对化学语言及其教学的再认识
文章编号：1005?C6629（2015）7?C0003?C07 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
化学语言是在化学学科产生和发展过程中形成的特有的学科语言，是化学研究与学习活动中进行表达、交流、加工和储存、传承化学思想信息的手段与工具。虽然我们经常使用化学语言，但不少人对化学语言还存在着一些模糊认识，需要澄清和深化认识。现从多种学科审视化学语言，就有关的问题做一些讨论。
1 从语言学、符号学等角度再认识化学语言
1.1 化学语言与“化学用语”、化学术语的区分
化学用语主要包括元素符号、化学式、化学方程式以及其他化学图式，用于表示物质的组成、结构和化学变化等，是学习化学的重要工具，因而是基础化学的重要内容，受到化学教师的普遍重视。早在上世纪80年代初我国就有学者通过量化研究证明，化学用语的学习跟化学学科学习成绩有很强的相关性。
有不少人认为，化学语言、化学符号就是化学用语，这种认识是不恰当的。要弄清这个问题，先要弄清什么是语言、什么是符号。
语言是以语音为物质外壳，由词汇和语法构成并能表达人类思想的符号系统。作为符号学的基本概念之一，“符号”是指代一定意义的意象，可以是图形图像、标志符号、文字组合，也可以是声音信号、建筑造型，甚至可以是一种思想文化、一个时事人物，外延要比日常语言中的“符号”广泛得多。符号总是负载着某些信息，是信息的携带者和高级载体，是信息传播的最重要的工具。语言是交流、保存和传递人类文明成果的工具，是文化的重要组成部分，因而是人类最重要的符号系统，在各种符号系统中也是最复杂的。为了记录、传递和交流思想，人类在创造了语言之后又创造了文字。由此，语言符号包括口头语言和以书写符号（文字）形态出现的书面语言。文字是语言的视觉形式，是在特定的环境中，为了特定的需要而产生的。文字突破了口语在空间和时间上所受的限制，能够发挥更大的作用[1～3]。
从语言学角度看，语言可以分为自然语言和人工语言两大类。自然语言通常是指自然地随文化演化的语言，汉语、英语等就是自然语言的例子。人工语言又称人造语言，是因特定目的、用途而人为创造出来，有特定词汇和语法，为特定族群共同约定和使用的语言。科学语言是人工语言的主要种类之一，是以特定的语法、逻辑和规则建构的、描述和说明科学理论的符号系统，是科学思想的承载者。科学语言不仅囊括了科学知识和科学思想，而且也积淀着科学方法和科学精神，体现了语言是认识世界的中介。语言的功能主要分为社会功能和思维功能两方面，科学语言还具有创造功能和审美功能。化学语言是一种科学语言。
化学语言是以有关符号按照一定规则来表示一定化学内容的，基本上具有对应的各种语言元素。通常所说“化学用语”特指元素符号和各类化学式、化学方程式及其拓展，即还包括（原子、离子、分子）结构示意图、电子式、示性式等图式以及价态符号、价键符号、核素符号、轨道符号等特殊符号，是化学专用的符号。从语言分类学角度看，化学语言系统包括符号语言、文字语言和图表语言等3类。
化学符号用简洁和清晰的方式承载着物质组成、结构和化学性质等方面的信息，可以表示物质组成、结构和化学反应的一般规律，构造物质组成、结构和化学反应的模型，表达化学思维模式等等，是化学思维活动的物质载体。化学符号具有确定性、简洁性和统一性，使人们得以摆脱大量的记忆和模糊不清的语言纠缠，让思维能够专注于物质的组成、结构和化学反应性能等问题，更加清晰、简约和专业化，是化学思维的最佳工具。化学语言因为使用了化学符号而进一步增强了抽象性、描述的准确性和应用的广泛性，成为科学的共同语言，在化学科学的发展和化学知识的应用中发挥了重要的作用。
“化学用语”，即专用的化学符号舍弃了物质的其他方面信息（例如颜色、气味以及实验操作等等），难以全面、完整地描述物质及其变化，常常要借用部分日常语言来配合。因此，它只是化学语言（或广义的化学符号）的一部分。化学符号是逐步发展形成的，它还会继续发展、变化以适应化学科学的发展。例如，经典的化学符号是不能表征物质具有导电性的，现在，人们已尝试用共轭结构表征某些物质具有导电性；用结构变化式来表征某些分子的开关性能[4]。
“化学用语”容易跟“化学语言”混淆，其实它只是视觉形式的化学语言，其功能也跟化学语言有所不同：化学语言能表达化学学科中的各种事物、状态、思想和操作，进行有关的观念交流；而“化学用语”的完备性、独立性是有限的，就是作为符号语言也是不完备的。舍弃“化学用语”这个名称，改称为“化学（专）用符（号）”会更准确一点。
人类文明的历史源于文字符号的创立，人类的文明大厦是建筑在文字符号根基之上的。只有创造了化学符号系统之后，人类才得以建造化学科学大厦。换句话说，化学符号系统是建立化学科学的重要前提，它对于化学科学的创建和发展是功绩至伟的。但是，化学符号系统（化学语言）不仅仅是指“化学用语”，还应该包括描述各种化学事物的语言，才能完整地表达、交流、加工和储存通过抽象反映各种化学现象的概念、术语，以及由概念产生的判断、推理、假说、理论及模型等等。没有它们，光靠“化学用语”，复杂的化学科学大厦是无法建成的。因此，在化学语言中混合使用日常语言是自然的、正常的，这跟化学与日常生活的密切联系有关。 术语是专门用于某种科学或技术的、意义固定的词语，其中蕴涵着一些高级的科学概念。各门独立的科学以及有独立性的技术，都有它自己的专用术语。术语具有精确和固定的意义，因此才能够把科学技术跟常识区分开来[5]。有些术语可以用专门符号来表示。例如在化学方程式中，可以用“△”表示加热，用“↑”表示生成气体，用“↓”表示生成沉淀……术语常常借用日常语言词汇来构成，例如（电脑）桌面、后台、防火墙、云（计算）、（分子）筛、（氧）桥、（羟）桥、风化、手性、糖、油脂、蛋白质、孔雀绿、水浴、石灰、石膏、（电子）云、树脂……
1.2 化学语言的属性
化学语言具有语言的基本属性。例如：
语言是用于表达事物、动作、思想和状态，进行现实观念交流的工具，是人类重要的交际工具语言之一，是人们进行沟通交流的表达符号。
语言同思维有密切的联系，是人类思维过程中最一般和最核心的符号形式，是思维的工具、载体、物质外壳和表现形式，也离不开思维。语言作为思维的工具，只有在思维过程中运用才有存在的意义。如果没有思维活动，无所谓交际和思想，语言工具也就失去了存在的价值，没有必要存在了。思维对语言有一定影响，语言和思维是相互依存，共同发展的。所以，语言和思维是相辅相成的，二者各以对方为存在条件。
语言并不排斥人类直观思维、动作思维和其他特殊类型思维。
语言是一种社会现象，是人类的创造，等等[6～7]。
语言具有结构性、意义性、约定俗成性和创造性，还具有指代性、符号性、系统性等特性。任何语言都是概念的映像，即具有所指性。化学语言也具有这些特性。
基于上述认识，教师教学元素符号和化学式时，应该说明它们是化学中常用的符号，可以给化学的学习和研究带来很大方便，使用时要重视思考和理解它们的化学含义，切忌把它们说成是一种语言，更不宜把它们跟外语类比。
2 从表征角度再认识化学语言
2.1 两种不同涵义的“表征”
“表征”现在成了一个比较热门的新词：除了在认知心理学中常常出现外，更多地被用于教育教学、化学、材料科学、地质学乃至文学、社会学等领域（例如“良好课堂气氛的表征”、“石墨烯结构性能表征”、“高分子材料老化表征”、“磷灰石矿物表征”、“金属力学性能的表征”、“乙肝纤维化表征”、“分散性的表征”、“陈述性知识的表征”、“文艺作品风格的基本表征”、“社会分层的新闻表征”、“道德企业的表征”、“后现代的表征”等等）。不同领域中的“表征”涵义有所不同，对此需要做一些考察。
在心理学中，表征跟英语中的“representation”一词对应，是认知心理学的核心概念之一，意指信息或知识在心理活动中的表现和记载方式，是外部事物在心理活动中的内部再现。例如，汪安圣把信息的记载或表达方式称为对这种信息的表征，认为表征“代表”着相应的信息；心理学把信息在头脑中的记载方式称为心理表征，在不易产生误解的情况下则简称为表征[8]。在心理学中“表征”实际上是心理表征或知识表征的简称，语言表征是语言材料所负载的信息在头脑中存在的方式。
在其他领域，表征多跟英语中的“characterization”一词对应，基本的涵义是（特性/特征的）表述、描述，在不同的场合涵义有所不同，常常被引申而赋予检测、参数和性能表述、鉴定、方法甚至于评价或者（对书或戏剧中人物的）刻画、塑造等意思，跟心理学中的“表征”是不同的。有人望文生义，把“表征”解释为“表现的特征”，是不可取的。
表征对于认知是必要的。一个清楚存在的事实是：人类的高级认知是通过符号能力实现的。可以将认知能力划分为3个发展水平：（1）最初认知水平：感觉运动认知。（2）初级认知水平：意象认知。这时认知活动可以在头脑中想象地进行，可以在头脑中预演事情，但又极大地依赖于身体活动的表达能力。（3）高级认知水平或言语思维水平：语言认知。这一水平的认知摆脱了受限于身体活动表达的时空局限，抽象世界的发展成为可能。意象表征始终是具体的，而语言可以表征抽象的含义。真正的语言水平的认知是感觉运动-意象-语言混合的认知，而意象的认知是感觉运动-意象的认知[9]。
人类最重要的认识活动是以语言表征的方式进行的，表征（意象的和语言的）是人类最重要的认知和学习方式。但是，不是所有水平的认知活动都是符号表征，因为存在非语言的认知活动（例如，气味的识别和确定不以有声语言和书面语言为载体），因而表征对于认知不是充分的，而不完全的表征在人类的认知活动中是普遍存在的。
大多数认知科学家都认为，心智中的知识是由心理表征构成的[10]。因此，知识的表征实际上就是心理表征。
2.2 化学认知中的“表征”
早在1964年，布鲁纳就曾经指出：人们以表现的、图像的和符号的方式来表征知识，这3种表征方式依次形成发展过程。所谓表现性表征包括动作反应以及操作物体和事物的表现；图像性表征是进行没有动作的心像活动或图像转换思维活动，识别物体、思考物体的属性或拟采取的动作等；符号性表征是用语言、数学符号等对知识进行编码，可以表示抽象的、随意的知识。符号性表征模式是最后形成的，并很快成为最主要和常用的模式，它可以使学习者用更为灵活和有力的方式来表述知识。
1991年，琼斯通（H. Johnstone）提出，化学学习存在三种水平：宏观水平、微观水平、符号水平：宏观水平对应于可以描述宏观现象；微观水平对应于可以在原子、分子层次上解释物质的存在和化学变化；符号水平是能用化学符号来表征物质及其化学变化。1993年，他进一步指出，化学课程应有3个基本组成部分：可触摸、可见的宏观化学；原子、分子等微观化学；符号、方程式、计量学、数学的表征化学；这3个基本组成部分存在着三角关系。但是，经典化学只关心宏观和表征两个角，把每条边都给分开了，微观、结构部分通常被忽视。
琼斯通认为，掌握这3种水平以及它们之间的联系，有助于学生提高化学学习水平，学生就可以把它作为一个有力的工具来认识世界。这是一个漫长的过程，“填鸭式”的教学无助于它的形成。他通过调查发现，学生通常更倾向于一次只在一种水平上，特别是更愿意在宏观水平上学习化学。他特别指出：学生必须首先充分理解如何将符号转换成它所表征的富有意义的信息。重要的是教师要理解这3种水平的联系，只有教师领悟了，才有可能有效地传授给学生。
上述有关表征及其水平的论述，可以给我们提供有益的启示，帮助我们更准确地把握化学符号在化学教学中的定位和功能，自觉地改进化学教学：
（1）要在搞好宏观化学教学和微观化学教学的基础上搞好表征化学的教学。
（2）在表征化学的教学中要注意引导学生了解符号表征的蕴涵，使符号表征成为概括、提升宏观认识与微观认识的重要环节。
（3）在表征化学的教学中还要注意宏观化学与微观化学的联系，使符号表征成为联系宏观认识与微观认识的纽带，跟宏观认识、微观认识相互联系，三维一体。
实际上，宏观认识和微观认识都是具象的，而符号表征是抽象的，既有宏观意蕴又有微观意蕴；宏观和微观都是认识的范畴，不是认识的工具，而符号是认识发展的结果，可以作为认识的工具。把它们并列为3种表征方式似欠妥当，琼斯通等人也没有这样做。
3 从化学科学角度再认识化学用语
化学科学是研究化学学科系统的组成（要素）、结构及发生、发展的科学。从化学科学角度认识化学用语，有助于准确地为化学用语定位，从而更好地把握它。
为了简洁明了地表示物质，化学家制定了元素符号和化学式；为了简洁明了地表示物质的化学变化，化学家提出了化学方程式概念及其规则系统。元素符号、化学式和化学方程式自然都跟物质有关。描述物质及其化学性质自然离不开元素符号、化学式和化学方程式。作为交流和思维的工具，它们跟概念和理论知识有着密切的联系：在中学化学中，通常把教学内容分为概念和化学理论、元素与化合物（包括有机化合物）、化学实验、化学计算和化学用语几部分。学习化学概念、化学理论、元素与化合物知识、化学实验和化学计算时，都要用到元素符号和化学式；而化学符号总是跟一定的化学概念、化学理论联系着。
科学理论一般含有下列组成部分：（1）支撑和指导这种理论的科学观念（常常是隐含的，并不明确说明）；（2）由核心概念及其拓展概念、辅助概念、次要概念等组成的概念系统；（3）运用概念进行推理形成的命题、假说、规律系统；（4）基本科学事实，以及描述和解释有关事实、进行理论思维的工具――语言符号系统（观察与实验语言、理论语言）。每一个理论都有它特定的语言符号（不排除跟相近理论共用某些语言符号）。例如，物质组成理论有元素概念和元素符号等；原子-分子理论有原子、分子概念以及化学式等；化学键理论有价键式（电子式、结构式）等；空间结构理论有构型式、构象式等；分子轨道理论有轨道符号、轨道表示式等等。至于化学实验和化学计算，因为它们跟物质及其化学变化有关，当然少不了有关的概念和语言、符号的支持。
4 从教学论角度再认识化学语言
掌握化学符号语言是学好化学的重要条件。为此，需要遵从有关的规律，首先是语言学习的一般规律；其次，还要注意化学语言学习的特殊性。
4.1 语言学习的一般规律
语言教学论总结了语言学习的一般规律[11]，主要是：
（1）语言能力是个体在与他人交往时运用语言工具顺利进行信息传递的一种心理条件，是在言语的生理素质基础上，通过交往活动或接受系统的教育而习得和逐步发展起来的，包括听、说、读、写等方面。
（2）语言学习是在言语活动中实现的。语言学习过程包括对一系列声音或符号及其约定俗成意义的识别、再认和重现，对语法规则的理解，以及对使用语言所必需的动作技能（如发音、书写等）的掌握。
（3）语言学习是由简单到复杂，由模仿到理解的过程。
（4）语言学习必须多听，多看，多读，多写，多用等等。
4.2 化学语言学习的特殊性
化学语言的特殊性决定了化学语言学习的特殊性。化学语言的特殊性主要是：
（1）化学语言跟物质的组成、结构和化学反应等紧密地联系在一起，能表达化学学科中的各种事物、动作、思想和状态，进行有关的观念交流，跟化学思维有密切的联系。
（2）化学符号表征以对物质进行化学操作、形成有关表象为基础，以对宏观化学与微观化学的了解为基础；化学符号表征是概括、提升、融合宏观认识与微观认识的重要环节；化学符号表征蕴含着宏观化学表征与微观化学表征两个重要方面；化学符号表征是联系宏观认识与微观认识的纽带。
（3）仅凭元素符号、化学式和化学方程式不能完成全部的化学认识交流活动。
（4）现行的国际通用的元素符号大多用拉丁字母表示，是以相应的拉丁文词汇第一个字母为基础构成的，不便于中国学生的记忆和学习，特别是集中记忆和学习。
（5）元素符号、化学式和化学方程式有一定的抽象性，使得一些中学生在化学符号的理解、转换、构造、书面表达等方面存在一定的困难。但是它们又有较强的具象性，难度并不大，经过努力绝大多数学生都是可以学好的。
4.3 化学语言教学的有效策略与方法
根据语言学习的一般规律、化学语言学习的特殊性以及化学语言教学的经验，化学语言教学可采取下列有效策略与方法：
4.3.1 为学生学习化学语言奠定坚实的知识基础 搞好物质组成、结构和化学反应的教学，从宏观和微观两方面对物质的组成、结构和化学反应进行化学思维操作，使宏观认识与微观认识相结合，在此基础上形成的有关表象和概念是学生学习化学语言的知识基础和必要前提。不考虑学习化学语言的知识基础，让学生集中提前死记的做法是错误的。
4.3.2 为学生学习化学语言奠定有利的心理基础
以元素符号为例：元素符号是初中学生最先接触的化学符号。即使在初中，其数量也不算少，容易形成学习困难。对此，可以采取两方面措施：
一是诱发学习化学符号的迫切心理。例如，先让学生用汉字来写二氧化碳、五氧化二磷等物质的名称，用汉字来表示有关的化学反应过程，使他们感觉到不便、麻烦，再伺机介绍有关的元素符号和化学式，使他们体验使用化学符号的方便等优点，形成学习化学符号的愿望和兴趣。
4.3.3 引导学生掌握蕴涵，注重名实结合
所谓“名实结合”，一是指化学符号（名）与化学符号所承载、蕴含的宏观意义和微观意义等实质内容（实）结合；二是指名（称）与化学式（实）联系记忆。
著名化学教育家刘知新教授曾精辟地概括了“名实结合”、“名实互现”、“名实发展”等化学符号教学原则。他指出，要让学生“把化学用语与化学事实或概念结合起来，形成正确的联想”；“要尽量使具体物质、具体反应、化学概念和原理借助于化学用语来抽象概括，减少不必要的假借”；“要突出化学用语的意义，在学生初步掌握了化学用语之后又进而结合物质及其变化使之具体化、深刻化，达到运用于发展的目的”[12]。刘知新教授提出的这些原则我们应好好体会、回味。
4.3.4 引导学生总结、掌握有关规律
例如，化学式的读写规律（先读后写，后读先写）、化合价代数和规律（化学式中各元素正负化合价代数和为零）以及氧化物、碱、酸、盐的化学式读写规律等等。
4.3.5 严格要求，遵守规范
不仅重视化学符号的教学，教师注意做好示范作用并严格要求学生遵守有关的读说和书写规范，而且注重全面地提高学生的化学语言能力。
4.3.6 抓好应用环节，为学生创造常用常练的机会
化学符号学习要抓好识、读、写、意（义理解）、练等环节，特别是应用环节。要结合有关事实、概念练习应用，通过经常的识、读、写、意、练，使学生增强联想能力，加深理解和记忆，逐步达到熟练水平。化学符号以外的化学语言也要多为学生创造常用常练的机会，例如，经常组织讨论，布置一些论述题、简述题，而不只是打钩、画线、选择、填空等。
化学语言的教学看似简单，实际上未必。它给我们提供了开展教学研究的空间，需要我们在教学实践中不断地研究、探索。
4.4 当前化学语言教学中需要注意的问题
目前的高中化学教学，往往只在高一新生刚入学时以及高中毕业复习时对化学语言有所重视，其余时间则“无暇顾及”。少数教师甚至认为化学语言教学是初中教师的事，这种认识对化学语言教学十分不利，要努力纠正。
在初中化学中，化学语言教学存在着下列需要重视的问题：（1）化学符号教学超标。以中考标准代替课程标准，甚至以“强化”为名随意增加数量、提高教学要求。（2）化学符号教学乱序。一步到位，提前“达标”：要求学生提前强记中考可能涉及的元素符号、化学式和化学方程式。（3）不重视表达训练，学生缺乏应用化学语言的机会。（4）化学符号教学失策。只强调结果，不讲方法。一些教师往往以复习课模式代替新课模式。由于初中化学只在九年级开课，任教教师都要承担初中化学复习迎接中考的任务，而高中化学教师不一定承担复习迎考的任务，所以初中化学的“超标”、“乱序”和“失策”等情况比高中普遍和严重。
概括存在的问题，就是任性施教、粗暴施教。当然，这只是极端情况，不同教师的情况有所不同，也有不少教师能够坚持正确的做法。
造成上述问题的原因主要有：
（1）对教学内容缺乏深入认识。一些教师主要是从升学考试角度“感觉”到化学语言很重要，是迫于升学考试需要来抓化学语言教学，对化学符号的本质和内外联系缺乏深入认识，不是从化学学科特点和学生发展需要来抓化学符号教学。
（2）对教学规律缺乏深入理解。虽然在“化学教学论”课程或者化学教材教法培训中学习过化学符号教学规律及教学方法等内容，但不求甚解，缺乏深入理解。
（3）对教学规律缺乏敬畏之心。出于功利之心，急于求成，浮躁任性，不屑于按照教学规律办事，肆意违背教学规律。
（4）对学生缺乏爱心、耐心，对自己正确施教的能力缺乏信心。
追根寻源，造成上述现象的祸首是片面的“应试第一”思想和浮躁任性心理，跟目前的教师考核制度也有一定关联。要解决上述问题，首先要有效地提高教师的教育教学思想水平和师德水平，还要重视提高对化学符号和化学语言的认识水平。
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