高中化学学习中“宏微符”思维方式的应用

“宏微符”在化学概念教学中的应用研究作者：陈国祥来源：《文理导航·教育研究与实践》 2020年第8期贵州省黔西第一中学陈国祥【摘要】在高中化学中概念教学是学生进行化学知识构建的基础，对高中生化学思维能力的提升有着一定的促进作用，也是培养学生化学素养的重要内容。

在高中化学概念教学的过程中，往往都会让教师感到很无奈，不管是概念的属性、内涵，还是其特征等都进行了更加深入的讲解，针对性的习题也做了很多，但学生对于概念的掌握情况还是不尽人意。

为此，在高中化学概念教学中应用“宏微符”也成为当前教师进行概念教学的主要教学手段。

核心素养背景下的“宏微符”主要指的是宏观辨识与微观探析，通过让学生在对一定条件下的物质形态与产生的变化进行宏观观察与辨析的方式，对物质的变化分类进行掌握，并能够应用符号表征物质及其变化，有利于学生思维方式的转变，让学生在解决问题中进行概念知识的构建与运用，进而提高学生的化学水平，对高中化学概念教学质量与效率的提升起到了促进作用。

文中以化学人教版必修一《离子反应及其发生的条件》为例，探究“宏微符”在高中化学概念教学中的应用，仅供参考。

【关键词】核心素养；“宏微符”；高中化学；概念教学；运用一、“宏微符”在高中化学概念教学的应用（一）设置问题化学与我们的生活也是紧密相连的，所以，高中化学教师在针对“宏微符”化学概念教学问题的设置中，可以利用实际生活进行问题的设置，如水垢现象，教师可以提出：“家中电热壶在使用一段时间之后会在底部产生一层坚硬的水垢，水垢的成分为CaC03、MgC03以及Mg(OH)2，利用食醋不仅能够除去水垢，还可以不损伤容器，这种除水垢的反应实质是什么？”利用生活中的例子，不仅有利于学生学习兴趣的提升，还可以通过问题设置的方式，激发学生的探究欲，并让学生能够通过化学解决实际生活中的问题，使原本枯燥乏味的概念教学变得生活化，有利于接下来教学的顺利开展。

（二）分解问题心理学家维果茨基在认知发展理论中指出，教学的重要任务是为学生创造最近发展区，根据学生的现有发展水平开展教学，并能够对今后学生的心理发展进行预见。

“宏―微―符”思想助力化学式学习化学式对于化学学习就像是英语单词对于英语学习一样，学不好化学式，理解不了其代表的化学意义，那么化学的学习是可想而知的。

一开始学习化学，学生会兴趣盎然，当学习到化学式等化学符号后，开始出现分化现象。

教师如果只重视基本知识的教学，而轻视化学基本观念的培养。

把化学式学习当作简单的数学技能来对待，没有把化学式所承载的化学信息揭示给学生。

那么，化学式学习就会成为变了形的英语单词学习，或者成为乏味的代数训练，失去了化学意义。

这样的学习过程，势必会造成学习上的困难，导致学科上的分化。

结合学科特点和学生认知的规律两方面共同来看，具有化学核心思想的“宏――微――符”教学是解开化学式学习困境的一种好方法。

一、“宏――微――符”教学的价值化学教学中有物质现象这样的宏观信息，也有探索微观内部的学习，以及表述化学信息的化学用语。

这三个方面对于化学的学习至关重要，但如果割裂开来，化学的学习必将陷入痛苦中，无法学到真正的化学思想，学生的化学核心素养也培养不了。

只有将宏观清晰的现象认识、透漏着本质的微观的世界、简明达意的化学符号，这些学生必需掌握的化学信息有机结合，串联起来才是学好化学的必经之路。

“宏――微――符”教学正是将这一切整合的最佳手段，这也就是“宏――微――符”教学的价值所在。

例如：铝片浸入硫酸铜溶液的实验。

现象是：铝片表面出现红色，蓝色溶液变无色。

现象清晰明确，但缺少微观实质的了解，学生是很难真正摸清本质的。

在实际的教学中，老师们不能只满足于实验等教学手段，更需要思考方法。

此时展示微观图形，就极大的方便了学生的理解。

图1中的图形就很好的展示了反应本质，再加以离子反应方程式，学生就能准确的了解反应实质，并学会书写表达。

老师们再把微粒显现的颜色结合介绍，学生就能把微观与宏观联系起来，真正通过“宏――微――符”教学来完成本知识的学习。

二、“宏――微――符”教学的阶段性很多时候我们片面的强调化学学科知识特征，而忽视学生的认知发展水平，这样的教学有失偏颇，难以把握结合点。

高中化学教学中的数学思维培养与应用化学作为一门实验性科学，与数学有着密不可分的关系。

在高中化学教学中，数学思维的培养和应用是非常重要的。

本文将从化学知识的数学表达、化学计算和实验设计三个方面来探讨高中化学教学中数学思维的培养与应用。

一、化学知识的数学表达化学是一个数量关系较为复杂的科学，很多化学现象和规律都可以通过数学表达来描述。

例如，摩尔的概念就是化学中的一个重要概念，它可以用数学式子n=N/NA来表示，其中N表示物质的质量，NA表示阿伏伽德罗常数。

通过这个数学式子，我们可以计算出物质的摩尔质量，从而更好地理解化学反应的过程和结果。

另外，化学中的一些规律也可以通过数学表达来描述。

比如，气体的状态方程PV=nRT就是一个典型的例子。

在这个方程中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R表示气体常数，T表示气体的温度。

通过这个方程，我们可以计算出气体在不同条件下的压强、体积和温度之间的关系，从而更好地理解气体的行为。

二、化学计算化学计算是化学中一个重要的环节，也是数学思维得以应用的重要场景。

在化学计算中，我们需要进行各种各样的计算，如质量计算、浓度计算、反应计算等。

这些计算都需要运用数学知识来解决。

在质量计算中，我们需要根据化学方程式和物质的摩尔质量来计算物质的质量。

例如，如果知道某个化学反应的化学方程式和反应物的摩尔质量，我们就可以通过计算来确定产物的质量。

这个过程中需要运用到化学方程式的配平和摩尔质量的计算，涉及到一系列的数学运算。

在浓度计算中，我们需要根据溶液的质量或体积来计算溶质的浓度。

例如，如果知道溶液的质量和溶质的质量或体积，我们就可以通过计算来确定溶质的浓度。

这个过程中需要运用到质量和体积的计算，以及溶液的稀释计算等数学知识。

在反应计算中，我们需要根据化学方程式和反应物的摩尔比来计算反应物的消耗量和产物的生成量。

例如，如果知道某个化学反应的化学方程式和反应物的摩尔比，我们就可以通过计算来确定反应物的消耗量和产物的生成量。

在“宏—微—符”认识模型建构中彰显实验的素养发展功能作者：钱华来源：《化学教与学》2019年第02期摘要：化学实验的鲜明特点是通过物质的宏观现象来揭示其组成、结构、性质以及反应的本质，并能起到支持理解微观表征的作用。

“化学平衡的移动”教学中设计了三次实验，在不同教学片段中分别发挥了探究实验事实、引发认知冲突、验证预测的功能，既生动形象地揭示了本质规律，也做到由表及里、由此及彼，促进学生完成了化学平衡意义的认识建构，形成了化学平衡的“宏—微—符，，三重表征。

关键词：平衡移动;实验探究;核心素养文章编号：1008-0546（2019）02-0083-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B一、问题提出背景化学学习需要将宏观现象与微观本质联系起来，并能用符号进行表征。

而化学实验的鲜明特点就是通过物质的宏观现象来揭示其组成、结构、性质以及反应的本质，并能起到支持理解微观表征的作用。

在“化学平衡的移动”教学中，新课程标准要求学生能通过实验探究，了解浓度、温度、压强对化学平衡状态的影响，通过探究促进学生对化学平衡概念的理解，自主建构平衡移动原理的解释模型，教师要在实验探究中将宏观现象与微观粒子运动有意识地联系起来;引导学生经历化学平衡常数模型建构的过程，结合具体实例，促使学生体会化学平衡常数在判断平衡状态、反应方向、分析预测平衡移动方向等方面的价值功能;运用平衡原理解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化工生产条件的选择或优化，在应用中巩固变化观念和平衡思想，发展学生演绎推理、系统假设等思维能力[1]，这也是本节课发展学生核心素养的目标和价值所在。

本节内容的教学对象是高二化学班学生，他們已经学习了化学反应速率、影响化学反应速率的因素、化学平衡等理论知识，一方面对化学平衡状态的静态属性和影响化学反应速率的条件有所了解;另一方面，本节内容的教学让学生能深层理解化学平衡的动态属性，并能应用平衡移动原理，这将为学生后续学习弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡和沉淀的溶解平衡奠定扎实的基础。

宏微符 三重表征在化学教学中的应用吴敏(贵州省黔西第一中学贵州黔西551500)ʌ摘要ɔ中学生在化学学习中培养宏微符的三重化学表征能力对于化学学习具有重要意义㊂化学教师在教学设计中以及课堂上应该注意突出培养学生这方面的能力㊂ʌ关键词ɔ化学学习;宏微符;应用ʌ中图分类号ɔG44ʌ文献标志码ɔBʌ文章编号ɔ1009-9433(2020)02-0105-01依据‘普通高中化学课程标准“的要求,化学学科核心素养是化学学科育人价值的集中体现,是学生通过化学学习而形成的正确价值观念㊁必备品格和关键能力㊂化学学科核心素养包括5个方面,各有侧重,不同的知识内容承载的核心素养不同,教学中要根据知识内容重点突出某些核心素养的培育,而不是生搬硬套核心素养的5个方面㊂化学是一门在分子㊁原子水平上,结构㊁性质及其变化规律的科学㊂物质的性质体现在宏观上,物质组成㊁结构等微观知识则是理解性质,把握变化本质的基础上,而化学符号作为化学学科特有的语言,则从微观层次上科学㊁简明地表达了宏观物质的性质及其变化规律,成为了联系宏观世界和微观事实的桥梁㊂大量的教学实践也证明,学生能否理解 可观察现象的宏观世界,分子㊁原子和离子构成的微观世界,化学式㊁化学方程式和元素符号构成的符号世界 这三者之间的内在联系,是影响学生化学学习的重要因素㊂因此,在学生的头脑中建立对化学知识的宏观㊁微观和符号表征,可以说是学生进行学习的精髓所在㊂从20世纪80年代 宏微符 三重表征思想提出至今,对于化学 宏微符 三重表征之间的关系,国内外学者有了更为丰富的认识㊂领会 宏微符 三重表征思想,能帮助学生从化学学科特点的角度重新认识化学学习,帮助学生认识到宏观㊁微观㊁符号间交错相融的关系,能养成一种学习化学的思维方式㊂在实际教学中教师应如何帮助学生建立三重表征就成为了众多化学教师及教育研究者的课题㊂现以 化学键(离子键) 的教学设计为例:一㊁教材分析本节是必修二第一章物质结构元素周期律第三节化学键内容,在前边原子结构和元素周期律知识的基础上,引导学生进一步探索原子是如何结合成为分子的㊂通过对化学键概念的建立,使学生在原子㊁分子的水平来认识物质的构成和化学反应㊂对于今后物质的学习具有示范和导向作用㊂二㊁学情分析1.学生起点分析㊂知识:①原子结构②键的概念③电子式的书写④化合价的掌握技能:具备初步微观想象能力和一定的空间想象力㊁2.学生 心理特征 分析㊂高一学生已具备一定的自主思考能力,遇到问题会自己想办法解决,适时给他们提出一些问题,有助于激发他们的好奇心,产生学习化学的兴趣3.知识内容分析㊂本节知识比较抽象,学生掌握起来有些困难㊂针对学生实际应该让学生充分预习,由简单的入手,逐层深入,采用边讲边练的方法,让学生掌握㊂三㊁教学目标1.掌握离子键的概念㊂2.掌握离子键的形成过程和形成条件,并能熟练地用电子式表示离子化合物的形成过程㊂四㊁教学重难点1.重点:离子键的实质及用电子式表示离子化合物及共价化合物的形成过程㊂2.难点:对离子键的成因和本质理解五㊁设计思路六㊁教学过程[情景导入]牛顿力学解释了苹果落回地面,卫星绕地球运行是因为地球引力㊂宏观物质之间因作用力而稳定存在㊂那么在我们丰富多彩的物质世界中,构成物质的微观粒子之间是否存在作用力呢?[实验探究]钠与氯气制得N a C l的实验:[宏观视角]学生通过观察实验描述实验现象,并用化学符号(即化学方程式)表示出来㊂[微观视角]N a C l是通过什么作用结合成化合物呢?用钠原子和氯原子的结构示意图分析,通过电子的转移或得失他们形成钠离子和氯离子而达到稳定结构,引出离子键概念,并从微观的角度分析形成离子键的相互作用(静电作用),成键元素(一般为活泼金属元素与活泼非金属元素之间)及存在离子键的物质(离子化合物)㊂(这里借助多媒体演示N a C l形成过程的动画)[宏观视角]从宏观的角度认识含离子键(即离子化合物)的物质类别:活泼金属氧化物㊁强碱及大多数盐等㊂[符号表示]用电子式表示离子键的形成过程㊂总之,从变化的角度看自然,从微观的角度理解变化,并用符号描述变化时的化学学科的基本特征㊂中学生在学习化学㊁理解化学时不能把化学内容包含的宏㊁微㊁符三者进行有效的联系㊂在学生的头脑中宏观㊁微观㊁符号三者是孤立的,没有形成有效的联系,因此在我们的教学过程中也可以引入一些多媒体的技术,这样可以直观形象地把微观世界展现在学生的面前㊂对于学生来说,他们对于微观世界的理解需要丰富的想象力,但是学生想象力的发展水平以及个体的差异性,都构成了对于微观实际理解的困难㊂所以在学生离子反应理论㊁化学键理论㊁原子结构等知识时可以采用多媒体(如动画)的技术演示一些微观的现象,让学生的脑海里有这样的微观感知,才能有效地和宏观的物质联系起来,然后才能用符号表达出来㊂在教学中不断地渗透 宏微符 的观念,学生在学生过程中就能锻炼自己的想象思维,激发学生学习的兴趣和动力,提高个人的科学素养㊂501。

“宏微结合”核心素养在化学课堂教学中的应用作者：孙海艳王建民来源：《中学化学》2017年第03期高中化学学科核心素养主要包括“宏微结合”、“分类表征”、“变化守恒”、“模型认知”、“实验探究”、“绿色应用”等6方面。

学生通过接受高中化学课程的学习，在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面形成和发展化学学科核心素养。

其中“宏微结合”核心素养在高中化学学习过程中有较为广泛的应用。

一、宏微结合在化学教学中的应用举隅1.通过模型制作，用实物类比物质的微观组成，理解空间构型有机物同分异构体概念学习时，对其空间立体结构的认识，是有机物命名的前提，更是同分异构体正确书写的基础。

能不能把立体结构压“扁”到纸上，再通过纸上的书写想象出其真实结构，实现被压“扁”的手写和有机物的真实结构的联系，模型组装课就是一种最为有效的方式。

案例1 有机物空间结构的认识与理解烷烃中每个碳通过四条键形成空间正四面体结构，但其书写只能是平面结构，所以单单凭借想象来感受烷烃中以碳为核心的各原子间的链接方式，对学生来说是困难的。

而当学生通过组装甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等最简单的一类碳氢化合物，再对照模型写出其结构简式，学生可以体会出同碳四个键的等同地位，即书写时以一个碳为研究对象，它周围所连的四个基团位置可以互换。

通过动手组装，学生总结出烷烃的异构是因为碳链的连接方式不同造成的，这种不同是因为出现了支链，而不是自己凭借想象画出的直线和曲线的区别，真实的碳链也不是直线形的。

所以通过宏观模型可以充分“看出”书写体和真实结构的差异并能实现其之间的转换。

如甲烷的二氯取代产物，书写时受平面结构限制，出现假性“异构”：CHClHCl和CClClHH。

学生往往会认同二者是同分异构体，用代表氯原子的球替代原来的氢，不难理解因碳的空间对称结构，同一个碳上的四个位置上的氢完成相同，取代后两个氯原子均处于邻位，没有同分异构体。

通过制作宏观模型，分辨出同分异构体和同一种物质的不同，为高二同分异构体的书写打下基础。

“宏微符”三重表征下的气体摩尔体积教学“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。

中山纪念中学2017高考化学一轮学生自学：复习建议“宏、微、法、习”四方面复习化学及建议1、宏：指知识梳理，知识点的联系及点、线、面、体的形成等。

如物质转化关系图，化学这门学科本身的特点和试卷特点等决定了化学题多以学科内综合的形式出现，所以学生必须对知识熟悉、具有联想发散能力。

建议：有计划地将阶段性复习的知识点进行总结，并一定要自己在白纸上画知识脉络图，坚持到明年6月份。

2、微：指知识及细节、盲点、混淆点等，最低层次的是基础知识，如化学方程式、化学符号、电子式、名称等。

在这里我要再次地强调：基础再扎实都不为过，它不能保证你拿高分满分，但却能决定你成绩的起点。

以2013年高考试题为例，II卷26个答题点中，有约80%是化学用语的考察。

主要涉及到核素符号、原子结构示意图、化学式、电子式、结构式、结构简式、电离方程式化学方程式、离子方程式、热化学方程式、电极反应式等。

在高考中，只有答对才有意义。

再如2010年高考有机试题，官能团-CHO的名称为“醛基”，但有许多同学“创造”出了许多新汉字，我们选取了一些作为例子，如，实在可惜。

另一方面，一定要重视课本。

熟悉课本并不是说高考一定考课本原文原题，但许多题目的素材来源于课本。

如13年的第9题，用石墨电极电解CuCl2溶液（见下图）。

下列分析正确的是A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu2++2e-=CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体12年的第6题下列用品的有效成分及用途对应错误的是还有如13年的第6题、第10题、第11题、10年的第7题、第9题、第27题等等，都非常明显地取材自课本。

其他试题所涉及到的思想方法结论等，也能在课本中找到依据。

建议：重视课本，夯实基础。

包括：基本概念、重要的理论基础知识；常见物质的性质及相关的化学方程式、实验现象，相应的用途；物质的量为核心的化学计量之间的关系；重要实验的原理、常见实验仪器、操作；重要官能团性质、反应类型等。

宏微结合视角下化学基本概念教学的研究与微课设计摘要：化学基本概念是中学化学基础知识的重要组成部分，是系统学习化学理论知识与进行化学实验和化学计算的重要基础。

“宏微结合”视角作为化学学科核心素养之一，是化学学科特有的认识物质及其变化的视角，将宏观现象与微观本质相结合，能帮助学生更好地认知物质的性质以及结构。

本文以高中化学人教版必修一为例，结合相关文献阐述了微课“宏微结合”理念进行微课设计的化学基本概念。

关键词：化学基本概念“宏微结合”视角微课设计一、前言《普通高中化学课程标准》中明确指出高中化学课程是在义务教育化学课程基础上为全体高中生开设的课程。

必修课程旨在促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的发展，进一步提高学生未来发展所需的科学素养；同时也为学生学习相关学科课程和其他化学课程模块提供基础[1]。

本文基于上述研究背景及化学基本概念在必修一教材中的重要地位，主要目的在于通过微课教学设计，结合“宏微结合”的教学理念，帮助中学生掌握化学概念的本质内涵，而不是让学生处在只知其然而不知其所以然的状态。

微课针对一个概念知识点的集中突破，通过将宏观与微观相结合的分析模式，帮助学生真正理解该化学基本概念，掌握相关知识，在以后的学习中能够利用“宏微结合”的思想分析问题解决问题，建立“宏观”与“微观”的概念，学会利用“宏微结合”研究物质的变化及其结构，加强学生探索新知识的能力，为培养学生“宏微结合”化学学科核心素养奠定基础[2]。

二、化学基本概念教学的重要性化学基本概念是中学化学基础知识的重要组成部分，是系统学习化学理论知识与进行化学实验和化学计算的重要基础，它是已经剥离了现象的一种更高级的思维形态，反映着化学现象与事实的本质。

化学基本概念的教学能够帮助学生形成完整的知识系统，使学生能够更完全、更深刻地认识化学研究的具体物质及变化规律，对培养学生的辩证唯物主义观点、观察能力、思维能力、分析能力和自学能力起着重要的作用。