摘 要：四重表征思維方式是一種契合化學學科特點并能促進學生對化學知識理解的教與學的有效方式。高中生四重表征能力培養(yǎng)是一個長期的過程，需要教師在教學設計和教學實踐中科學地、有規(guī)劃地實施培養(yǎng)過程。文章結合“少教多學”教學理念，提出高中生化學四重表征能力培養(yǎng)的有效途徑，為新課改下如何發(fā)展學生學科關鍵能力、提升學生學科核心素養(yǎng)提供參考。

關鍵詞：高中化學;四重表征;能力培養(yǎng)

一、 引言

化學是在分子、原子的水平上研究物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律的一門科學。新課程改革的實施對基礎教育的教學內容和教學方式都提出了新的要求，強調教師的教學重心要從理論知識教授轉變?yōu)閷W科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。培養(yǎng)高中生的四重表征能力對于提升學生的化學學科關鍵能力和學科核心素養(yǎng)，實現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展起著尤為重要的作用。

二、 四重表征

1993年，蘇格蘭約翰斯頓提出學習者可從宏觀、微觀和符號三種表征水平上認識和理解化學知識。隨著科技的進步，2009年，錢揚義基于手持技術背景，將化學與計算機、數學等學科相結合，提出曲線表征，以此將原有的三重表征拓展四重表征。分別為：表示宏觀信息在個體大腦中呈現(xiàn)和記錄的方式的宏觀表征;從微觀粒子角度研究物質的組成、結構、運動、性質及其相互作用、反應機理等信息的微觀表征;表示化學物質組成、結構、性質、狀態(tài)等符號在學習者大腦中的反映的符號表征;將化學反應中的物質變化以坐標曲線的形式在學習者頭腦中的反映的曲線表征。

三、 高中生化學四重表征能力培養(yǎng)的有效途徑

（一）提升教師專業(yè)素養(yǎng)，以“少教多學”理念引領能力培養(yǎng)過程

教師是教育的引領者，是教學的實踐者。其教學理念和思維方式會通過教學過程滲透到學生的日常學習中，從而影響學生的思維習慣和能力水平。教師應注重強化自身四重表征意識和轉化能力，在課堂教學過程中呈現(xiàn)可觀察的、可想象的、規(guī)范符號化的、圖形化和定量化的化學知識表征形式，不斷加強自身專業(yè)素養(yǎng)。

此外，教師應在正確的教育理念引領下，科學化合理化地設計教學、藝術化地構建課堂，以堅實的教學實踐展現(xiàn)專業(yè)智慧。提倡教師以“少教多學”教學理念引領四重表征能力培養(yǎng)過程?！吧俳獭敝附處熗ㄟ^精選教學內容、精編教學流程、精設教學環(huán)節(jié)等，將學生自主思考的時間延長，在有限的時間內達到最大效益的教?！岸鄬W”指學生在教學環(huán)境中以課堂主體的身份進行主動、深入的學習。教師要切合實際，在充分把握知識、學情、考情的前提下，精心設計教學方案，以教師的“多思少教”促成學生的“多思多學”，讓學生在思考、探究、合作的過程中自主汲取知識，獲得能力素養(yǎng)層面的發(fā)展。同時要通過課堂反饋、課后訪談、測驗結果等不斷改進教學。

（二）強化四重表征思維，提升四重表征能力及表征間轉換意識

學生只有在知識的學習過程中領悟并習得了思維方法，才能做到對知識的自如遷移和靈活運用。四重表征作為化學獨有的思維方式，可以幫助學生多角度、多維度地對知識進行多重感知，深化對知識的理解。新知的學習過程是學生建立四重表征意識，形成四重表征思維的重要階段。

教師可先結合舊知厘清四重表征的基本概念，之后逐步將表征思想融入新知學習中。在新授課時，要積極引導學生有意識地運用四重表征，做到將知識四重表征化。例如：可優(yōu)先呈現(xiàn)最易被接受的直觀、可視的宏觀信息，讓學生通過觀察、觸摸等方式直接感受物質及其變化。之后啟發(fā)學生透過現(xiàn)象看本質，將宏觀與微觀相聯(lián)系，由感性認知上升到理性思考，構建微觀視角的物質及其變化，并用規(guī)范化的符號語言進行表述。最后從定性轉向定量，描繪或剖析相關圖像。以此不斷強化四重表征在化學學習中的重要性和實效性，使學生逐漸養(yǎng)成四重表征思維習慣，以逐漸形成自身的四重表征能力。此外，高考對學科關鍵能力的考查中涵蓋信息獲取與加工能力和證據識別與推理能力。平日中應精選綜合性習題以鍛煉四重表征間轉換的意識和能力，培養(yǎng)學生以四重表征視角提煉題中有效信息及其表征方式，發(fā)掘試題考查方向，在表征間轉換以達到問題的解決，進一步提升四重表征轉換的意識和能力。

（三）規(guī)范符號表征，深化“數—形—物”定量研究意識

化學學習過程中的種種思維活動實質上都是對賦有意義的化學符號和文字信息進行加工的過程。無論在日常教學、試題講評、還是在作業(yè)批閱時，都應密切關注學生的符號表征能力，注重培養(yǎng)學生讀懂符號語言和運用符號語言進行規(guī)范化表達觀點的能力。

曲線表征通過數形結合的方式，將復雜的信息涵蓋在圖像中，對學生的各項表征能力和表征間的轉換能力都是一項挑戰(zhàn)。在教學中要注重培養(yǎng)學生將數據信息、圖形信息、物質變化信息貫穿聯(lián)結的“數—形—物”定量研究意識。在教學中，可結合手持技術，開發(fā)基于數字化實驗的研究內容，對實驗數據進行實時曲線表征，讓學生在參與實驗的過程中，從宏觀角度觀察現(xiàn)象，從圖像化的數據剖析微觀反應歷程;或以化學中的定量關系和具體的化學實驗為載體設計曲線的繪制和分析環(huán)節(jié)，引導學生主動進行曲線表征。再者可直接將某一圖像作為研討內容，引導學生基于圖像中所含數據、曲線的起點、拐點、變化趨勢、切線斜率等信息，推理分析反應歷程，實現(xiàn)信息的整合與表征間轉化。

（四）結合圖式和模型，聯(lián)結四重表征，建構整合知識網絡

在階段性復習總結時，可引導學生結合圖式和模型對知識進行整合和網絡建構，使知識更富組織性。如可選用概念圖辨析概念性知識;韋恩邏輯圖整合存在并列、包含等邏輯關系的知識;流程圖聯(lián)結物質的相互轉化;思維導圖梳理元素化合物知識（如圖1）;模型表征原理性知識，并可建構相應解題思維程序模型（如圖2）。圖式和模型的運用，使學生在對知識的自主梳理和網絡建構的過程中不斷地進行著思維的發(fā)散和收斂，將有效地聯(lián)結起四重表征，進一步提升學生的四重表征能力。

（五）強化新情境下四重表征的靈活運用，實現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展

新課標中指出：真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺。近年高考也趨向以真情境、新情境作為背景，對學生的學科關鍵能力和核心素養(yǎng)水平進行考查。在實際教學中，可根據學生四重表征能力的發(fā)展水平，挑選來自生產生活實際、當代化工技術、最新科研成果、化學史等相關情境中的關聯(lián)知識作為教學輔助資料，進行四重表征的應用訓練。通過引導學生識別題目中有效信息的呈現(xiàn)形式，組織生生交流、小組互動、師生討論、學生代表示范等教學環(huán)節(jié)，將四重表征的思維過程顯性化，學生通過推理宏觀現(xiàn)象產生的微觀本質原因，聯(lián)結定性與定量信息，進行標準化的符號表達，實現(xiàn)從基礎能力到進階能力的提升。同時，可創(chuàng)設相似、相異情境進行對比辨析，讓學生在知識的遷移中升華對四重表征的理解與運用，學生通過總結思維過程，構建解決此類問題的認知角度和思維模式，最終實現(xiàn)陌生情境下復雜問題的解決，實現(xiàn)高階思維能力的發(fā)展。在此以一個有關氧化還原反應的情境練習題為例。

本題選取化工原料硫酸亞鐵，對其受熱分解實驗進行了定量與定性探究。需要學生提取并整合圖像信息和文字信息，計算并推理反應物和產物的組成。而在進行第（3）題符號表達時又會發(fā)現(xiàn)僅有第（2）題推理出的產物無法配平方程式，進而繼續(xù)引發(fā)思考。

四、 結語

高中生化學四重表征能力的培養(yǎng)是一個長期的過程，需要教師在確保學生主體地位的同時，將用四重表征視角看化學的思維方式深入到每節(jié)課中，內化到學生的學習方式和學科思維中。只有學生真正掌握了學科思維方式，才能提升學科關鍵能力和學科核心素養(yǎng)，而這種思維方式，也將引導學生適應未來不斷變化發(fā)展的各種情境。

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作者簡介：張繼方，內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市，呼倫貝爾市海拉爾區(qū)第三中學。