Transcript 三重表征的划分依据
化学学习三重表征及其教学价值 相异构想 三重表征的研究 问题解决的研究 化学学习三重表征及其教学价值 三重表征的涵义 三种表征的关系 三重表征的教育价值 三重表征学习方式的探查 三重表征的教学策略 一、三重表征的涵义 • 什么是三重表征？ 三重表征的涵义 化学中的三重表征 表征的涵义 学科特点 文献查询 表征 • 表征是一个心理学概念 – 著名的科学家、认知心理学家和人工智能 的创始人西蒙（Herbert A Simon）指出： “表征包含了两个方面的含义：信息和对 信息的加工”。 [ Image information in product ] Image : www.openas.com Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 文献查询 Onno de Jong等 （1999） Mary B.Nakhleh 等（1994） Johnstone（1991、 1993） David F.Treagust 等（2001） Chandrasegaran 等（2008） Emine Adadan等 （2009） 不同的学者对三重表征有不同的描述 表一 用于表达三重表征的术语 作者 术语 Andersson,1986 宏观世界 原子世界 Ben-Zvi, Eylon, Silberstein, 1987 宏观水平 微观水平 符号水平 Gabel, Samuel， Hunn1987Gabel, 1994 宏观水平 微观水平 符号水平 Johnstone, 1991 宏观水平 亚微观水平 符号水平 Bodner, 1992 宏观的化学世界 分子化学世界 符 号的化学世界 Johnstone, 1993 宏观化学 亚微观化学 表征化学 Fensham, 1994 宏观世界 原子世界 Nakhleh&Krajcik, 1994 宏观体系 微观体系 符号体系 代数 体系 Johnstone, 2000 宏观的 亚微观的 表征的 Treagust, Chittleborough&Mamiala, 2003 宏观的 亚微观的 符号的 从以上文献 中，我们可 以看出对于 三重表征的 涵义至少存 在两个问题 1. 2. 对于三重表征 不同的学者有 不同的界定， 所用的术语也 有所不同 对于三重表 征的划分依 据没有明确 的论述 化学学科特点 • 化学是一门在分子、原子水平上研究物质的 组成、结构、性质及其变化规律的自然科学 – 微观结构决定宏观性质，化学知识的学习必须微 观宏观相结合进行。化学符号是化学学科的通用 语言，既可以从微观水平上解释物质的组成和变 化，又可以从宏观水平上描述物质的状态和性质， 可以说是联系宏观和微观的桥梁和中介，是学习 化学必须掌握的语言。 心理学 文献查询 学科特点 三重表征的涵义 三重表征的涵义 宏观表征 微观表征 符号表征 指的是人类感知器官可以直接感 知到的物质性质及其在头脑中的 认知方式。 指的是处于类似分子原子水平的 物质性质及其在头脑中的认知方 式。 指的是表示化学物质组成、结构、 性质、变化、状态、数量、单位 的符号及其在头脑中的认知方式。 三重表征的划分依据 三重表征的划分依据 依据一： 依据空间大小 依据二： 是根据抽象水平 二、三种表征的关系 • 化学知识存在三种表征形式，那么这三 种表征存在什么关系呢？ – 三重表征是一个整体，三种表征互为补充。 三种表征关系图 Johnstone 三角模型 Jong的三重表征图 Johnstone教授提出 了非常经典三角模型 （1991） Onno de Jong和 Jan van Driel提出（ 1999） Description of the contents 我们构建的关系图 Davidowitz的关系图 我们构建的关系图 Bette Davidowitz and Gail Chittleborough （ 2009年） 化学 真实的 宏观水平 表征的 微观水平 符号水平 图四 Bette Davidowitz and Gail Chittleborough的三重表征的关系图 三、三重表征的教育价值 有利于化学观 念的生成 有利于化学问 题解决 有利于化学思 维方式的养成 可以促进概念 的理解 四、学生三重表征学习方式的探查 为了使研究结果具有一定的代表性，我们分 对象 别对高中一年级（相当于初中毕业水平）、 大学化学专业一年级（相当于高中毕业水平） 目的本研究采用对照法、问卷调查、个人 探查我国学生在化学学习中是否形成了 和三年级的学生进行了抽样调查。其中高一 “宏观-微观-符号”三重表征的思维方式， 访谈等研究方法积极探讨学生是否具 年级的测查对象为济南市三所不同层次学校 备三重表征思维方式，问卷调查和个 以及不同学生群体三重表征的思维水平， 的高一新生，每所学校随机抽取三个班级， 旨在为促进学生的化学学习提供有益启示。 别访谈均允许学生运用图形、符号等 共收回有效问卷491份；大一、大三的学生 方式辅助他们对问题理解的表述。 均来自山东师范大学化学化工与材料科学学 院化学教育本科专业，大一年级收回有效问 卷236份，大三年级收回有效问卷209份。 方法 材料 结论 与启示 • 二、选择 • 1．温度升高时，温度计内的水银（汞）柱会上升， 从微观角度分析，你认为其原因是（） • A．汞原子数目增多了 • B．汞原子受热后运动速度加快，都冲到温度计另一 端去了 • C．汞原子热胀冷缩，汞原子自身体积变大了 • D．汞原子受热后，运动速度加快，原子间间隔增大 了 • 3．水分子中氢原子所占的质量分数与一杯 水中氢元素所占的质量分数（ • A.两者相等 B．水分子中氢原子所占的 质量分数大 • C．一杯水中氢元素所占的质量分数大 D．两者无法比较 哪一个化学方程式描述了这个化学反应（） A．3X+8Y＝X3Y8 B．3X+6Y＝X3Y6 C．X+2Y＝XY2 D．3X+8Y＝3XY2+2Y • 三、开放题：从化学方程式 2H2+O2=====2H2O，你都能想到哪些有关 的知识？请尽可能多的写出你所知道的信息。 选择题测查结果及分析 不同群体学生三重表征水平存在差异 1 •2 学生宏观表征与微观表征间转换能力的分析 • 学生微观表征与符号表征间转换能力的分析 3 4 • 学生三重表征水平的分析 • 开放题分析结果 – 学生对化学的理解明显地沿着宏观、微观、符号 的顺序依次降低。也就是说，学生对于可观察的 宏观现象的理解要显著优于对于抽象概念（如分 子、原子、离子以及方程式等符号系统）的理解。 三种表征比例的严重不协调明显阻碍了学生三重 表征思维方式的形成。 [ Image information in product ] Image : www.openas.com Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 学生三重表征学习方式探查的结论 结论1 结论2 学生宏观表 征较好，但 微观表征、 符号表征薄 弱 学生难以 在不同表 征间建立 有效联系 结论3 学生头脑中 有较多较为 明显的错误 表征 结论4 在不同表征 间能够建立 联系的学生 选择题成绩 较高 学生三重表征学习方式探查的启示 被试普遍缺乏三重 表征思维方式，其 原因首先是他们缺 乏将三者进行有机 结合的意识。 启示 学生微观表征、符号表征薄弱，不同表 征间的转换也存在较大困难，而任何一 种表征的薄弱都会引起不同表征间转换 的困难，并会进一步影响学生进行三重 表征的质量和能力。 三重表征思维方式 不能依靠学生自己 形成，而应由教师 去主动培养 教师认识到三重表征的重要性，并具备进行三重表 征教学的意识，将培养学生的三重表征思维方式作 为一个重要的教学目标，努力挖掘知识的三重表征 教学点，并将三重表征自觉地反映到教学活动中。 五、三重表征的教学策略 1 2 3 加强实验教学 ，增加宏观表 征的体验 合理使用微观 模拟，增强微 观世界的可视 化 理解化学用语 的意义，强化 符号表征的中 介作用