基于三重表征的《离子键》教学设计
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作者:王娟娟
摘 要：三重表征作为化学教育的重要理论，是学生提升化学素养的手段之一。离子键作为高中化学知识的重要组成部分，在教学设计时，将宏观表征、微观表征、符号表征三种表征的合理转化，作为学生掌握离子键本质、内涵、表达方式的重要手段，完成教学目标的同时，也为学生学习化学提供新的思路和方法。
关键词：三重表征；离子键；思路和方法
一、 教学设计背景
（一） 三重表征理论背景及意义
《美国国家科学教育标准》认为化学学习有三大领域：可观察现象的宏观世界；分子、原子和亚原子微粒构成的微观世界；化学式、方程式和符号等构成的符号与数学世界。这便是化学学习上的三重表征：宏观表征、微观表征、符号表征。
离子键是化學键的一种，它是人为定义的化学知识，属于化学中的基本概念范畴。
化学是基于微观层面研究的一门学科，但却以宏观的外延展示给世人。离子键作为化学键的一种，它涉及宏观现象与微观解释、化学符号的学习及使用，教学过程中要注重学生想象力的培养、思维能力的提升。但从实际教学效果来看，离子键、共价键的概念学生接受难度较大，为了应对考试，教师经常会编制一些口诀或让学生强记规律，达不到提升学生化学素养的效果。
因此，化学的学习必然要从宏观、微观和符号这三面共同感知。三重表征掌握的程度决定了学生化学学习的深度和广度。2017版普通高中化学课程标准中提到具体课程目标时也指出：能辨识物质的形态及变化的宏观现象；能运用符号表征物质及其变化；能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和发生的变化，并能解释其原因。如果学生能够做到看到宏观物质，就能用脑海中的化学微观表征来分析解释，并用化学语言即化学符号表示出来；学生看到化学符号，就能联想到符号背后的微观表征和宏观表征。那么，从思维能力和逻辑关系培养方面，化学的教学目标就达成了。
但是三重表征之间的逻辑切换不是自发形成的，需要教师在教学设计中强化三重表征的意识。
（二） 学生学习背景
关于离子键的铺垫内容，学生已经涉猎。初中已经学习了原子结构、原子核外电子排布、8电子稳定结构等内容。在高一氧化还原反应本质教学中，也已经从微观角度认识到，化学反应时、稳定化合物的生成过程中会有电子转移。在后续的学习中，离子键知识还会在离子晶体、晶格能、化学反应能量变化中涉及。为了让学生的学习能进阶式发展，教学设计如何处理学生学习的重点难点十分重要。
为了促进离子键概念的理解，在教学设计中引入三重表征，帮助学生找到三重表征之间的联系，并且帮助学生完成三重表征的建构。从教师的角度来讲，需在教学设计时合理化呈现三重表征的外部表征；从学生的角度而言，化学的宏观知识、微观知识和符号表示要在自己脑中加工并呈现出来，才能实现自己三重表征的建构。
（三） 教学内容结构设计
离子键作为化学键教学单元的第一课时，将它的概念、内涵、本质、表达方式串联在一起，能形成一堂内容翔实、逻辑清晰的课，因此在第一课时教学中只选择离子键作为教学内容。离子键的教学目标分为以下几个部分：（1）离子键的概念；（2）离子键的实质与形成过程；（3）离子化合物的定义；（4）用电子式表示离子键与离子化合物。教学目标的实现要体现以下的知识方法：（1）用教学逻辑启发学生理解离子键概念，建立宏观表征和微观表征间的对应关系；（2）用离子键的微观形成过程，说明键是一种力的作用；（3）用电子式巩固离子键的概念。
（四） 基于三重表征的教学主线
离子键概念抽象，为了便于学生理解，离子键的教学应该从具体生活入手，捕捉化学信息，以此建立宏观情境，大胆假设小心求证，引导学生从微观分析解释离子键的形成原因，归纳离子键、离子化合物的表达方式，最后达到会应用的目的。
教学主线为：
创设情境（宏观现象）——提出离子键概念——分析离子键的形成原因（微观角度）——归纳离子键的本质——正确的表达形式（化学符号即电子式）
二、 具体教学环节
环节1：NaCl晶体微粒之间存在作用力
设计意图：由宏观物质，联想到微观粒子，再确定微观粒子之间必须要有作用力。单凭高一学生的生活经验和知识基础联想到是非常困难的。
从NaCl晶体实物到乒乓球搭建，是引导学生形成宏观性质从微观角度寻找答案的情境模型。
环节2：NaCl晶体中微粒之间的作用力的成因、本质等
设计意图：宏观表征到微观表征的转换是重要的思维方法，需要大量的情境引导。因此设计第二个宏观表征Na与Cl2实验。引导学生由宏观表征转向微观表征时，利用已有知识氧化还原反应分析，建立学生思考新渠道。
离子键的形成是本节课的难点。离子键的形成是因为化学反应中的最小微粒原子并不稳定，为达到稳定结构，通过得失电子形成电子稳定结构——离子，阴阳离子间的静电作用（即离子键），让Na+与Cl-大量聚集形成宏观晶体。但是让高一学生理解这一过程并不容易，所以采用了宏观实验引入，设置阶梯性问题进行讨论的方式，降低了难度，一步步推导，也可增加资料卡片，进一步确定Na+与Cl-之间存在离子键，且非常强烈。让学生讨论并总结离子键的成键要素，起到了深化理解和巩固的作用。
环节3：离子键的表示方式——电子式
设计意图：
新符号表征的出现会让学生觉得学习负担加重，但是从科学角度来说符号表征为了科学、规范地表示才出现的，教师必须在教学设计时让学生意识到这一点，不能单纯依靠机械训练来使学生掌握。从已有知识原子结构示意图出发，让学生从情感上乐于接受，使学生明白符号表征代表的宏观和微观含义；要突出符号表征对宏观表征、微观表征的中介功能。
离子化合物电子式的书写，学生容易眼高手低，错误率高，设置氯化镁形成电子式书写这一学生活动。先放手让学生尝试，归纳错误，让学生判断归纳。这也是尊重学生的认知规律，体现学生课堂主体地位。
环节4：小结
三、 教学后记
本节课的离子键教学设计中，有意识地将宏观现象和微观结构联系起来，促进学生对化学概念的理解。宏观表征是微观表征的认识基础，实验、实物、图片、动画等是学生体现宏观表征的最好手段，在这次教学中大量的使用。
化学学习是一项复杂的活动，为了将宏观和微观两个世界联系起来，要求学生具有较大的想象力。当大多数学生达不到时，就需要教师运用教学智慧和手段，比如说用乒乓球宏观物体模拟微观粒子这样的形式，增强微观世界的可视化，增强学生对微观表征的理解。
在这节课中微观表征即电子式的书写是难点。微观表征如果掌握不好，反而会阻滞化学学习，因此必须让学生理解微观表征的内涵，设计教学阶梯。本次教学设计中，原子结构示意图和电子式新旧两种表征的对比，让学生很好地理解微观表征的内涵，从情感上和技巧上都利于接受。
三重表征是化学教育研究的理论基础，指导着世界各地化学教师的教学和课程、软件、教材编制者的工作。将宏观表征、微观表征、符号表征三种表征合理转化，作为学生掌握离子键本质、内涵、表达方式的重要手段，完成教学目标的同时，也为学生学习化学提供新的思路和方法。
参考文献：
[1]NATIONAL RESEARCH COUNCIL.National Science Education Standards[M].Washington，DC：National Academy Press，1996.
[2]黄婕.宏观微观符号三重表征的化学学习研究[D].济南：山东师范大学，2005.
作者简介：
王娟娟，江苏省南京市，南京市第五高级中学。
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