化學觀念的建構及其教學功能和價值*

黃清輝　張賢金　吳新建

化學觀念的建構及其教學功能和價值*

黃清輝1張賢金2吳新建2

（1福建省泰寧第一中學福建泰寧354400；2福建教育學院化學教育研究所福建福州350025）

知識是容易被人遺忘的，而素養卻可以使人受益終身。學生科學素養的提升離不開教師在課堂教學中對學生化學觀念的培養。文章選擇微粒觀、分類觀和化學價值觀等三種化學觀念，探討這三種化學觀念的建構及其教學功能和價值。

化學觀念；微粒觀；分類觀；化學價值觀

《普通高中化學課程標準（實驗）》把培養和提升學生的“科學素養”作為化學課程改革的重要目標。科學素養的核心是讓學生頭腦中形成科學觀念，而化學學科素養的核心是化學觀念，是學生在學習化學學科后對所學知識形成的深刻性、整體性認知。目前還有很多教師認為化學課堂教學的目的就是傳授化學知識，尤其是高考中的熱點、難點知識，化學知識的學習固然重要，它是化學觀念和其他觀念建構的載體，但它不是教育的最終目的。愛因斯坦曾經說過：“教育就是忘記了在學校所學的一切之后剩下的東西。”學生或許會很快忘記化學學科知識，但是學生不會忘記學科的基本觀念、學科的思維方式、學科的解決問題的方法。化學觀念不是具體的學科知識，而是在學習化學學科知識的基礎上通過反復概括、提煉而形成的，是學生充分理解學科特點的基礎上所形成的基本看法和思維品質，它對學生科學素養的養成發揮著極其重要的作用。由此可見，注重培養學生正確的化學觀念，增進對化學科學本質的理解是培養科學素養的重要途徑。

化學觀念按照知識類可分為元素觀、微粒觀、平衡觀、守恒觀等；按照方法類可分為分類觀、實驗觀等；按照情感類可分為化學價值觀等［1］。這些觀念基本上囊括了化學學科發現并認知物質世界常用的思想方法和思維方式。對這些觀念深層次的認識必須要貫穿到具體的化學課堂教學中去，這樣建構起來的學科觀念就能更好地提升學生對物質世界的認知水平，為其將來實現更好更快的發展奠定堅實的基礎。本文選擇微粒觀、分類觀和化學價值觀等三種化學觀念，探討這三種化學觀念的建構及其教學功能和價值。

一、建構和利用微粒觀，促進學生對化學概念及原理的深層理解

微粒觀是化學基本觀念的重要組成部分，是化學基本觀念的最基礎的構成元素［2］。微粒觀是利用微觀的視角，從微粒的存在形式、微粒間的反應、微粒的種類和數量的變化等角度，形成對物質性質、變化、規律、用途的深刻認識。建構微粒觀，有利于學生去認識和考察物質間反應的基本原理。在平時教學過程中，我們發現很多學生學不好化學的一個重要原因，就是由于在頭腦中未能很好地建構微粒觀，因為微粒觀能夠很好地揭示物質的本質、物質深層次的特征以及相互間的聯系。學生一旦建立微粒觀之后，就很容易把宏觀的物質性質與微觀知識緊密聯系起來，學生就能清晰地認識化學現象的本質、深刻理解化學基礎知識的精髓，有利于幫助學生形成化學觀念。教師在微粒觀的建構中一定要將微粒觀的內在含義體現在對知識分析、學情分析、目標制訂、過程設計、結論提煉等方面上，同時結合“四重表征”（宏觀表征、微觀表征、符號表征、曲線表征）教學模式［3］以達到在教學過程中的每一個環節都能幫助學生對事物的認知由宏觀到微觀、由現象到本質、由一般到特殊，通過對概念原理的不斷學習，逐步形成自身的化學觀念。

如在鹽類水解的概念教學中，學生在分組測定CH3COONa溶液、NH4Cl溶液、NaCl溶液的pH后，如果直接引出鹽類水解的概念、實質、規律的話，這樣的教學環節不符合學生的認知規律，學生只是在知識層面上短暫性地記住了相關內容，而并未在頭腦中形成觀念。

教師可以從微粒觀的角度設計幾個遞進式的問題來探究NH4Cl溶液呈酸性的緣由：

①NH4Cl溶液中存在哪些電離，電離后會產生哪些離子？

②溶液中存在哪些微粒，微粒數量之間有何關系？哪些微粒之間會反應？

③這些微粒反應后，會導致水的電離如何變化，造成溶液中H+與OH-如何變化，溶液酸堿性如何變化？

④若將鎂粉投入到濃NH4Cl溶液中，可能觀察到什么現象？寫出相應的離子方程式。

⑤工業上為什么常用NH4Cl溶液處理鐵銹？

請結合以上問題，嘗試著從微粒的角度歸納出鹽類水解的概念原理。

在以上課堂教學設計中，教師從微粒觀的角度不斷地對課堂教學進行層層設計與嘗試，促進教師對概念原理教學進行新的反思，教師的教學理念逐漸從學科知識的教學轉變為學科觀念的教學。學生不僅能夠從微粒的種類、微粒數量關系、微粒間的相互作用及微粒數量的改變等多角度認識并得出鹽類水解的概念原理，更重要的是在學習過程中養成了自主解決問題的習慣，培養了學生學會學習的科學素養。

二、建構和利用分類觀，促進學生對事物性質、規律的深刻把握

分類觀是重要的化學觀念之一，是人們用來學習和研究物質的一種重要工具。分類觀的建立有助于學生在學習中深刻認識物質，掌握物質的性質、變化規律及其用途。分類觀作為一種重要的思維方法，在培養學生發現問題、分析問題、解決問題等多種能力上起著至關重要的作用。

很多學生學不好化學的另一個重要因素是由于化學學科本身的特點，化學學科涉及物質種類、性質、規律、用途非常多且零散，學生在學習過程中如果只是采取機械的記憶和模仿，未能做到靈活應用知識、真正理解知識的內在聯系與本質，那么這種學習是表層的、膚淺的。教師在課堂教學中，要注重引導學生運用分類觀對零散的化學知識進行整理與重組，發現物質的性質及物質間的內在關聯，不斷提升學生對知識的概括、整合及分類的水平。這樣的學習有助于學生深刻理解、掌握和審視化學知識，學生在反思中不斷實現自我突破與創新，逐步提高對本學科知識的系統性、深刻性水平，對化學知識形成結構性的認識。

如在魯科版高中《化學1》中“氧化劑與還原劑”的教學過程中，教師就可以設計具有思考價值的問題來引起學生進行深入思考，學生在已有的認知基礎上分析并解決問題，教師將知識中蘊含的分類觀轉化成問題呈現給學生，引導學生深刻認識和領會物質分類觀的本質，以達到理解氧化還原反應相關概念的目的。

①四種基本反應類型有哪些？它們的分類依據是什么？CO+CuOCu+CO2屬于四種基本反應嗎？

②Na在反應中怎樣變成Na+呢？Na與Na+在結構、價態等方面有何區別？

③從物質中元素化合價是否變化的角度，還可以把化學反應分成哪幾類？

④氧化還原反應外在特征是元素化合價變化，那么其內在的本質是什么？從電子轉移的角度可把化學反應分成哪幾類？

⑤如何從價態高低來判斷物質具有的氧化性或還原性？根據分類列出常見的氧化劑和還原劑。

⑥常見的氧化劑與還原劑之間一定會反應嗎？

學會學習是每位學生必須具備的素質之一，是學生能夠進行終身學習的重要前提。通過設計一系列的問題，讓學生學會應用分類的方法進行學習，根據物質的類別及反應規律預測物質性質與反應特點。在化學教學中，培養學生的分類觀有助于學生借助分類的手段更好地理解與掌握同類事物、同類反應的本質，增強學生自我獲取知識的能力，并對化學知識進行不斷深化。

三、建構和利用化學價值觀，促進學生對化學實用價值的深度認同

化學是一門研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的自然科學，同時也是一門富有實用性、價值性、創造性的科學。課程標準指出：贊賞化學科學對個人生活和社會發展的貢獻，關注與化學有關的社會熱點問題，逐步形成可持續發展的思想［4］。任何事物都具有兩面性，人類必須合理利用化學物質，盡量避免化學過程對人類帶來的不利因素。化學價值觀的建立有利于學生認清及解決當前化學面臨的種種信任危機，培養辯證唯物主義世界觀，倡導綠色化學，實現自然與社會的和諧統一。或許在很多人的心中，化學就是意味著“有毒、有害、沒價值”，教師通過課堂教學讓學生深刻體會到化學與人們生活息息相關，對經濟發展和社會進步發揮著至關重要的作用，以此來加深學生對物質世界的認識，樹立科學的世界觀。

在“NaCN的性質”教學中，教師首先設計教學情景：2015年8月12日，天津濱海新區的一處集裝箱碼頭發生爆炸，發生爆炸的是集裝箱內的易燃易爆物品氰化鈉，并造成附近水域嚴重污染。然后將NaCN相關資料呈現給學生：氰化鈉的化學式為NaCN，白色結晶顆粒或粉末，易潮解，有微弱的苦杏仁氣味。劇毒，皮膚傷口接觸、吸入、吞食微量可致人中毒死亡。熔點563.7℃，沸點1496℃。易溶于水，易水解生成氰化氫，水溶液呈強堿性，是一種重要的化工原料，用于電鍍、冶金和有機合成醫藥、農藥及金屬處理方面。那么，我們應該如何處理NaCN廢水呢？教師分別從不同角度設置幾個問題并組織學生進行分組討論。

方法一：根據氰化鈉溶液的CN-中的氮元素的化合價，可以選擇哪種最佳物質與它反應呢？選H2O2還是選NaClO？如果我們選擇用H2O2作為氧化劑，那么在堿性條件下，氰化鈉溶液的CN-被雙氧水氧化為HCO3-，同時產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，寫出該反應的離子方程式。

方法二：利用電解池的工作原理，我們能否處理除去含CN-、Cl-廢水中的CN-？

如果我們控制溶液pH在9左右，陽極產生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體，那么陽極和陰極材料有何要求？電極反應式該如何書寫？該反應怎樣除去CN-？

方法三：引導學生查閱資料，發現用雙氧水、NaClO等氧化劑氧化，存在耗藥量大、成本高，且難以達到排放要求，若先熱分解后氧化效果更佳。

這樣的教學設計，一方面有利于引發學生的學習興趣，另一方面讓學生體會到學習化學的意義。教師在教學過程中要引導學生學會用電化學、氧化還原反應、離子反應等已有的化學知識解決生活中存在的實際問題，讓學生感受到學化學是一個“從生活走進化學、用實驗探究化學、從化學走向社會”的過程，學生就能真正領略到化學知識的實用價值，進而培養學生的科學素養。

［1］畢華林，盧巍.化學基本觀念的內涵及其教學價值［J］.中學化學教學參考，2011（6）：3-6

［2］梁永平.中學化學教學論［M］.北京：北京師范大學出版社，2010

［3］劉建祥.“四重表征”化學教學模式與“手持技術”整合的案例研究［J］.化學教育，2013（7）：31-35

［4］中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）［M］.北京：人民教育出版社，2003

1008-0546（2016）11-0002-03

G632.41

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.001

*本文系福建省教育科學“十三五”規劃2016年度立項課題“高中化學學科核心素養培育研究”（課題編號：FJJKCG16-453）階段性研究成果之一。