微觀含義；要突出符號表征對宏觀表征、微觀表征的中介功能。

離子化合物電子式的書寫，學生容易眼高手低，錯誤率高，設置氯化鎂形成電子式書寫這一學生活動。先放手讓學生嘗試，歸納錯誤，讓學生判斷歸納。這也是尊重學生的認知規律，體現學生課堂主體地位。

環節4：小結

三、 教學后記

本節課的離子鍵教學設計中，有意識地將宏觀現象和微觀結構聯系起來，促進學生對化學概念的理解。宏觀表征是微觀表征的認識基礎，實驗、實物、圖片、動畫等是學生體現宏觀表征的最好手段，在這次教學中大量的使用。

化學學習是一項復雜的活動，為了將宏觀和微觀兩個世界聯系起來，要求學生具有較大的想象力。當大多數學生達不到時，就需要教師運用教學智慧和手段，比如說用乒乓球宏觀物體模擬微觀粒子這樣的形式，增強微觀世界的可視化，增強學生對微觀表征的理解。

在這節課中微觀表征即電子式的書寫是難點。微觀表征如果掌握不好，反而會阻滯化學學習，因此必須讓學生理解微觀表征的內涵，設計教學階梯。本次教學設計中，原子結構示意圖和電子式新舊兩種表征的對比，讓學生很好地理解微觀表征的內涵，從情感上和技巧上都利于接受。

三重表征是化學教育研究的理論基礎，指導著世界各地化學教師的教學和課程、軟件、教材編制者的工作。將宏觀表征、微觀表征、符號表征三種表征合理轉化，作為學生掌握離子鍵本質、內涵、表達方式的重要手段，完成教學目標的同時，也為學生學習化學提供新的思路和方法。

參考文獻：

[1]NATIONAL RESEARCH COUNCIL.National Science Education Standards[M].Washington，DC：National Academy Press，1996.

[2]黃婕.宏觀微觀符號三重表征的化學學習研究[D].濟南：山東師范大學，2005.

作者簡介：

王娟娟，江蘇省南京市，南京市第五高級中學。