化學(xué)觀念的建構(gòu)及其教學(xué)功能和價(jià)值*

黃清輝　張賢金　吳新建

化學(xué)觀念的建構(gòu)及其教學(xué)功能和價(jià)值*

黃清輝1張賢金2吳新建2

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

知識(shí)是容易被人遺忘的，而素養(yǎng)卻可以使人受益終身。學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升離不開(kāi)教師在課堂教學(xué)中對(duì)學(xué)生化學(xué)觀念的培養(yǎng)。文章選擇微粒觀、分類觀和化學(xué)價(jià)值觀等三種化學(xué)觀念，探討這三種化學(xué)觀念的建構(gòu)及其教學(xué)功能和價(jià)值。

化學(xué)觀念；微粒觀；分類觀；化學(xué)價(jià)值觀

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》把培養(yǎng)和提升學(xué)生的“科學(xué)素養(yǎng)”作為化學(xué)課程改革的重要目標(biāo)。科學(xué)素養(yǎng)的核心是讓學(xué)生頭腦中形成科學(xué)觀念，而化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的核心是化學(xué)觀念，是學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科后對(duì)所學(xué)知識(shí)形成的深刻性、整體性認(rèn)知。目前還有很多教師認(rèn)為化學(xué)課堂教學(xué)的目的就是傳授化學(xué)知識(shí)，尤其是高考中的熱點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)，化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)固然重要，它是化學(xué)觀念和其他觀念建構(gòu)的載體，但它不是教育的最終目的。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“教育就是忘記了在學(xué)校所學(xué)的一切之后剩下的東西。”學(xué)生或許會(huì)很快忘記化學(xué)學(xué)科知識(shí)，但是學(xué)生不會(huì)忘記學(xué)科的基本觀念、學(xué)科的思維方式、學(xué)科的解決問(wèn)題的方法。化學(xué)觀念不是具體的學(xué)科知識(shí)，而是在學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上通過(guò)反復(fù)概括、提煉而形成的，是學(xué)生充分理解學(xué)科特點(diǎn)的基礎(chǔ)上所形成的基本看法和思維品質(zhì)，它對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成發(fā)揮著極其重要的作用。由此可見(jiàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)觀念，增進(jìn)對(duì)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。

化學(xué)觀念按照知識(shí)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(shí)驗(yàn)觀等；按照情感類可分為化學(xué)價(jià)值觀等［1］。這些觀念基本上囊括了化學(xué)學(xué)科發(fā)現(xiàn)并認(rèn)知物質(zhì)世界常用的思想方法和思維方式。對(duì)這些觀念深層次的認(rèn)識(shí)必須要貫穿到具體的化學(xué)課堂教學(xué)中去，這樣建構(gòu)起來(lái)的學(xué)科觀念就能更好地提升學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)知水平，為其將來(lái)實(shí)現(xiàn)更好更快的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文選擇微粒觀、分類觀和化學(xué)價(jià)值觀等三種化學(xué)觀念，探討這三種化學(xué)觀念的建構(gòu)及其教學(xué)功能和價(jià)值。

一、建構(gòu)和利用微粒觀，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)概念及原理的深層理解

微粒觀是化學(xué)基本觀念的重要組成部分，是化學(xué)基本觀念的最基礎(chǔ)的構(gòu)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(yīng)、微粒的種類和數(shù)量的變化等角度，形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)、變化、規(guī)律、用途的深刻認(rèn)識(shí)。建構(gòu)微粒觀，有利于學(xué)生去認(rèn)識(shí)和考察物質(zhì)間反應(yīng)的基本原理。在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生學(xué)不好化學(xué)的一個(gè)重要原因，就是由于在頭腦中未能很好地建構(gòu)微粒觀，因?yàn)槲⒘Ｓ^能夠很好地揭示物質(zhì)的本質(zhì)、物質(zhì)深層次的特征以及相互間的聯(lián)系。學(xué)生一旦建立微粒觀之后，就很容易把宏觀的物質(zhì)性質(zhì)與微觀知識(shí)緊密聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生就能清晰地認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)、深刻理解化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的精髓，有利于幫助學(xué)生形成化學(xué)觀念。教師在微粒觀的建構(gòu)中一定要將微粒觀的內(nèi)在含義體現(xiàn)在對(duì)知識(shí)分析、學(xué)情分析、目標(biāo)制訂、過(guò)程設(shè)計(jì)、結(jié)論提煉等方面上，同時(shí)結(jié)合“四重表征”（宏觀表征、微觀表征、符號(hào)表征、曲線表征）教學(xué)模式［3］以達(dá)到在教學(xué)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能幫助學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知由宏觀到微觀、由現(xiàn)象到本質(zhì)、由一般到特殊，通過(guò)對(duì)概念原理的不斷學(xué)習(xí)，逐步形成自身的化學(xué)觀念。

如在鹽類水解的概念教學(xué)中，學(xué)生在分組測(cè)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(shí)質(zhì)、規(guī)律的話，這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)生只是在知識(shí)層面上短暫性地記住了相關(guān)內(nèi)容，而并未在頭腦中形成觀念。

教師可以從微粒觀的角度設(shè)計(jì)幾個(gè)遞進(jìn)式的問(wèn)題來(lái)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(huì)產(chǎn)生哪些離子？

②溶液中存在哪些微粒，微粒數(shù)量之間有何關(guān)系？哪些微粒之間會(huì)反應(yīng)？

③這些微粒反應(yīng)后，會(huì)導(dǎo)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(xiàn)象？寫出相應(yīng)的離子方程式。

⑤工業(yè)上為什么常用NH4Cl溶液處理鐵銹？

請(qǐng)結(jié)合以上問(wèn)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(xué)設(shè)計(jì)中，教師從微粒觀的角度不斷地對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行層層設(shè)計(jì)與嘗試，促進(jìn)教師對(duì)概念原理教學(xué)進(jìn)行新的反思，教師的教學(xué)理念逐漸從學(xué)科知識(shí)的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)科觀念的教學(xué)。學(xué)生不僅能夠從微粒的種類、微粒數(shù)量關(guān)系、微粒間的相互作用及微粒數(shù)量的改變等多角度認(rèn)識(shí)并得出鹽類水解的概念原理，更重要的是在學(xué)習(xí)過(guò)程中養(yǎng)成了自主解決問(wèn)題的習(xí)慣，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的科學(xué)素養(yǎng)。

二、建構(gòu)和利用分類觀，促進(jìn)學(xué)生對(duì)事物性質(zhì)、規(guī)律的深刻把握

分類觀是重要的化學(xué)觀念之一，是人們用來(lái)學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)的一種重要工具。分類觀的建立有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)中深刻認(rèn)識(shí)物質(zhì)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律及其用途。分類觀作為一種重要的思維方法，在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等多種能力上起著至關(guān)重要的作用。

很多學(xué)生學(xué)不好化學(xué)的另一個(gè)重要因素是由于化學(xué)學(xué)科本身的特點(diǎn)，化學(xué)學(xué)科涉及物質(zhì)種類、性質(zhì)、規(guī)律、用途非常多且零散，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中如果只是采取機(jī)械的記憶和模仿，未能做到靈活應(yīng)用知識(shí)、真正理解知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系與本質(zhì)，那么這種學(xué)習(xí)是表層的、膚淺的。教師在課堂教學(xué)中，要注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分類觀對(duì)零散的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理與重組，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)及物質(zhì)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，不斷提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的概括、整合及分類的水平。這樣的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生深刻理解、掌握和審視化學(xué)知識(shí)，學(xué)生在反思中不斷實(shí)現(xiàn)自我突破與創(chuàng)新，逐步提高對(duì)本學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性、深刻性水平，對(duì)化學(xué)知識(shí)形成結(jié)構(gòu)性的認(rèn)識(shí)。

如在魯科版高中《化學(xué)1》中“氧化劑與還原劑”的教學(xué)過(guò)程中，教師就可以設(shè)計(jì)具有思考價(jià)值的問(wèn)題來(lái)引起學(xué)生進(jìn)行深入思考，學(xué)生在已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上分析并解決問(wèn)題，教師將知識(shí)中蘊(yùn)含的分類觀轉(zhuǎn)化成問(wèn)題呈現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)和領(lǐng)會(huì)物質(zhì)分類觀的本質(zhì)，以達(dá)到理解氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念的目的。

①四種基本反應(yīng)類型有哪些？它們的分類依據(jù)是什么？CO+CuOCu+CO2屬于四種基本反應(yīng)嗎？

②Na在反應(yīng)中怎樣變成Na+呢？Na與Na+在結(jié)構(gòu)、價(jià)態(tài)等方面有何區(qū)別？

③從物質(zhì)中元素化合價(jià)是否變化的角度，還可以把化學(xué)反應(yīng)分成哪幾類？

④氧化還原反應(yīng)外在特征是元素化合價(jià)變化，那么其內(nèi)在的本質(zhì)是什么？從電子轉(zhuǎn)移的角度可把化學(xué)反應(yīng)分成哪幾類？

⑤如何從價(jià)態(tài)高低來(lái)判斷物質(zhì)具有的氧化性或還原性？根據(jù)分類列出常見(jiàn)的氧化劑和還原劑。

⑥常見(jiàn)的氧化劑與還原劑之間一定會(huì)反應(yīng)嗎？

學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)是每位學(xué)生必須具備的素質(zhì)之一，是學(xué)生能夠進(jìn)行終身學(xué)習(xí)的重要前提。通過(guò)設(shè)計(jì)一系列的問(wèn)題，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用分類的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，根據(jù)物質(zhì)的類別及反應(yīng)規(guī)律預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)特點(diǎn)。在化學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的分類觀有助于學(xué)生借助分類的手段更好地理解與掌握同類事物、同類反應(yīng)的本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生自我獲取知識(shí)的能力，并對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行不斷深化。

三、建構(gòu)和利用化學(xué)價(jià)值觀，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)用價(jià)值的深度認(rèn)同

化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學(xué)，同時(shí)也是一門富有實(shí)用性、價(jià)值性、創(chuàng)造性的科學(xué)。課程標(biāo)準(zhǔn)指出：贊賞化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，逐步形成可持續(xù)發(fā)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(xué)物質(zhì)，盡量避免化學(xué)過(guò)程對(duì)人類帶來(lái)的不利因素。化學(xué)價(jià)值觀的建立有利于學(xué)生認(rèn)清及解決當(dāng)前化學(xué)面臨的種種信任危機(jī)，培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀，倡導(dǎo)綠色化學(xué)，實(shí)現(xiàn)自然與社會(huì)的和諧統(tǒng)一。或許在很多人的心中，化學(xué)就是意味著“有毒、有害、沒(méi)價(jià)值”，教師通過(guò)課堂教學(xué)讓學(xué)生深刻體會(huì)到化學(xué)與人們生活息息相關(guān)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，以此來(lái)加深學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，樹(shù)立科學(xué)的世界觀。

在“NaCN的性質(zhì)”教學(xué)中，教師首先設(shè)計(jì)教學(xué)情景：2015年8月12日，天津?yàn)I海新區(qū)的一處集裝箱碼頭發(fā)生爆炸，發(fā)生爆炸的是集裝箱內(nèi)的易燃易爆物品氰化鈉，并造成附近水域嚴(yán)重污染。然后將NaCN相關(guān)資料呈現(xiàn)給學(xué)生：氰化鈉的化學(xué)式為NaCN，白色結(jié)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(diǎn)563.7℃，沸點(diǎn)1496℃。易溶于水，易水解生成氰化氫，水溶液呈強(qiáng)堿性，是一種重要的化工原料，用于電鍍、冶金和有機(jī)合成醫(yī)藥、農(nóng)藥及金屬處理方面。那么，我們應(yīng)該如何處理NaCN廢水呢？教師分別從不同角度設(shè)置幾個(gè)問(wèn)題并組織學(xué)生進(jìn)行分組討論。

方法一：根據(jù)氰化鈉溶液的CN-中的氮元素的化合價(jià)，可以選擇哪種最佳物質(zhì)與它反應(yīng)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(shí)產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，寫出該反應(yīng)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(yáng)極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無(wú)污染的氣體，那么陽(yáng)極和陰極材料有何要求？電極反應(yīng)式該如何書寫？該反應(yīng)怎樣除去CN-？

方法三：引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，發(fā)現(xiàn)用雙氧水、NaClO等氧化劑氧化，存在耗藥量大、成本高，且難以達(dá)到排放要求，若先熱分解后氧化效果更佳。

這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，一方面有利于引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)化學(xué)的意義。教師在教學(xué)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等已有的化學(xué)知識(shí)解決生活中存在的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生感受到學(xué)化學(xué)是一個(gè)“從生活走進(jìn)化學(xué)、用實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)、從化學(xué)走向社會(huì)”的過(guò)程，學(xué)生就能真正領(lǐng)略到化學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

［1］畢華林，盧巍.化學(xué)基本觀念的內(nèi)涵及其教學(xué)價(jià)值［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011（6）：3-6

［2］梁永平.中學(xué)化學(xué)教學(xué)論［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2010

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

［4］中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：人民教育出版社，2003

1008-0546（2016）11-0002-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.001

*本文系福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度立項(xiàng)課題“高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育研究”（課題編號(hào)：FJJKCG16-453）階段性研究成果之一。