摘 要：四重表征思維方式是一種契合化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)并能促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)理解的教與學(xué)的有效方式。高中生四重表征能力培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐中科學(xué)地、有規(guī)劃地實(shí)施培養(yǎng)過(guò)程。文章結(jié)合“少教多學(xué)”教學(xué)理念，提出高中生化學(xué)四重表征能力培養(yǎng)的有效途徑，為新課改下如何發(fā)展學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力、提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);四重表征;能力培養(yǎng)

一、 引言

化學(xué)是在分子、原子的水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的一門科學(xué)。新課程改革的實(shí)施對(duì)基礎(chǔ)教育的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式都提出了新的要求，強(qiáng)調(diào)教師的教學(xué)重心要從理論知識(shí)教授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。培養(yǎng)高中生的四重表征能力對(duì)于提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展起著尤為重要的作用。

二、 四重表征

1993年，蘇格蘭約翰斯頓提出學(xué)習(xí)者可從宏觀、微觀和符號(hào)三種表征水平上認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)。隨著科技的進(jìn)步，2009年，錢揚(yáng)義基于手持技術(shù)背景，將化學(xué)與計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等學(xué)科相結(jié)合，提出曲線表征，以此將原有的三重表征拓展四重表征。分別為：表示宏觀信息在個(gè)體大腦中呈現(xiàn)和記錄的方式的宏觀表征;從微觀粒子角度研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、性質(zhì)及其相互作用、反應(yīng)機(jī)理等信息的微觀表征;表示化學(xué)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)等符號(hào)在學(xué)習(xí)者大腦中的反映的符號(hào)表征;將化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化以坐標(biāo)曲線的形式在學(xué)習(xí)者頭腦中的反映的曲線表征。

三、 高中生化學(xué)四重表征能力培養(yǎng)的有效途徑

（一）提升教師專業(yè)素養(yǎng)，以“少教多學(xué)”理念引領(lǐng)能力培養(yǎng)過(guò)程

教師是教育的引領(lǐng)者，是教學(xué)的實(shí)踐者。其教學(xué)理念和思維方式會(huì)通過(guò)教學(xué)過(guò)程滲透到學(xué)生的日常學(xué)習(xí)中，從而影響學(xué)生的思維習(xí)慣和能力水平。教師應(yīng)注重強(qiáng)化自身四重表征意識(shí)和轉(zhuǎn)化能力，在課堂教學(xué)過(guò)程中呈現(xiàn)可觀察的、可想象的、規(guī)范符號(hào)化的、圖形化和定量化的化學(xué)知識(shí)表征形式，不斷加強(qiáng)自身專業(yè)素養(yǎng)。

此外，教師應(yīng)在正確的教育理念引領(lǐng)下，科學(xué)化合理化地設(shè)計(jì)教學(xué)、藝術(shù)化地構(gòu)建課堂，以堅(jiān)實(shí)的教學(xué)實(shí)踐展現(xiàn)專業(yè)智慧。提倡教師以“少教多學(xué)”教學(xué)理念引領(lǐng)四重表征能力培養(yǎng)過(guò)程?！吧俳獭敝附處熗ㄟ^(guò)精選教學(xué)內(nèi)容、精編教學(xué)流程、精設(shè)教學(xué)環(huán)節(jié)等，將學(xué)生自主思考的時(shí)間延長(zhǎng)，在有限的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大效益的教。“多學(xué)”指學(xué)生在教學(xué)環(huán)境中以課堂主體的身份進(jìn)行主動(dòng)、深入的學(xué)習(xí)。教師要切合實(shí)際，在充分把握知識(shí)、學(xué)情、考情的前提下，精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案，以教師的“多思少教”促成學(xué)生的“多思多學(xué)”，讓學(xué)生在思考、探究、合作的過(guò)程中自主汲取知識(shí)，獲得能力素養(yǎng)層面的發(fā)展。同時(shí)要通過(guò)課堂反饋、課后訪談、測(cè)驗(yàn)結(jié)果等不斷改進(jìn)教學(xué)。

（二）強(qiáng)化四重表征思維，提升四重表征能力及表征間轉(zhuǎn)換意識(shí)

學(xué)生只有在知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中領(lǐng)悟并習(xí)得了思維方法，才能做到對(duì)知識(shí)的自如遷移和靈活運(yùn)用。四重表征作為化學(xué)獨(dú)有的思維方式，可以幫助學(xué)生多角度、多維度地對(duì)知識(shí)進(jìn)行多重感知，深化對(duì)知識(shí)的理解。新知的學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)生建立四重表征意識(shí)，形成四重表征思維的重要階段。

教師可先結(jié)合舊知厘清四重表征的基本概念，之后逐步將表征思想融入新知學(xué)習(xí)中。在新授課時(shí)，要積極引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地運(yùn)用四重表征，做到將知識(shí)四重表征化。例如：可優(yōu)先呈現(xiàn)最易被接受的直觀、可視的宏觀信息，讓學(xué)生通過(guò)觀察、觸摸等方式直接感受物質(zhì)及其變化。之后啟發(fā)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，將宏觀與微觀相聯(lián)系，由感性認(rèn)知上升到理性思考，構(gòu)建微觀視角的物質(zhì)及其變化，并用規(guī)范化的符號(hào)語(yǔ)言進(jìn)行表述。最后從定性轉(zhuǎn)向定量，描繪或剖析相關(guān)圖像。以此不斷強(qiáng)化四重表征在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性和實(shí)效性，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成四重表征思維習(xí)慣，以逐漸形成自身的四重表征能力。此外，高考對(duì)學(xué)科關(guān)鍵能力的考查中涵蓋信息獲取與加工能力和證據(jù)識(shí)別與推理能力。平日中應(yīng)精選綜合性習(xí)題以鍛煉四重表征間轉(zhuǎn)換的意識(shí)和能力，培養(yǎng)學(xué)生以四重表征視角提煉題中有效信息及其表征方式，發(fā)掘試題考查方向，在表征間轉(zhuǎn)換以達(dá)到問(wèn)題的解決，進(jìn)一步提升四重表征轉(zhuǎn)換的意識(shí)和能力。

（三）規(guī)范符號(hào)表征，深化“數(shù)—形—物”定量研究意識(shí)

化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的種種思維活動(dòng)實(shí)質(zhì)上都是對(duì)賦有意義的化學(xué)符號(hào)和文字信息進(jìn)行加工的過(guò)程。無(wú)論在日常教學(xué)、試題講評(píng)、還是在作業(yè)批閱時(shí)，都應(yīng)密切關(guān)注學(xué)生的符號(hào)表征能力，注重培養(yǎng)學(xué)生讀懂符號(hào)語(yǔ)言和運(yùn)用符號(hào)語(yǔ)言進(jìn)行規(guī)范化表達(dá)觀點(diǎn)的能力。

曲線表征通過(guò)數(shù)形結(jié)合的方式，將復(fù)雜的信息涵蓋在圖像中，對(duì)學(xué)生的各項(xiàng)表征能力和表征間的轉(zhuǎn)換能力都是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)據(jù)信息、圖形信息、物質(zhì)變化信息貫穿聯(lián)結(jié)的“數(shù)—形—物”定量研究意識(shí)。在教學(xué)中，可結(jié)合手持技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線表征，讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，從宏觀角度觀察現(xiàn)象，從圖像化的數(shù)據(jù)剖析微觀反應(yīng)歷程;或以化學(xué)中的定量關(guān)系和具體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體設(shè)計(jì)曲線的繪制和分析環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行曲線表征。再者可直接將某一圖像作為研討內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生基于圖像中所含數(shù)據(jù)、曲線的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、變化趨勢(shì)、切線斜率等信息，推理分析反應(yīng)歷程，實(shí)現(xiàn)信息的整合與表征間轉(zhuǎn)化。

（四）結(jié)合圖式和模型，聯(lián)結(jié)四重表征，建構(gòu)整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

在階段性復(fù)習(xí)總結(jié)時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖式和模型對(duì)知識(shí)進(jìn)行整合和網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)，使知識(shí)更富組織性。如可選用概念圖辨析概念性知識(shí);韋恩邏輯圖整合存在并列、包含等邏輯關(guān)系的知識(shí);流程圖聯(lián)結(jié)物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化;思維導(dǎo)圖梳理元素化合物知識(shí)（如圖1）;模型表征原理性知識(shí)，并可建構(gòu)相應(yīng)解題思維程序模型（如圖2）。圖式和模型的運(yùn)用，使學(xué)生在對(duì)知識(shí)的自主梳理和網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)的過(guò)程中不斷地進(jìn)行著思維的發(fā)散和收斂，將有效地聯(lián)結(jié)起四重表征，進(jìn)一步提升學(xué)生的四重表征能力。

（五）強(qiáng)化新情境下四重表征的靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展

新課標(biāo)中指出：真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)。近年高考也趨向以真情境、新情境作為背景，對(duì)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)水平進(jìn)行考查。在實(shí)際教學(xué)中，可根據(jù)學(xué)生四重表征能力的發(fā)展水平，挑選來(lái)自生產(chǎn)生活實(shí)際、當(dāng)代化工技術(shù)、最新科研成果、化學(xué)史等相關(guān)情境中的關(guān)聯(lián)知識(shí)作為教學(xué)輔助資料，進(jìn)行四重表征的應(yīng)用訓(xùn)練。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別題目中有效信息的呈現(xiàn)形式，組織生生交流、小組互動(dòng)、師生討論、學(xué)生代表示范等教學(xué)環(huán)節(jié)，將四重表征的思維過(guò)程顯性化，學(xué)生通過(guò)推理宏觀現(xiàn)象產(chǎn)生的微觀本質(zhì)原因，聯(lián)結(jié)定性與定量信息，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的符號(hào)表達(dá)，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)能力到進(jìn)階能力的提升。同時(shí)，可創(chuàng)設(shè)相似、相異情境進(jìn)行對(duì)比辨析，讓學(xué)生在知識(shí)的遷移中升華對(duì)四重表征的理解與運(yùn)用，學(xué)生通過(guò)總結(jié)思維過(guò)程，構(gòu)建解決此類問(wèn)題的認(rèn)知角度和思維模式，最終實(shí)現(xiàn)陌生情境下復(fù)雜問(wèn)題的解決，實(shí)現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展。在此以一個(gè)有關(guān)氧化還原反應(yīng)的情境練習(xí)題為例。

本題選取化工原料硫酸亞鐵，對(duì)其受熱分解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了定量與定性探究。需要學(xué)生提取并整合圖像信息和文字信息，計(jì)算并推理反應(yīng)物和產(chǎn)物的組成。而在進(jìn)行第（3）題符號(hào)表達(dá)時(shí)又會(huì)發(fā)現(xiàn)僅有第（2）題推理出的產(chǎn)物無(wú)法配平方程式，進(jìn)而繼續(xù)引發(fā)思考。

四、 結(jié)語(yǔ)

高中生化學(xué)四重表征能力的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要教師在確保學(xué)生主體地位的同時(shí)，將用四重表征視角看化學(xué)的思維方式深入到每節(jié)課中，內(nèi)化到學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)科思維中。只有學(xué)生真正掌握了學(xué)科思維方式，才能提升學(xué)科關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)，而這種思維方式，也將引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)不斷變化發(fā)展的各種情境。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏征農(nóng)，陳至立.辭海（第六版）[M].上海：上海辭書(shū)出版社，2009：161.

[2]Johnstone A H. The development of chemistry teaching： A changing response to changing demand[J]. Journal of Chemical Education，1993，70（9）：701.

[3]林建芬，盛曉婧，錢揚(yáng)義.化學(xué)“四重表征”教學(xué)模式的理論建構(gòu)與實(shí)踐研究：從15年數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究的回顧談起[J].化學(xué)教育，2015，36（7）：1-6.

作者簡(jiǎn)介：張繼方，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市，呼倫貝爾市海拉爾區(qū)第三中學(xué)。