“宏微符”三重表征下的气体摩尔体积教学

杨金芳

【内容摘要】“宏微符”理论是解读高中化学教学的重要理论。以该理论解构气体摩尔体积这一内容的教学，可以建立系统理解，在教学实践中设计五个教学环节，可以让学生经历宏观、微观的研究与分析过程，并用符号（化学语言）来描述研究结果。“宏微符”理论还可以有效培育学生的化学素养，并促进教师专业成长。

【关键词】高中化学 “宏微符”理论 气体摩尔体积

“宏观—微观—符号”三重表征理论（以下简称“宏微符”理论）是解读高中化学教学的重要理论，这是一个通俗易懂且内涵丰富的理论：从知识角度来看，该理论指出了高中化学研究对象为宏观世界与微观世界，同时借助于化学研究范式下的符号来表示研究所得；从学生学习的角度来看，该理论指出了学生在化学学习中的三种思维加工与知识表征方式，这对于教师理解学生的化学学习过程是大有裨益的。本文试以“气体摩尔体积”的教学为例，谈谈对该理论的理解。

一、“宏微符”理论视角下的气体摩尔体积教学理解

一个化学知识放在不同的理论视角下，对其理解是不同的。将气体摩尔体积放在“宏微符”理论的视角下，并结合已有的教学实践，可以获得这样的理解：

其一，“物质的量”作为联系宏观与微观的重要化学概念，其原本建构于宏观的质量概念基础之上，形成的是摩尔质量概念；而到了气体这一学习内容当中，结合以往的教学经验可以发现，学生对于相同粒子数的不同物质的体积的大小认识，是存在着一定的误区的。化解这个误区的办法，就是以“摩尔体积”这一“符号”来完成的。因此教学实践中，如何基于宏观与微观的有关系来建立摩尔体积这一概念，就成为梳理教学主线的重要思考依据。

其二，“摩尔体积”概念建构于“物质的量的基本单位是摩尔”这一基本认识之上，其后须引导学生研究宏观世界中的物质质量与摩尔质量的关系，并推理摩尔体积的表达形式（物质的体积/物质的量），并寻求其微观解释。其中，教师提供实验及结论，以让学生认识到同温同压时“不同气体”表现出“相同的体积”。

其三，用化学语言即摩尔体积这一概念来描述推理结果，需要引导学生体验化学语言的运用过程，教师不宜直接给出。

基于上述理解，笔者在本课的教学中进行了如下的实施过程。

二、以“宏微符”理论指导气体摩尔体积的教学实践

教学环节一：复习摩尔质量，复习摩尔质量概念的定义方式。这一环节的目的在于进一步强化摩尔这一基本单位，同时通过摩尔质量的定义方式的复习，为后面摩尔体积定义的建立奠定基础。

教学环节二：提出新的问题：1摩尔的气体体积是多大？这个问题其实隐藏着一个“陷阱”，即此问题中没有明确指出是什么气体，在笔者的课堂上，学生能够发现这个问题，于是笔者假装疏忽，并强调说是1摩尔的氢气。这样，学生的思维就集中到1摩尔的氢气的体积上。此时，笔者跟学生简要复习化学中氢气的制取过程，然后从物质的量的角度引导学生去计算1摩尔的体积。不出意外，学生是根据1摩尔的氢的质量与密度的比值，求出了体积的大小。教师板书下这个数值：22.4L。

教学环节三：对问题进行变式处理：1摩尔的氯化氢气体体积是多大？由于前面已经有了相似的处理办法，因此学生此时完全可以用演绎思维去完成本问题的求解。因此笔者此环节完全放手让学生去自主解答，其中只对部分学困生作出提醒：要么请教他人，要么回顾刚才求1摩尔氢气体积的过程并尝试自己求解。毫无意外地，学生也可以顺利算出体积为22.4L。

教学环节四：利用学生的“意外发现”，进行“宏”、“微”分析。学生经由上两个环节的计算，可以发现结果居然是相同的。于是，探究的兴趣就走向了为什么会出现这种结果。此时，“宏微符”的表征方式就有了坚实基础：首先，让学生从宏观角度思考1摩尔的气体的体积是从何而来的？（此环节中教师可以适当提供实验数据，以让学生确信22.4L的结果的必然性。）其次，讓学生从微观角度分析为什么不同物质的1摩尔气体的体积是一个定值。

教学环节五：利用化学“符号”语言描述结论。运用化学语言来描述气体摩尔体积，实际上是让学生的思路进一步清晰化，也是让刚才的探究过程简洁化。当学生的思维对刚才的过程进行了高度简化之后，才有可能得出凝练的语言描述。也只有在此基础上，对“标准状况（0℃、101kPa）下，l mol任何气体的体积都约为22.4L”的理解才是清晰的。

三、“宏微符”理论对高中化学教学实践的有益启示

学生对化学知识的表征方式，直接影响着教学的效果。结合化学学科特征而提出的“宏微符”理论，既吻合了学生的认知方式，也体现出课程特点，因而成为当前引领高中化学教学发展的重要理论。

进一步讲，在学科核心素养培育的背景下，学生要想经由高中化学学习而获得素养，那就必须经历一个有效的学习过程，显然，“宏微符”理论所演绎出的高中化学教学过程，是可以让学生高效形成化学核心素养的。同时，也需要认识到的是，高中化学教师唯有寻找到一个适切的理论，才能真正让自己的专业成长得到保证。

【参考文献】

[1] 贾杰、杨新萍 等. 宏微符三结合学习化学的理论思考[J]. 山西农业大学学报（社会科学版），2007，6（s1）：98-100.

[2] 陆惠莲、王祖浩. 高三学生基于“宏微符”转换的化学图形理解能力研究[J]. 化学教学，2014（9）：24-26.

（作者单位：江苏省南通市第二中学）endprint