（课程与教学论专业论文）九年级学生化学符号学习过程研究.pdf

摘要 化学符号是国际上统一规定的，用来表示化学物质组成、结构和 化学反应过程的科学符号。化学符号从微观层次上科学、简明地表达 了宏观物质及其变化规律，是化学科学的基本语言，是学习化学科学 知识的基础。从化学符号自身的特点出发，寻找系统的学习化学符号 的思路和方法，受到了广大教育者研究的关注与重视。 化学符号对学习化学的重要性是不言而喻的。学生在学习化学符 号的时候不仅仅要记住符号本身，还必须能够准确表达化学符号所代 表的意义，要建立宏观、微观、符号三者之间的链接。根据对刚入高 一年级学生化学符号学习的调查发现，许多学生在化学符号方面存在 问题，比如说对化学符号有关的概念不清，学习符号是以记忆性学习 为主，化学符号与化学概念、意义向脱节，化学思维能力差等等，导 致问题存在的原因是由于化学符号本身的繁琐复杂性造成的。 本文主要探讨了四个方面的问题：化学符号研究的现状；学生化 学符号学习的现状及其存在的问题；化学符号学习过程的理论模型； 化学符号学习过程的实证研究。 本研究借助符号学理论和“宏观一微观一符号”三重表征理论，结 合学生学习化学符号存在的问题，从化学符号本身的特点入手，提出 了化学符号的学习过程分成原型学习阶段、辨别学习阶段、符号学习 阶段等三个独立并有内在联系的阶段，并对三个阶段需要习得的知识 和要解决的问题作了详细的阐述。论文根据具体概念学习的一般过 程，阐述化学符号学习的一般原理。化学符号代表的具体存在的实物， 而且是从分子、原子层次表示了物质及其组成。因此，学生在学习化 学符号之前必须习得符号所表示的实物本身所具有的属性，且对符号 所表示的物质的属性达到辨别程度，最后给每种物质附加一顶“帽 子”，即符号，整个化学符号的学习过程就结束。 根据学生在化学符号学习中存在的问题，通过设计小组教学实验 验证了化学符号学习的过程，并得出了讲解物质的分解过程对学生化 学符号的意义习得具有很大的影响。 论文最后对本研究进行了总结，对本研究存在的问题进行了讨论 和展望，为以后的继续研究指明了方向。 本研究为化学符号的教学提供了一个新的视野，对于促进化学符 号的教学，促进学生对化学符号意义的理解，都有积极的理论与实践 价值。 关键词：化学符号、学习过程、学习阶段 i l a b s t r a c t c h e m i c a ls y m b o l si n t e r n a t i o n a l l yh a r m o n i z e d ，w h i c ha r ep r o v i d e d t oi n d i c a t et h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o n ，s t r u c t u r ea n dc h e m i c a lr e a c t i o n p r o c e s sa r es c i e n t i f i cs y m b o l s c h e m i c a ls y m b o l sf r o mt h em i c r o l e v e l s c i e n c e ，s u c c i n c t l ye x p r e s s e dt h ec h a n g i n go fm a c r o s c o p i cm a t t e r , a r et h e b a s i cl a n g u a g eo fc h e m i c a ls c i e n c ea n dt h es c i e n t i f i ck n o w l e d g ef o r l e a r n i n gc h e m i s t r y f r o mi t so w nc h a r a c t e r i s t i c so fc h e m i c a ls y m b o l s ，t o f i n ds y s t e m a t i ci d e a sa n dw a y st ol e a r nc h e m i c a ls y m b o l sa t t r a c tt h e m a j o r i t yo f e d u c a t o r s c o n c e ma n da t t e n t i o n t h ei m p o r t a n c ec h e m i c a ls y m b o l st ol e a r nc h e m i s t r yi ss e l f - e v i d e n t t h es t u d e n t sn o t o n l y n e e dt or e m e m b e rt h ec h e m i c a l s y m b o l s t h e m s e l v e s ，b u ta l s on e e dt ob ea b l et oa c c u r a t e l ye x p r e s st h em e a n i n go f c h e m i c a ls y m b o l s ，a n df i n a l l yt h e yc a nc r e a t et h em a c r o ，m i c r oa n d s y m b o l i cl i n kb e t w e e nt h et h r e e a c c o r d i n gt os u r v e yo nt h en e w l ys e n i o r o n es t u d e n t s c h e m i c a ls y m b o l s l e a r n i n gs t a t u s ，m a n ys t u d e n t sh a v e p r o b l e m si n c h e m i c a ls y m b o l s ，s u c ha sc h e m i c a ls y m b o l so fr e l a t i v e c o n c e p t s a r en o tc l e a r , l e a r n i n g s y m b o l si sm a i n l ym e m o r ys t u d y , c h e m i c a ls y m b o la n dc h e m i c a lc o n c e p td i s j o i n ，c h e m i c a lt h i n k i n ga b i l i t y i sp o o r , e t c a n dt h em a i nr e a s o ni st h ec o m p l e x i t ya n dc u m b e r s o m eo f c h e m i c a ls y m b o l si t s e l f t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h ef o u ra s p e c t s ：t h es t a t u sq u oo fc h e m i c a l i i i s y m b o l s ；t h es t u d e n t sl e a r n i n gs t a t u so fc h e m i c a ls y m b o l sa n dp r o b l e m s ； t h el e a r n i n gp r o c e s sm o d e lo fc h e m i c a ls y m b o l s ；e m p i r i c a lr e s e a r c ho n t h el e a r n i n gp r o c e s so fc h e m i c a ls y m b o l s 。 t h er e s e a r c hp r o p o s e dt h el e a r n i n gp r o c e s so fc h e m i c a ls y m b o l si n t o t h ep r o t o t y p es t a g eo fl e a m i n g ，d i s c r i m i n a t i o nl e a m i n gp h a s e ，t h es y m b o l l e a r n i n gs t a g e u n d e rt h eu s eo fs e m i o t i c t h e o r y ，t h e “m a c r o - m i c r o s y m b o l t h r e e f o l dr e p r e s e n t a t i o nt h e o r y ，s t u d e n t sl e a r n i n g p r o b l e m so fc h e m i c a ls y m b o l sa n di t so w nc h a r a c t e r i s t i c s t h et h r e e s t a g e sa r ei n d e p e n d e n ta n di n t r i n s i c a l l yl i n k e d a n dt h et h r e es t a g e so f k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n a n dt h en e e dt oa d d r e s st h e q u e s t i o n h a s e l a b o r a t e di nd e t a i l w eb e l i e v et h a tt h ec h e m i c a ls y m b o l sr e p r e s e n t st h e s p e c i f i ck i n de x i s t e d ，t h e nt h ep h y s i c a l n a t u r ei t s e l fh a st h ec h e m i c a l s y m b o l so fl e a m i n gb e f o r et h es t u d e n t sh a v el e a r n e d ，a c c o r d i n gt ot h e d i f f e r e n tn a t u r eo fd i f f e r e n tm a t e r i a l so nd i f f e r e n ts u b s t a n c e s ，e a c h s u b s t a n c ea d d e dt oaf i n a l “h a t ”，t h a ti ss y m b 0 1 a n dt h ec h e m i c a ls y m b o l o ft h el e a r n i n gp r o c e s si so v e r b a s e do ns t u d e n t s p r o b l e m se x i s t e di nl e a r n i n gc h e m i c a ls y m b o l s ， t h er e s e a r c hv e r i f yt h el e a r n i n gp r o c e s so fc h e m i c a ls y m b o l sf r o m d e s i g n i n gt e a mt e a c h i n ge x p e r i m e n t a l a n de x p l a i n i n gt h ed e c o m p o s i t i o n p r o c e s sh a sv e r yb i g e f f e c to nt h ea c q u i s i t i o nc h e m i c a ls y m b o l s m e a n i n g f i n a l l y , t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h er e s e a r c ha n dt h ep r o b l e m so ft h i s s t u d y , w h i c hp o i n t e d t h ed i r e c t i o no ff u t u r ec o n t i n u et os t u d y i v v 、 目录 摘要 a b s t r a c t l 绪论 1 1 课题提出 1 2 文献综述。 1 3 本课题研究的目的和意义 1 4 本课题研究的主要内容 2 本课题研究的理论基础 2 1 符号学理论。 2 2 “宏观微观符号”三重表征 3 化学符号 3 1 化学符号的概念 3 2 化学符号的构成和分类 3 3 化学符号的特点2 2 3 4 化学符号的学习功能2 4 3 5 化学符号的发展历史2 5 4 对化学符号学习现状的调查分析2 9 4 1 化学符号学习的调查2 9 4 2 化学符号学习过程中存在的问题3 6 4 3 化学符号学习的条件3 7 5 化学符号学习过程理论模型的构建4 2 5 1 化学符号学习过程4 2 5 2 元素符号学习过程的理论模型4 4 5 3 化学式学习过程的理论模型4 7 6 化学符号学习过程的教学研究5 0 6 1 实验设计5 0 6 2 实验过程5l 6 3 教学结果分析5 8 6 4 实验结论和教学建议5 9 7 总结与展望6 3 7 1 本文主要内容的总结6 3 7 2 研究的不足及展望6 3 参考文献6 4 附录1 调查问卷6 6 附录2 攻读硕士学位期间公开发表的论文6 7 致谢6 8 湖南师范大学学位论文原创性声明。6 9 九年级学生化学符号学习过程研究 1 绪论 1 1 课题提出 化学符号是化学这门学科中使用的独特的语言，是化学科学中最 基础和最重要组成部分。九年级作为化学学习的启蒙阶段，一开始就 要学习大量的化学符号及其他化学用语。如何使学生顺利地掌握基础 的化学符号和化学用语，是九年级教学中的重点，也是一个难点。能 够理解化学符号所代表的意义，正确书写化学符号和熟练地运用化学 符号进行思考和学习是九年级学生化学学习的基本要求，并且九年级 学生对化学符号的掌握程度也直接影响高中阶段化学符号的学习，以 及他们在社会中顺利地生活和工作。 符号表征是化学学习过程中的常见表征形式。符号表征学习指 学习单个符号或一组符号的意义，是奥苏泊尔区分有意义语言学习的 一种形式。表征是现代认知心理学的核心概念之一，它指信息在人脑 中记载和呈现的方式【1 1 。加涅的学习信息加工模型认为，当有机体对 外界信息进行加工时，这些信息以表征的形式在头脑中出现。表征是 客观事物在头脑中的反映，也是被加工的客体，同一客体，其表征方 式不同，对其加工也不同。如符号“h ”，在英文中和在化学中，它 的含义就有明显的差别。加涅认为心智技能是“人体运用符号或规则 与自然情境发生作用”。那么对符号进行正确的表征，从而进行正确 的加工就是学习化学符号的关键所在。 硕十学位论文 九年级教学实践表明，学生学习化学符号存在大量的问题，本课 题对高一第一学期学生有关化学符号学习情况的调研也表明，很多学 生在化学符号这一块学习中存在着大量的问题。例如：对于化学式 “h 2 0 ，还有一部人认为它是由水元素组成的，或者水是由两个氢 分子和一个氧原子构成的错误观点。大量关于化学符号记忆、化学符 号复习的研究论文也表明了在很多地方学生化学符号学习状况不好。 例如：上海普陀区梅陇二中老师杨金妹的化学方程式中“f 符号 的正确使用中谈到学生对正确使用“f 符号有一定的困难和模糊 不清，认为生成物中只要有气体产生，就都应该用“f ”符号表示出 来【2 1 。又如，张家川龙山镇四方附中老师刘雄雄在浅谈元素符号之 教学中说到大部分学生视化学符号及其他化学用语的学习为畏途， 称这是化学中的“外文”。 3 1 虽然在后面的化学学习中，通过不断的 复习和练习，有些进步，但是大部分都是通过死记硬背记住了符号。 学生能解决化学习题，但是没有从实质上掌握化学符号，也没有很好 的建立起化学符号与化学符号所代表的实物之间的联系，思维过程中 符号与实物难于联系，从而难于真正掌握化学科学的本质内容。学生 在化学学习中，上课好象都听懂了，一但将知识运用于新环境中，就 会无所适从，不知从何入手理解问题。教学中解决的办法是大量地进 行习题训练。现行九年级教材编写中，也将化学符号在很早的时候就 引入教材，例如现行义务教育课程标准实验教科书化学九年级上 册的第2 6 页“拉瓦锡又把汞表面上所生成的红色粉末收集起来， 九年级学生化学符号学习过稃研究 放在另一个较小的容器中再加强热，得到了汞和氧气( 化学符号为 0 2 ) ；第2 7 页“在这一反应中，红磷( 化学符号为p ) 与空气中的氧 气反应，生成一种叫做五氧化二磷( 化学符号为p 2 0 5 ) 的新物质 【4 1 。 将化学符号简单地表示一种物质的名称，让学生记住这些符号，而对 这些符号的意义和表达的实质不加解释。这就影响到了教师的教学设 计和教学理念，也将学生学习化学符号的方法引向了记忆式，不求掌 握实质的歧途。 有关化学符号教学的研究是一个较陈旧课题，化学符号教学的研 究论文很多，但这些研究论文大部分主要关注的是如何记忆、如何复 习来应付好考试，但是对学生符号学习过程的研究甚少，这也可能是 影响化学符号教学的一个重要因素吧。 建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一 定的情境中，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构 的方式而获得的。换句话说学习的质量是与学习者意义建构能力成正 比的，而不是与学习者重视教师思维过程能力的程度成正比的。知识 获得的多少取决于学习者根据自身经验去构建有关知识的意义的能 力，而不是取决于学生背诵或记忆教师传授知识的多少。在实际教学 过程中，教师在引领学生学习化学符号的时候，也可以发现凡是通过 死记硬背的方式来学习化学符号的学生，虽然成绩不差，但是最后不 会成为优秀学生，更谈不上在自然科学领域有所成就。 人们学习符号基本是在观察事物的特征，对事物达到辨别程度 硕十学何论文 后，再给予事物一个相应的统一的符号。与一般的符号学习相比较， 化学符号学习有着自身的特殊性。化学是在原子和分子层面研究物质 运动变化规律的科学，化学符号是从物质的微观层面表达物质微粒、 物质组成、物质结构及其变化的符号。化学符号的学习与其他符号学 习，有相同的过程，也有其本身所具有的特点。由于人们在以往的符 号学习过程中形成了符号学习的图式，而在化学符号的学习中，由于 观察不到微粒的原形，对符号所表达的物质无法辨识，因此化学符号 学习有着自身的特殊性。在学习化学符号的时候，并不是单单的学习 一个符号，而是要建立符号与对应事物的一一对应关系，并且进一步 建立其与其他事物的联系，从而进行借助符号来思维的活动，快速解 决学习过程中的问题。很多同学在学习九年级化学的过程中，开始兴 致是很高的，但是随着分子、原子及元素符号的学习，学生的学习态 度就开始了不同程度的分化。导致分化的原因是多方面的，处在这个 年龄阶段的学生对符号的理解不够，也缺乏对空间结构的想象能力， 从而化学符号和具体的宏观物质与微粒不能产生联系，学生找不到符 号对应的物质实体，化学符号纯粹是一个无意义的图形，可能是产生 困难的主要原因。比如在化学方程式中学习质量守恒定律，很多同学 在实际操作过程中就错误百出，质量守恒定律讨论的是“参加化学反 应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。”对于没有 参加反应的物质质量不能计算在内。如3 9 镁在3 9 氧气中充分燃烧， 许多同学就会认为生成的氧化镁的质量为6 9 。事实上，参加反应的 九年级学生化学符号学习过程研究 氧气只有2 9 ，还有1 9 的氧气没有参加反应，就不应该计算在内。对 于学生存在的错误，就是因为其对化学方程式所代表的具体过程没有 正确的表征，单纯死搬硬套原理。 化学学习过程中，很多情况下是用化学符号进行思维的。如果化 学符号掌握不好，在后续的学习中就会感到学习吃力、困难，或者无 法进行思维，无法进行交流，最后对化学学科不感兴趣，学不好化学。 因此化学符号的学习是化学知识的启蒙，又是化学学习的基础，关系 重大。“九年级学生化学符号学习过程研究”这一课题，希望能在前 人的基础上，深入学生之中，运用问卷调查和小组教学研究的形式， 探索学生化学符号学习的一般过程，以求指导化学符号的教学过程， 从而能够使学生在学习化学符号的过程中能够最好地构建知识，获得 对化学符号意义的理解，进而能够发展自己的思维能力，将基于实物 的思维活动上升到直接用符号来思维的层面，能够用符号来解释一般 物质的结构。 1 2 文献综述 1 2 1 化学符号教学研究现状分析 化学符号是初中化学的重要组成部分，同时它也是初中化学教学 的难点。有关化学符号的研究大致可以归纳以下四方面： 凭借教学中的现象分析，依据个人经验，凭个人反思而进行的总 结。例如：要求在教学过程中分散难点，减轻负担；白编口诀，激发 兴趣；形式多样，强化记忆；方法灵活，启迪思维5 1 。在学生记忆化 硕十学位论文 学符号方面，有教师提出了情景联想法、汉语拼音法、形意比较法、 相似比较法等记忆方法。 6 1 从教育心理学、教学理论出发阐述化学符号学习中存在的问题。 主要采取设计调查问卷找出学生在学习化学符号或者化学用语中存 在的问题，并提出相应的教学解决办法。如2 0 0 4 年，康晓燕对学生 化学符号意义建构的现状进行了调查，得出了学生对化学符号的学习 是孤立、片面的，属于记忆性学习水平，而非理解性学习水平；化学 概念理解不到位，化学符号与实际相脱节，宏观和微观不能用化学符 号相联系起来等结论。【7 1 又如2 0 0 8 年，罗秀玲老师通过对化学教师 和高一年级部分学生核心化学概念相异构象的比较研究，得出了教师 和学生整体回答的曲线大致平行，教师及学生在“宏观一微观 、“微 观一符号 表征转换方面存在问题，并提出了相应的解决对策【8 1 。 将一般的学习理论运用到化学符号教学中。化学符号教学研究的 较多的是“宏观一微观一符号”三重表征理论，如2 0 0 9 年，王海燕对 化学用语学习中的“宏观一微观一符号 三重表征研究，得出了学生的 三重表征思维方式是可以培养的；三重表征思维方式有助于化学用语 的教学等结论【9 1 。 化学符号的学习对提高学生问题解决能力，思维能力的促进作 用。如，2 0 0 6 年，付勇在化学符号在中学生问题解决中的作用研 究中，得出了完善的化学符号知识结构对成功解决化学问题有着非 常重要的意义。u o 九年级学生化学符号学习过程研究 1 2 2 现研究存在的问题和不足 通过以上的文献综述，可以发现对化学符号的研究很多，既有对 教学方法、学习方法的阐述，也有研究者用实验和调查的方法探究学 生学习化学符号中存在的问题，又有研究者用现有教学理论来研究化 学符号的学习。这些理论为指导中学化学符号的教学提供了理论基础 和宝贵经验。但是尽管关于化学符号的研究工作取得了多方面的成 果，对其的探究也不应该就此停止，因为这些研究存在着问题和不足 之处，主要集中在以下几个方面： ( 1 ) 经验式总结和借用一般学习理论占居的比重比较大。比如 很多教师对如何复习和记忆化学符号作了经验式的总结，这些都是教 师单纯从自己平时的课堂教学经验或是批改作业中发现的问题出发， 以为学生没有掌握好复习方法或者是记忆方法、学生学习兴趣低下或 者是本身对有关概念或者意义不理解造成的。也有教师将研究内容集 中在改善化学符号的教学策略，但是内容仅限于化学符号的读、写、 用三个方面。他们认为学生不能g 很z 好的掌握化学符号是因为教学不够 完善或者是复习不够充分，这些研究主要是一些教学经验的积累，并 没有什么理论基础 ( 2 ) 对化学符号的系统研究较少，采用的理论也过于单一。目 前国内对化学符号的研究采用的理论基本上是“宏观一微观一符号”三 重表征理论。大量实践也证明了此理论对研究化学符号或者是用语有 着举足轻重的作用，它符合学生学习化学符号的学习规律，但是化学 硕十学何论文 符号作为符号的一个类别，也同样符合一般符号的学习规律。 ( 3 ) 对化学符号的学习过程的研究基本上没有。学生的学习是 一个过程，如果了解了学生的学习过程，就能在具体的学习阶段采取 一有助于知识内化的影响，从而促进学生对符号的意义的建构。现有 的研究中虽然也有从“宏观一微观一符号 三方面对学生的化学符号学 习的内部活动过程进行了探讨，但是也主要是提出了学生三重表征转 化存在的问题，未作深入探讨。 在实际教学中教师只是观察学生情况和学生成绩，发现出了问 题，然后再调整自己的教学策略或者是加强复习，并不知道学生在学 习化学符号到底是哪方面哪个环节出现问题。 1 3 本课题研究的目的和意义 化学符号是概念性知识，更是化学学习和交流的思维基础。化学 符号是国际上统一规定的，用以表示物质组成，结构和变化规律的一 种特殊符号。化学是研究物质的性质、组成、结构和变化规律的一门 科学。化学符号的应用，使化学符号化。在实际学习工作中，传达化 学信息，也是应用化学符号，比如说一段文字，根据文字的内容所获 得的信息就可以用一个化学方程式来表达。化学符号，一方面它负载 化学信息，比如说一个元素符号，学习过化学的人就知道它代表了哪 些意义；另一方面它是传递化学的工具，一种物质，可以用化学式进 行表达，既可表示物质的名称，也可以表示物质的微观组成。所以化 学符号在化学学习中是知识性与工具性的统一体。中学生要学好化 九年级学生化学符号学习过稃研究 学，必须要学好化学符号。而九年级化学是化学学习的入门阶段，九 年级化学符号的学习好与否对整个化学学习生涯起到至关重要的作 用。九年级化学符号的掌握情况也影响后续阶段的学习及学生对化学 这门学科的兴趣。因此，中学教师也非常重视化学符号的教学，力求 使每个学生都达到会读、会写、会用的程度。 本研究通过对刚入高一年级学生化学符号的学习现状，查找学生 化学符号学习存在的问题，对问题进行深入分析，并运用符号学、心 理学等理论探讨化学符号学习的一般过程，再采用小组教学的形式， 对化学符号学习的一般过程进行实践研究分析，了解学生化学符号学 习的过程，找出学生符号学习中产生困难的真正原因，为化学符号的 学习和教学提供理论支撑。 1 4 本课题研究的主要内容 本课题所要研究的主要问题是：在对新入高一学生化学符号学习 现状了解的基础之上，查找出学生在学习化学符号过程中存在的问 题，并根据相关理论，探讨九年级学生化学符号学习的一般过程，希 望能够在每一学习阶段呈现正确的知识，是学生能够很好的掌握化学 符号。为了达到上述目的，我们依据学习心理理论、教学理论，着重 研究一下方面： ( 1 ) 通过设计调查问卷调查新入高一年级学生化学符号学习现状， 找出学生通过一年的学习，在化学符号这块存在的主要问题 ( 2 ) 运用相关理论，根据化学符号学习的实际情况，建立化学符号 硕十学位论文 学习的一般过程模型。 ( 3 ) 通过小组教学，并对教学效果进行测验分析，对九年级学生化 学符号的学习过程进行了解，完善化学符号学习的一般过程。 九年级学生化学符号学习过程研究 2 本课题研究的理论基础 2 1 符号学理论 符号学，是有关符号的科学，更准确的讲应该是研究符号的意指 作用的科学。意指作用，即除开符号自身，符号所能传达的意思。孤 立的考察符号，而不把其与指代对象、其他符号联系起来，是难于有 什么结果和意义的。【1 l 】 2 i 1 索绪尔二元关系符号理论 符号学是系统地研究语言符号和非语言符号的学问。符号即“人 们共同约定的用来指称一定对象的标志物 。 1 2 1 索绪尔二元关系符号 理论认为符号是能指和所指的统一体，能指是语言符号的“音响形 象，即符号可感知的物理形式，所指是指它所表达的概念或思想感 情，即所指的对象。符号的能指和所指，亦即形式和内容所构成的二 元关系。应用索绪尔的二元关系符号理论，我们能方便的解释一切符 号现象，分清楚什么是符号，什么不是符号。例如，禁止行人通行的 交通标志，这个交通标志是符号，它所指的是“禁止行人通行”。家 庭里用作照明的灯是实物，而不是符号，纸片上画的灯泡所表示的意 义就是所指。所以我们可以用下面的关系图来表示索绪尔的二元关系 符号理论： 符号对氛表征符号形体( 能指) 意指，符号解释( 所指) “能指和所指的概念和理论对研究化学符号学习过程的含义非 常重要。在化学符号中，能指可以对应化学符号中的多种符号，如元 硕十学何论文 素符号，化学式，化学方程式等等。而所指代表的是化学符号所能传 达的信息或所负载的信息。学习化学符号，不仅要学习它的“音响形 象”，也要学习它的含义。 2 1 2 符号和映像 符号是一种标记物，作为一种物，它是客观的，是能够作用于人 们的感观引起感觉并能够传达意义的东西。1 1 3 1 例如，禁止行人通行的 交通标志，当行人看到画有图形的交通标志牌时，立即在头脑中产生 了该图形引起的感觉，形成了一种思想上的图象，我们说该图形作用 于人的感观引起了感觉，产生了该图形的映象。由于该交通标志牌设 置在特定的场所例如，城市中的某个路口，这构成了该物的环境 背景，又由于已知的交通规则，于是在禁止行人通行的交通标志引起 感觉符号对象的同时，立即产生联想标志牌的图形是“禁止行人 通行 的意思。也就是说对符号产生的映像是符号与其意义建立连接 的中介。人们使用符号，特别是在科学中运用科学符号，将符号作为 事物的标记的同时也就赋予了它一定的含义。符号不等于符号的含 义，符号的含义又是借助于符号表达出来的，是以符号作为物质外壳 而存在、而显示的。从这点来说，符号不单单是代替另一物的某物， 而是具有含义的，含义是意识中的东西。符号通过它的含义与反映、 映象发生联系。人们利用符号或科学符号的实际过程，不是先规定符 号再赋予它含义，而是对特定含义的实物规定符号。 化学符号是化学客体的代替物，化学映像是化学客体在思维中的 九年级学生化学符号学习过稃研究 反映，即化学模型，化学思维模型是化学映像的一种具体形式。 1 4 化学符号和化学模型都是化学客体的替代物。不同的是化学符号和化 学客体之间没有相似性，但是化学模型与化学客体之间有很大的形似 性。化学模型就其特征而言实质上就是原型在头脑中的反应，是原型 在头脑中的映像。元素符号是化学家们约定的，仅仅是以字母符号代 表元素、指称元素。诚然，化学家们在实践和认识中感觉到需要用某 种记号表示化学元素，才想到用各种可能的记号去代表元素，最终选 择了化学元素的名称的首位字母或者第二位作为元素的符号。显然， 化学元素符号只能标记、指称相应的元素，它们与元素客体之间没有 相似关系，因而，不能作为化学元素的模型。元素符号就是元素符号， 而不是元素的模型。如甲烷的分子结构式为： i - i 卜c _ h l h 它是由基本符号( 化学元素符号) 和价键符号构成的化学结构符 号。作为一种符号，它是一种标记物，可以作用于人们的视觉器官引 起感觉的东西，人们一看到它，立即在头脑中引起感觉，产生了这个 图形的形象了。如果看到这个图形的是一个完全不懂化学的人，那么 他看到的仅仅是这样一个图形，并不知它为何物，更不知道它代表的 什么，又表示什么含义。但对于学过化学的人，这个图形其实还是甲 烷分子原形的某种映象：碳原子在中间，4 个氢原子在均匀地分布在 碳原子周围。因此我们在学习化学符号的过程中，首先在头脑里面要 硕十学位论文 知道符号所代表的实物的一些知识，我们在学习符号的时候，才能在 头脑中找到符号的映像，才能建立符号与实物之间的联系。但是在实 际中，我们发现虽然给学生呈现的知识一样，由于化学符号意义的多 样性，在学生头脑中的映像确有差别。正如亚里士多德在解释篇 中论述语言的一样：“由嗓子发出的声音是心灵状态的特征，写出的 词句，是由嗓子发出的词句的象征。同样，写出来的文字，在所有的 人那里不会一样，说出的话也不会一样，尽管心灵状态( 对其表达就 是直接的符号) 在所有的人那里是一样的，以这些心灵状态为其意指 的事物也是一样的。n 朝 2 2 “宏观一微观一符号”三重表征 2 2 1 表征的含义 表征是信息在头脑中呈现的方式。根据信息加工的观点，当有机 体对外界事物进行加工( 输入、编码、转换、存储和提取等) 时，这 些信息就以表征的形式在脑海中出现。表征是客观事物的反映，又是 被加工的客体。同一事物，其表征的方式不同，对它的加工也不相同。 例如文字材料，着重其含义的知觉理解和对字体的知觉就完全不同， 一个词，你知道如何读如何写，但是不能正确地理解其意义，就不能 把这个词正确的运用到特定的情境中。 化学是- - f 研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学1 6 】。 由于化学学科的特点，需要学生从不同的角度去认识物质，物质的物 注释h t t p ：b a i k e b a i d u c o m v i e w 6 4 5 8 1 4 h t m 九年级学生化学符号学习过群研究 理性质要求学生仔细的观察，如它的颜色，状态，气味等；物质的结 构则需要学生去理解和想象，根据物质的结构去推物质的化学性质， 从而认识物质的本质。化学符号是化学学科独特的表达方式，运用化 学符号来表达化学物质，把化学符号作为思维的工具进行思维活动。 因此，化学符号学习要求学生从微观、宏观、符号三个角度去认识和 获知化学知识。 2 2 2 三重表征的含义 宏观表征( m a c r or e p r e s e n t a t i o n ) ：指对物质所进行的外在可观 察的现象在学习者头脑中的反映。1 1 7 化学学科中可以直接观察到的现 象主要为物质属性中的物理性质和化学性质的外在表现。如当进行木 炭在氧气中燃烧实验时，学生通过观察木炭可感知木炭是黑色的固 体，氧气是无色气体；通过闻氧气的气味得出氧气是没有气味的，同 时，通过实验知道木炭燃烧是需要氧气的；通过观察发光的实验现象 以及触摸瓶壁得出木炭燃烧放出热量，从而完成一系列的直观感知， 形成对物质的宏观表征的认识。宏观表征的难度不大且有记忆再现 性。这是初期接触化学学科的学生最易接受和形成的表征形式，是一 种最丰富的感性认识，为后面的进行的微观领域的表征学习打下了基 础。宏观表征有个体差异性，不同的学生对同一物质或现象的理解不 同。 微观表征( m i c r or e p r e s e n t a t i o n ) ：是指不能通过直接观察得到 的，物质的结构、组成、反应机理等微观领域的属性在学习者头脑中 硕十学何论文 的反映。【1 8 】例如氯气跟钠反应的微观表征有：氯原子的最外层有七个 电子，反应中容易得到一个电子形成稳定结构的氯离子，而钠原子外 只有一个电子，在反应容易失去一个电子形成钠离子，氯离子和钠离 子在结合形成氯化钠晶体。从认识论上说，从宏观表征过渡到微观表 征是学习者对物质由感性认识到理性认识的一次飞跃。它不再是对知 识外在表现感知，而是对事物本质层次上的理解。对知识进行微观表 征，可以帮助学生把宏观现象还原为各种微观粒子运动的物质内部运 动，解释现象的内在联系和本质属性。同时对知识进行微观表征的过 程也是培养学生抽象思维能力和空间想象能力的过程，是培养和发展 学生思维的过程。如老师在讲解水分子的结构时，借助模型学生能想 象出一个氧原子通过共用电子对结合氢原子形成水分子的结构。知识 进行微观表征的过程是培养学生辩证唯物主义思想和科学世界观的 过程。又如世界万物都是由物质构成的，物质是可以再分的，在化学 变化中物质的可再分是有限度的，原子是化学变化中的最小微粒。在 中学化学中，微观表征的内容主要有反映物质微观组成和结构的基本 概念和原理知识。如物质组成上的概念有：原子、分子、元素等；物 质结构上的概念有：离子键、共价键、共价电子等；基本理论上的有： 电离平衡、盐类水解等。 符号表征( s y m b o l i cr e p r e s e n t a t i o n ) ：是指由拉丁文和英文字母组 成的符号和图形符号在学习者头脑中的反映。1 1 9 1 这些字母是化学独特 的符号系统，有其特有的语言和语法规则，是化学学科内进行思维的 九年级学生化学符号学习过程研究 最基本的工具，它是人们理解物质化学变化最贴切、最丰富的符号系 统，不掌握化学语言就无法进行思考。它属于人们认识的第二信号系 统，间接地反映了事物的本质，因而符号表征的学习比较困难。很多 同学都不能很好的进行符号表征，在化学学习过程的推理中显得尤为 突出。符号表征是化学学科的特点。这种符号虽然简洁，但是内涵丰 富。例如：“c 0 2 既有宏观意义，如表示“二氧化碳这种物质 ，“二 氧化碳是由碳元素和氧元素组成的 ；又有微观意义，如表示“一 个二氧化碳分子 ，“一个二氧化碳分子是由一个碳原子和二个氧原子 构成的”等。符号表征不仅是化学学习的一种语言，也是将宏观表征 和微观表征联系起来的桥梁。 三种表征形式形式之间并不是孤立的，而是有机的联系起来，共 同构成了学习化学知识的表征系统。我们要使学生从三种表征水平上 认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系。有研究表明学生 宏观表征较好，但微观表征、符号表征薄弱；学生难以在不同表征间 建立有效联系；学生头脑中有较多较为明显的错误表征。1 2 0 1 2 2 3 化学符号学习的三重表征的建构 化学符号的中介作用体现在将物质的宏观性质和微观本质联系 在一起。但是很多同学在学习化学符号的时候，就是单纯的记住化学 符号，不能建立符号与事物的联系( 包括宏观和微观两个方面) ，这 样引入化学符号没有任何意义。比如说“红旗 ，大家都知道这个词 指代的是什么，是什么形状，什么颜色，有些什么样的图案，用来表 硕十学位论文 示什么的，因为我们从宏观上去感触过它，在意义上知道它有什么价 值，能够建立符号和实物之间的联系。化学符号是对宏观与微观的一 种抽象、概括，它将丰富的宏观、微观信息浓缩成最为简练的形式。 例如，通过观察食盐的状态、颜色而形成宏观表征；如果用化学符号 表示，氯化钠的化学式为“n a c l ”。当学生在实验室中接触到氯化钠 晶体模型时，形成微观表征，用化学符号表示便是“n a c l ”。学生见 到“n a c l ”时，很快想象出它的宏观状态和晶体结构。“n a c l ”这个 符号了氯化钠这种物质很多微观和宏观的信息。要能够很好的学习化 学符号，并能够熟练在化学学习过程中进行符号思维，我们必须注重 化学符号学习的三重表征的构建。又如对于化学方程式的学习，利用 多种教学方法帮助学生将化学方程式与宏观现象和微观本质联系起 来，将对化学方程式的记忆转化为对宏观现象的观察和对微观本质的 探究，反过来学生在头脑中建立起了宏观表征和微观表征，又会有助 于其对化学方程式的理解。对于电解水的实验，这样的联系我们可以 从以下几个方面考虑：反应物和生成物、反应物和生成物的相关性 质、反应的实验现象、反应的条件，等；“量 的关系：可以通过 观察实验得出产生的氧气和氢气之间的体积关系；结构方面：让学 生探讨水、氧气、氢气的结构；反应的本质：是水分子分解为氧原 子和氢原子，氧原子组合为氧气分子，氢原子组合成为氢气分子，进 而了解化学反应的实质是分子分解为原子，原子再从新组合成分子， 元素在反应前后并未发生变化，并未以后学习质量守恒定律打下基 础 化 义 硕+ 学位论文 3 化学符号 3 1 化学符号的概念 化学符号( c h e m i c a ls y m b 0 1 ) 是指在化学中，用来表示各种元素、 除混合物外的所有物质组成及其原子数标注的符号，并且可以应用在 各种反应式中。要知道化学符号就要先明白什么是科学符号，因为 化学符号是科学符号的一个子系统。一般的说，符号是指代一种事物 的某种事物，是物质性客观存在的东西，它作用于人们的感官，能够 被感知。作为符号的某物是另一种事物的代替者，是标记另一种事物 的。如一瓶化学试剂硫酸，我们就会在试剂瓶上贴上它的名称符号， 直观的看，这个符号是一些字母构成的，它是现实的物，人眼可以识 别，拥有化学知识的人就会知道眼前放的这瓶试剂就是硫酸，再通过 观察硫酸，知道硫酸的形态等等。科学符号狭义的说是指语言和文字 以外的科学符号。从这个意义上讲，我们把科学符号理解为科学概念、 科学定律或科学推论的共同标记物，也就是说科学概念、科学定律或 科学推论的标志物或代码【2 2 1 。比如说化学中的c = c 和c c 分别表 示的碳碳双键结合和碳碳单键结合。 化学是自然科学的一门基础学科，化学符号是科学符号的一个类 别。化学符号正像科学符号一样，是一种标记物，是表达化学概念、 物质结构、化学关系和化学变化过程的标记物，它的形式是一些简单 注释h t t p ：b a i k e b a i d u c o r n v i e w 1 4 4 5 9 0 h t m l ? g o o d t a g l e m m 2 0 九年级学生化