葉靜怡

摘要：對國內(nèi)18篇關(guān)于中學(xué)化學(xué)符號教學(xué)的文獻的研究內(nèi)容進行分類分析。研究表明，化學(xué)符號在化學(xué)教學(xué)中有多種教學(xué)功能，但學(xué)生在化學(xué)符號學(xué)習(xí)中卻存在問題。研究者試圖應(yīng)用各種媒介、素材及認(rèn)知理論幫助學(xué)生進行化學(xué)符號學(xué)習(xí)。但目前這些研究還存在較多問題并未被關(guān)注，筆者提出了一些未來的研究建議。

關(guān)鍵詞：化學(xué)符號；化學(xué)教學(xué)；三重表征；文獻綜述

文章編號：1005–6629（2015）6–0014–04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

化學(xué)知識的表征分三種水平，即宏觀水平（macro level）、微觀水平（micro level）、符號水平（symbolic level）?；瘜W(xué)學(xué)科的符號表征以化學(xué)符號體現(xiàn)，它是為解決化學(xué)認(rèn)識成果的存在形式和描述化學(xué)的對象而建立的，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)重要的、有效的思維工具和認(rèn)識工具，也是化學(xué)認(rèn)識成果交流和傳播的工具。化學(xué)符號一直是初中化學(xué)啟蒙學(xué)習(xí)的分化點，問題長期存在有待突破，受到不少研究者關(guān)注。

1 化學(xué)符號的基本含義及分類

化學(xué)符號，也常稱為“化學(xué)用語”。化學(xué)符號是代表物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和變化的一系列符號或圖式。從表達方式上分，主要有兩類。一類是字母型符號，如化學(xué)式、化學(xué)方程式。另一類是構(gòu)象型符號（圖式），如原子結(jié)構(gòu)示意圖、結(jié)構(gòu)式、晶體模型、儀器或?qū)嶒灢僮魇疽鈭D就屬于此類。從功能上分，有表示元素（原子或離子）的符號或圖示、表示物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的式子以及物質(zhì)變化的式子三大類[1，2]。

2 中學(xué)化學(xué)符號教學(xué)研究的現(xiàn)狀分析

以“化學(xué)符號”作為題名關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)搜索，搜索得到相關(guān)論文共27篇。以“化學(xué)用語”作為題名關(guān)鍵詞在中國期刊網(wǎng)搜索，搜索得到相關(guān)論文共243篇。絕大部分是未作任何理論及實證教學(xué)研究的經(jīng)驗性文章，如介紹“利用背誦口訣記物質(zhì)化學(xué)式”或“利用象形方式記憶元素符號”等類型的教學(xué)經(jīng)驗。本文關(guān)注對“化學(xué)符號”或“化學(xué)用語”教學(xué)方面實質(zhì)性的研究，因此，先對此類文章根據(jù)其發(fā)表的時間、研究的內(nèi)容、發(fā)表的期刊等作了一定的篩選。

2.1 研究學(xué)段的分布

以初中學(xué)段的化學(xué)符號教學(xué)為主題的文獻有12篇，以高中學(xué)段的化學(xué)符號教學(xué)為主題的文獻有6篇。由于有1篇是介紹海峽兩岸中學(xué)化學(xué)基本概念與化學(xué)用語的區(qū)別的，與本研究主題相關(guān)度較低，將其排除，因此納入研究的文獻共18篇。在研究學(xué)段的分布上，初中的化學(xué)符號教學(xué)研究更多。分析原因有以下兩點：

（1）初中是化學(xué)符號的啟蒙學(xué)習(xí)期，起著構(gòu)建基本化學(xué)符號工具、建立基本化學(xué)符號表征網(wǎng)絡(luò)的作用。初中化學(xué)符號學(xué)得好不好，直接影響到學(xué)生后期化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，問題解決能力、思維能力的培養(yǎng)等等。因此，初中階段的符號教學(xué)受到研究者更多的關(guān)注。

（2）初中的化學(xué)符號相對高中的數(shù)量比較少，問題比較集中，研究的難度比較好控制；高中比初中學(xué)段新增了離子結(jié)構(gòu)示意圖、電子式、電子排布式、結(jié)構(gòu)簡式、熱化學(xué)方程式、離子方程式、電極反應(yīng)式等化學(xué)符號，涉及的化學(xué)問題陡增，研究難度大增，也可能是高中關(guān)于化學(xué)符號的研究較少的原因。

2.2 研究內(nèi)容的分類

根據(jù)研究文獻的內(nèi)容，可對其分成三大類：（1）教學(xué)功能應(yīng)用類，研究化學(xué)符號作為一種表征方式對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的作用；（2）學(xué)習(xí)情況調(diào)查類，了解初高中學(xué)生對“化學(xué)符號”掌握、理解及應(yīng)用的情況；（3）教學(xué)策略研究類，研究實際教學(xué)中，教師如何讓學(xué)生更容易地掌握、理解及應(yīng)用化學(xué)符號。

2.2.1 化學(xué)符號教學(xué)功能應(yīng)用類

研究主題為化學(xué)符號教學(xué)功能應(yīng)用的文獻有2篇。付勇（2007）[3]首先從理論上探討化學(xué)符號在化學(xué)問題解決中的問題表征階段、選擇問題解決策略階段中的作用，然后以初、高中生為研究對象，通過問卷測試法和作業(yè)分析法，發(fā)現(xiàn)化學(xué)符號表征是中學(xué)生常用的化學(xué)問題表征形式之一，有助于學(xué)生更加有效地解決化學(xué)問題。李曉等（2013）[4]認(rèn)為化學(xué)用語類符號能幫助學(xué)生掌握物質(zhì)組成的相關(guān)信息，建構(gòu)相關(guān)概念與原理，促進化學(xué)思維能力的提高；化學(xué)模型類符號與化學(xué)問題的交互作用促進了學(xué)生包括空間思維能力、問題解決能力和邏輯能力等科學(xué)思維能力的全面提高。換言之，從化學(xué)用語類的化學(xué)符號的角度而言，最主要的教學(xué)功能是幫助學(xué)生理解概念與原理，構(gòu)建化學(xué)思維方式，以達到解決化學(xué)問題的目的。

2.2.2 化學(xué)符號學(xué)習(xí)情況調(diào)查類

研究主題為化學(xué)符號學(xué)習(xí)情況調(diào)查的文獻有6篇，其中2篇期刊論文分別與2篇研究生學(xué)位論文的作者為同一人（或為第二作者），內(nèi)容相近。學(xué)習(xí)情況的調(diào)查包括兩種類型：一是學(xué)生對化學(xué)符號學(xué)習(xí)的觀念與認(rèn)識，二是學(xué)生對化學(xué)符號的掌握程度的調(diào)查。初中生與高中生的調(diào)查結(jié)果非常接近：

（1）多數(shù)學(xué)生覺得化學(xué)符號學(xué)習(xí)難度大。具體原因為：一是符號多，元素符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式和電離方程式，對于某些學(xué)生來說，就是一堆英文加數(shù)字，多而雜；二是難記憶，部分學(xué)生不記得化合價、原子團、化學(xué)式、化學(xué)方程式，就無從書寫；三是缺方法，還有學(xué)生對化學(xué)符號停留在死記硬背的水平，不會運用交叉法、最小公倍數(shù)法書寫化學(xué)式或者是觀察法配平等；四是缺乏興趣，不知化學(xué)符號為何而來，也不管它們?yōu)楹味鴮懀匀痪蜔o法正確書寫、理解，更別說應(yīng)用了[5]。

（2）多數(shù)學(xué)生在化學(xué)符號識記書寫方面表現(xiàn)較好，但在內(nèi)涵理解方面表現(xiàn)參差不齊，思維運用方面整體較差。簡單、常見的化學(xué)符號如“CO2”、“H2O”多數(shù)學(xué)生能寫出來，但涉及將化學(xué)式、化學(xué)方程式這些符號與宏觀物質(zhì)、現(xiàn)象或者微觀反應(yīng)的過程實質(zhì)進行聯(lián)系時，學(xué)生表現(xiàn)差異較大，化學(xué)成績好的學(xué)生，對化學(xué)符號的宏觀、微觀的意義理解透徹，但成績不良的學(xué)生只停留在識記符號層面[6，7，8]。

（3）學(xué)困生、學(xué)中生、學(xué)優(yōu)生之間的化學(xué)符號學(xué)習(xí)水平差異顯著。原因主要來自學(xué)生和教師兩個方面，包括學(xué)生的識記策略不同、“三重表征”能力不同、構(gòu)建的化學(xué)符號知識體系層級不同、教材的銜接以及教師的教學(xué)技能因素等[9，10]。學(xué)優(yōu)生間化學(xué)符號的掌握程度差異不大，隨著學(xué)業(yè)水平的降低，個體差異增大。女生的化學(xué)符號學(xué)習(xí)水平優(yōu)于男生，尤其是符號的應(yīng)用水平，男女生有明顯的差異[11～13]。

（4）初中生以直觀思維為主，邏輯性不明顯，學(xué)習(xí)抽象的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、繁瑣的化學(xué)用語時還是存在著很大困難。大部分學(xué)生認(rèn)為不論是哪種粒子，都是實心或空心的圓圈或球體，靠單線連接或緊密堆積方式組合在一起，這是受教材或者是教師講授時所使用的“模型”的影響所致。不少學(xué)生看到“H2O”中有“H2”，就會認(rèn)為水中含有氫氣，主要是由于學(xué)生對化學(xué)符號的理解流于書面的符號寫法，而忽略符號的實際意義。

2.2.3 化學(xué)符號教學(xué)策略研究類

化學(xué)符號教學(xué)策略研究類文獻共有10篇，主要分為以下幾類：

（1）運用各種媒介幫助化學(xué)符號的理解和記憶。一是使用圖示法，配合圖形及化學(xué)符號呈現(xiàn)的圖示，建立化學(xué)符號與相關(guān)化學(xué)知識的聯(lián)系，促進對化學(xué)原理的理解。例如，通過在集氣瓶中畫出各種分子的模型結(jié)合原子結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）或者文字描述，幫助學(xué)生建立元素概念，理解元素、化學(xué)式的意義以及化學(xué)式周圍數(shù)字表示的意義，用原子、離子結(jié)構(gòu)示意圖以及文字的敘述來幫助理解離子的概念及形成過程，用在溶液中畫出各種離子及其反應(yīng)前后的離子種類的變化圖（圖2）來幫助理解化學(xué)反應(yīng)的微觀實質(zhì)并寫出離子方程式等[14]。

二是化學(xué)撲克牌法，在化學(xué)撲克上印有各種物質(zhì)的名稱、化學(xué)符號以及物質(zhì)的介紹及圖片。游戲規(guī)則多樣，可以由一個學(xué)生出牌，另一個學(xué)生說出牌中物質(zhì)的化學(xué)式以及物質(zhì)分類；也可以讓一個學(xué)生出牌后，另一個學(xué)生嘗試出一種能與其反應(yīng)的物質(zhì)的牌，而第三個學(xué)生可以出該反應(yīng)的反應(yīng)物，最快用完牌方勝利。學(xué)生在游戲過程中，一來可以通過撲克牌上面的信息熟悉化學(xué)式的書寫，而且通過物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的游戲便能使學(xué)生熟悉化學(xué)反應(yīng)方程式?；瘜W(xué)撲克牌的游戲方式滲透“寓學(xué)于樂”的教育理念的同時，有助于學(xué)生建構(gòu)化學(xué)分類觀，理解化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，為解決初三、高中的化學(xué)用語難題提供新的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方法[15，16]。

媒體的優(yōu)勢在于能形象地反映抽象的化學(xué)符號意義，有助于學(xué)生對各種化學(xué)符號的理解的同時為化學(xué)符號的識記提供了一條新的途徑，比起反復(fù)的死記硬背，形象的圖示、豐富的圖片等信息及有趣的游戲更容易被學(xué)生所接受。

（2）巧用基于新課程背景編制的教材、試題來幫助化學(xué)符號的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。教材中化學(xué)符號的知識是分散出現(xiàn)的，而且是由易及難的，因此，在最初教授化學(xué)符號知識的時候，應(yīng)該讓學(xué)生對化學(xué)符號里面每個符號的宏觀意義及微觀意義都逐一認(rèn)識，且要“低要求”，逐步培養(yǎng)學(xué)生的興趣，并且善用教材中各表格資源，將各種化學(xué)符號的意義進行歸納整理[17]。中考、高考中都有不少化學(xué)符號的相關(guān)考題，從考試情況中發(fā)現(xiàn)，即使是高中學(xué)生的化學(xué)用語的使用情況都并不理想，利用一些中考、高考試題，引導(dǎo)學(xué)生全面理解化學(xué)用語的含義，培養(yǎng)學(xué)生的類比、創(chuàng)新、信息提取、科學(xué)探究等高級的化學(xué)符號的理解與應(yīng)用能力[18～20]。

（3）運用認(rèn)知理論進行化學(xué)符號教學(xué)的研究。王招弟（2011）、劉霞（2012）應(yīng)用原型范疇理論，將符號學(xué)習(xí)過程分為三個階段：原型學(xué)習(xí)階段，此階段是先將某一實物的化學(xué)符號（即之后賴以模仿學(xué)習(xí)的“原型”）學(xué)習(xí)好；原型啟發(fā)下的非原型學(xué)習(xí)階段，此階段是要求學(xué)生根據(jù)第一階段學(xué)習(xí)的原型來模仿學(xué)習(xí)新的化學(xué)符號；概念鞏固階段，在這個學(xué)習(xí)階段，要求學(xué)生不但對化學(xué)符號達到“會讀、會寫”，也要達到“會用”的程度。根據(jù)這些理論的指導(dǎo)，研究者根據(jù)不同的化學(xué)符號學(xué)習(xí)階段以“元素符號”、“化學(xué)式”為課題進行教學(xué)設(shè)計并教學(xué)，發(fā)現(xiàn)原型范疇認(rèn)知策略能幫助學(xué)生分階段學(xué)習(xí)化學(xué)符號，能提高學(xué)習(xí)效率與效果[21，22]。遲少輝（2011）以九年級學(xué)生為研究對象，將初中化學(xué)符號學(xué)習(xí)具體分為元素符號識記，化學(xué)式、微粒符號表征，化學(xué)式計量，化學(xué)方程式五個階段，根據(jù)每個階段的目標(biāo)要求編制測驗，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的具體問題，探查學(xué)優(yōu)生、學(xué)困生的認(rèn)知差異，然后在教學(xué)后對照測驗反映的問題進行合理干預(yù)，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后學(xué)生尤其是學(xué)困生的化學(xué)符號掌握情況有改善[23]。這些研究者，或是以認(rèn)知理論，或是以化學(xué)符號的知識本身將化學(xué)符號的學(xué)習(xí)分為不同的階段，然后針對不同的階段進行教學(xué)策略設(shè)計、實施，都取得較好的教學(xué)效果。

3 研究的結(jié)論與啟示

3.1 研究結(jié)論

本研究的主要結(jié)論有三：一是化學(xué)符號是化學(xué)教學(xué)中認(rèn)識、思維和交流的工具，對概念的認(rèn)識、原理的理解及問題的解決起到重要作用。二是無論是高中還是初中學(xué)生，他們對化學(xué)符號的記憶、理解和運用都存在一定的問題，尤其是理解和應(yīng)用方面，不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生間表現(xiàn)參差不齊。三是運用各種有形的媒介、教材中的素材與試題整合以及認(rèn)知理論能幫助學(xué)生記憶、理解及運用化學(xué)符號。

3.2 進一步研究的展望

從對以上文獻分析，雖然這些研究對化學(xué)符號的學(xué)習(xí)情況調(diào)查的研究方法、課堂教學(xué)方面有一定的指導(dǎo)作用，但是也存在以下問題：

（1）化學(xué)符號是聯(lián)系宏觀、微觀表征的橋梁，但化學(xué)符號學(xué)習(xí)情況調(diào)查內(nèi)容中關(guān)于化學(xué)符號與宏觀、微觀間的轉(zhuǎn)換能力方面卻較少提及，如果能細化這些能力問題，調(diào)查的結(jié)果會對教學(xué)有更好的指導(dǎo)作用。

（2）教學(xué)資源及評價體系有待開發(fā)及完善。雖然已有的研究中，也有類似“化學(xué)撲克牌”等教學(xué)資源的開發(fā)，但是實際上還是停留在“記憶”的層面，“理解”和“應(yīng)用”層面的教學(xué)資源開發(fā)還有所欠缺，接下來的研究還需從挖掘其與宏觀、微觀表征之間的關(guān)系的角度出發(fā)來開發(fā)系列教學(xué)資源并進行合理的教學(xué)設(shè)計。

（3）認(rèn)知理論在化學(xué)符號教學(xué)研究中運用不足。雖然有一些研究者開始意識到認(rèn)知理論在化學(xué)符號學(xué)習(xí)中的重要性，也嘗試運用在教學(xué)上，但是應(yīng)用的方式較為單調(diào)，只是根據(jù)某個認(rèn)知理論將符號學(xué)習(xí)分階段，然后根據(jù)各階段反映的特點進行簡單的干預(yù)，對教學(xué)進行修正。但是，研究者并未根據(jù)認(rèn)知理論對學(xué)生是如何對“化學(xué)符號”這門符號語言在腦海中進行同化并使用的過程進行研究，可見，這樣對認(rèn)知理論與化學(xué)符號教學(xué)的結(jié)合遠遠不夠。我們更多地應(yīng)該從學(xué)生初學(xué)時就借助認(rèn)知理論找出學(xué)生化學(xué)符號相關(guān)的錯誤概念的成因，然后據(jù)此進行相應(yīng)的資源開發(fā)及教學(xué)設(shè)計從根本上改變錯誤概念，從“化學(xué)符號”的心理形成過程著手進行教學(xué)。

參考文獻：

[1][6][11]黃靜.初中生化學(xué)符號學(xué)習(xí)的調(diào)查及評測研究[D].上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[2]王祖浩.化學(xué)教育心理學(xué)[M].南寧：廣西教育出版社，2007：23～69.

[3]付勇.化學(xué)符號在中學(xué)生化學(xué)問題解決中的作用研究[D].揚州：揚州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

[4]李曉，王后雄，毛齊明.化學(xué)符號對化學(xué)思維能力發(fā)展的教學(xué)功能研究[J].化學(xué)教育，2013，（10）：36～38.

[5]劉仲鵬，莫尊理.高一化學(xué)用語教學(xué)的調(diào)查研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009，（11）：26～28.

[7][9]朱雪蓮.初中化學(xué)用語學(xué)習(xí)現(xiàn)狀調(diào)查及其教學(xué)策略研究[D].西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

[8][12]相利萍.高中生化學(xué)符號學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的探查[D].揚州：揚州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[10]黃靜，王祖浩.初中生化學(xué)符號學(xué)習(xí)能力的差異研究[J].化學(xué)教育，2012，（10）：54～58.

[13]呂琳，相利萍，吳星.高中生化學(xué)符號學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的探查[J].化學(xué)教育，2013，（8）：50～52.

[14]魏列斌.圖示法在化學(xué)用語教學(xué)中的作用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（6）：34～36.

[15]林建芬等.利用“翻翻樂”和“爭上游”游戲攻克初三化學(xué)用語難題[J].化學(xué)教育，2013，（9）：48～52.

[16]刁鈺華，錢揚義.在游戲中輕松突破高一化學(xué)用語[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2010，（1～2）：37～38.

[17]顧弘.對滬教版新教材“化學(xué)用語”教學(xué)策略的思考[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（1）：42～44.

[18]宋文評.體現(xiàn)新課程特點的中考化學(xué)用語試題歸類例析[J].化學(xué)教學(xué)，2008，（8）：56～58.

[19]王繼良.從高考試題看“化學(xué)用語”教學(xué)[J].化學(xué)教學(xué)，2010，（1）：61～63.

[20]肖紅梅.對新課程背景下初中化學(xué)用語教學(xué)的思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2008，（10）：19～21.

[21]劉霞.原型范疇理論在九年級化學(xué)化學(xué)符號教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[22]王招弟.九年級學(xué)生化學(xué)符號學(xué)習(xí)過程研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[23]遲少輝.化學(xué)符號認(rèn)知規(guī)律的微觀研究[D].上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.