以系統思維復習元素化合物知識

何小麗

摘要：系統思維就是把認識對象作為系統，從系統和要素、要素和要素、系統和環境的相互聯系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維方法。整體性是系統思維方式的基本特征，它存在于系統思維運動的始終，也體現在系統思維的成果之中。元素化合物包括金屬及其化合物和非金屬及其化合物，它作為一個整體貫穿整個高中化學的學習。

關鍵詞：系統思維；整體性；元素化合物

文章編號：1008-0546（2017）02-0074-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.024

元素化合物是整個高中化學的重要基礎知識，它將基本概念、基本原理與物質的化學性質有機地進行融合。而學生在學習元素化合物知識的時候往往會感到“零散、繁多”，在教學中，盡管教師通過演示實驗使學生熱情高漲，樂于接受，但當學生學完元素及其化合物的性質后，學生就混淆不清，從而出現張冠李戴的混合型錯誤。傳統復習元素化合物，一般按照先金屬后非金屬，金屬中按照元素鈉、鋁、鐵、銅，非金屬則按照硅、氯、硫、氮的順序進行復習，且進行分類、歸納、總結，形成知識網絡，重點強調各元素及其化合物的特性，但仍不能根治以上問題。

系統思維就是把認識對象作為系統，從系統和要素、要素和要素、系統和環境的相互聯系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維方法。整體性是系統思維方式的基本特征，它存在于系統思維運動的始終，也體現在系統思維的成果之中。元素化合物包括金屬及其化合物和非金屬及其化合物，它作為一個整體貫穿整個高中化學的學習。在復習中，把元素化合物作為一個整體系統，從金屬的共性與各金屬的特性、金屬與非金屬之間的聯系進行系統復習。

一、 以性質為主線，形成知識體系

在金屬及其化合物的學習中，學生基本掌握了金屬元素的共性及一些特性，如在學習金屬鈉的有關知識后，學生對此印象最深的就是鈉是非常活潑的金屬元素，具有很強的失電子能力。而在非金屬及其化合物的學習中，氯也是一種活潑的非金屬元素，具有很強的得電子能力。因此鈉和氯具有很多共性：在自然界中都沒有游離態的鈉和氯存在，鈉和氯氣都能和水反應，鈉能和酸反應，氯氣能和堿反應。這些共性都與它們的性質——活潑性有關，因此在復習中，可以將這兩種元素作為一個整體進行系統復習。通過這樣一個過程，可以將鈉和氯氣的性質認識進行拓展延伸，因為活潑，具有很強的失電子能力，所以鈉的化合物基本上都是離子化合物，如NaH，在加熱條件下，鈉和氧氣反應的產物是Na2O2而非Na2O，氫氧化鈉的堿性極強等都是因為鈉具有極強的還原性的緣故；因為活潑，具有很強的得電子能力，所以一般氯的最穩定存在形式是Cl-，從而可以推導出ClO-、ClO3-、ClO4-具有很強的氧化性。但是相似并不是完全相同，氯氣和水的反應并沒有鈉和水反應那樣劇烈，倒是可以據此牽引出活潑性最強的非金屬氟與水反應的產物、條件、現象等。同樣，在復習金屬鋁和非金屬硅的有關知識時，鋁的性質重點體現在兩性，不但如此，鋁的氧化物、氫氧化物也都有兩性，而有關硅的重點性質則體現在二氧化硅既能與氫氧化鈉反應又能與氫氟酸反應，它們之間也有共性——兩性，這是因為硅和鋁在元素周期表中的位置相鄰且均介于金屬和非金屬之間，因而這兩種元素的性質相似。盡管都是從兩性的角度來了解這兩種元素的性質，但硅的“兩性”不是真正的兩性，硅以及二氧化硅都能跟強堿反應，但它們卻不能跟強酸反應，只能跟唯一的一種酸——弱酸氫氟酸反應。以性質為探究點，進入內部結構深入探究各物質性質的共性及規律，并使性質與原理、應用相結合，這樣可以更好地幫助學生完善知識結構，形成元素化合物的知識體系。

二、 以化合價為主線，形成知識體系

在鐵及其化合物的學習中，重點掌握鐵的化合物有兩種價態以及它們之間的相互轉化，而非金屬元素硫及其化合物的相關內容學習時，其重點內容體現在二氧化硫的性質和濃硫酸的性質掌握上，這兩種物質中硫的化合價也不相同，因而在復習中，將鐵和硫及其化合物作為一個整體，從化合價的角度去分析從而達到掌握鐵及其化合物的性質。在這塊知識體系中，鐵的化合價有零價、正二價和正三價，鐵遇弱氧化劑（如S）生成二價鐵，鐵遇強氧化劑（如Cl2）生成三價鐵，二價鐵易被氧化成三價鐵，而三價鐵易被還原成二價鐵；硫的化合價有零價、負二價、正四價和正六價，從零價的硫單質出發，得到硫可以跟金屬或氫氣反應生成硫化物，硫化物中的硫處于最低價態，因而具有較強的還原性；硫單質可以在氧氣中燃燒生成二氧化硫，二氧化硫中的硫為正四價，處于中間價態，這與Fe2+性質相似，二氧化硫中正四價的硫易被氧化成正六價的硫，從而可以得出二氧化硫具有較強的還原性和較弱的氧化性，再補充二氧化硫的特性-漂白性，并與前面所學氯水的漂白性進行對比，最后得出二氧化硫作為酸性氧化物與二氧化碳具有相似的性質；而正六價的硫主要存在于SO3或濃H2SO4中，正六價是硫的最高價態，從而可以引導學生掌握濃H2SO4的強氧化性及脫水性、吸水性。以化合價為切入點，運用氧化還原反應進行系統復習，使得化學反應的發生既是具體元素化合物性質的體現，又是該元素化合物存在于系統中系統行為的必然結果。這是一種系統化的思維，不僅有利于學生對元素化合物知識體系的整體把握，而且能夠幫助他們在系統思維中發現有利于遷移的知識，從而提高學生對化學的整體認知及解決實際問題的能力。

三、 以元素為主線，形成知識體系

在整個的學習中，每一種元素及其化合物的性質都是以該元素為主線，形成該元素的知識網絡，比如：氮及其化合物主要包括氮氣、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、硝酸、硝酸鹽、氨鹽，每一種物質的性質均圍繞氮元素展開，從而形成有關氮元素的知識體系。在對元素化合物中每一種元素所形成的知識網絡弄清楚之后，也可以將含不同元素的物質以常見的重要反應做連線，構成更大的知識網絡。如二價鐵易被氯氣氧化成三價鐵聯系鐵和氯，氯氣和氫氧化鈉反應制備漂白液又聯系上鈉，而氯堿工業的產物氯氣又和鐵聯系起來、氫氧化鈉又能和氯鋁聯系起來、氫氣和氮氣反應合成氨又將牽扯出氮元素的一系列轉化。這些元素的連接點就是各元素化合物性質的體現，在所有元素化合物中，各元素及其化合物性質體現在各個反應中，而各個反應又相互交錯在一起，使得學生對于元素化合物知識間的內在聯系形成整體的知識系統。

這是一種“先整體后具體”的復習策略，實際上就是將化學學科或其中的某一知識塊作為一個系統，讓學生先從整體上感知系統內容的特征、 范圍和精神，然后再探究系統內部具體的知識和內容。這樣既有利于學生綜觀全局，又能體現重點，突破難點，面對所需掌握的知識點也不再是支離破碎的，而是彼此間有著規律性的內在聯系。

參考文獻

[1] 蘇建立. 高中化學教學需要系統思維 [J]. 教學與管理，2014（7）：145-147