化学符号对化学思维能力发展的教学功能研究

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1、化学符号对化学思维能力发展的教学功能研究李晓12王后雄1毛齐明3注：本文已经于2013年发表于《化学教育》第10期。（1华中师范大学化学教育研究所湖北武汉430079；2南宁市第二中学广西南宁530029；3华中师范大学教育学院湖北武汉430079）摘要基于维果茨基的符号工具理论，将高中必修课程中的化学符号分为：化学用语类、仪器符号类、模型符号类三类，每种类型促进化学思维能力发展的机制都互有联系与区别。化学符号作为思维的工具，对促进化学思维能力发展具有重要教学功能。关键词化学符号；思维能力；作用机制；教学功能维果

2、茨基认为符号工具能像劳动工具促进生产力发展一样促进人类思维能力的发展。那么化学作为拥有一套独特符号系统的学科，其中的基本符号能起到类似的工具作用吗？化学符号作为认知工具有什么作用、特点？符号工具如何促进化学思维能力的发展？针对这些问题，我们将高中必修教材中出现的化学符号进行分类，并探讨其可能存在的符号工具的特点与促进学习者化学思维能力发展的教学功能。1维果茨基的符号工具理论概述维果茨基创立的“文化—历史发展理论”指出人的高级心理技能的发展是由社会文化历史因素决定的，并以马克思主义的社会劳动工具理论为基础，提出将文

3、化符号与文字视为认知活动的符号工具，并阐述了这些符号工具对人类思维的发展作用：符号工具在认知过程中被反复使用，促进了认知能力的发展，并内化为进行心理活动时自发运用的心理工具；符号工具的重要意义在于能够变相地展示人类的思维，并且是高级认知技能发展的必需工具[1]。马克思主义谈论的工具改变的是外部世界，而符号的、心理的工具直接作用于思维，改变人内在的认知过程。符号工具的重要特点是历史性与文化性，即在不同的历史文化背景下，在不同环境下的中介学习中，符号工具的作用与影响会有差别。因此研究化学学科背景下的化学符号对学习者思

4、维能力发展的机制对于提高化学课堂教学效率就显示出其独特的意义。2化学符号促进思维发展的作用机制中学化学知识体系与对应的符号体系在中学教材中体现出“义务教育”、“必修模块”和“选修模块”三个层次的明显区别[2]。从符号体系对化学思维能力发展的作用来看，必修阶段的课程内容与其中出现的化学符号是最具研究价值的。因此有必要将高中必修阶段出现的化学符号分类，并分别探讨每一类符号体系对学习者化学思维能力的促进作用。2.1化学用语类的作用机制化学用语类符号作为化学学科特殊的符号，可以将其视为类似于英文字母与英文语句的符号体系。

5、元素符号与电子式等简单符号作为化学语言的字母与单词，是组成化学语句——化学式与化学方程式的基本元素。因此将化学用语类符号划分为化学基本符号与化学方程式符号两大类分别进行讨论，如表1所示。表1化学用语类符号的分类与对应功能化学用语类符号的分类对应于符号工具的功能化学基本符号l元素、原子符号l化学式l离子符号l电子式l有机官能团化学基本符号对于学习者而言就是化学语言的“字母表”，学习者能通过运用这些基本的“化学字母”，完成“化学语句”——化学式与化学方程式的书写。电子式类似于单词，认知意义体现在理解了电子式的含义也就

6、能掌握物质组成的相关信息，因此也是化学方程式的基本构成。化学方程符号l化学方程式l电离方程式与离子方程式l氧化还原反应与单双线桥法l热化学方程式l电极反应式与电化学方程式l可逆反应方程式l有机反应方程式化学方程符号作为一套系统的符号体系，其发展过程体现为：随着化学原理与知识的学习，需要在最基础的化学方程式上不断添加符号信息，比如电离与离子符号、表示电子转移情况的“线桥”、表示热量变化的ΔH等，呈现出学习者掌握的化学知识螺旋上升的过程。添加的符号信息则对应着化学概念与原理的学习：电离理论，氧化还原反应，热化学等。表

7、1中的对应体现了化学方程式与化学概念和原理学习的相互促进作用，而新知识的学习则促进了化学思维能力的全面提高。以“离子反应”的知识内容为例，离子符号、电离方程与离子方程式作为处理电解质电离与离子反应的相关知识的思维工具，以新符号系统的形式帮助学习者理解离子反应的本质，拓展对溶液中微观粒子存在形式的认识，升华了溶液观与物质观，从而发展化学思维中的逻辑能力与抽象思维能力。其中新符号系统电离方程式的出现，促进了学习者对电解质电离过程的认识，也能从微观的角度认识酸、碱、盐的区别和离子反应的本质。在“离子反应”这一知识点的学

8、习过程中电离方程体现的思维能力发展作用机制可以用图1表示。图1电离与电解质中的符号系统作用机制电离方程作为一个新出现的化学符号，成为学习者认识电解质的工具，在认知过程中取代了复杂冗长的文字定义与表述，帮助学习者更好地建构电解质的相关概念与知识，促进化学思维能力的提高。2.2化学实验仪器符号类的作用机制实验仪器均是根据一定的物理、化学原理设计的，当学习者处于仪器学习与运用的