元素化合物學習模型的教學初探

顏標峰

元素化合物學習模型的教學初探

顏標峰

（江西師范大學附屬中學 江西南昌 330046）

元素化合物知識在知識分類上屬于陳述性知識或事實性知識，在中學化學知識中約占比60%，繁多而雜亂的元素化學是重要的知識分化點。基于此問題，作者在微觀層面上嘗試建立了一些元素化學知識學習和體驗的模型，并付諸于教學實際，取得了一定成效。

元素化合物；學習模型；案例

元素化合物知識是構成中學化學知識的骨架，有人將其稱為“真正意義上的化學”［1］。元素化合物知識在高中階段是重要的知識分化點，分化原因主要是元素化合物呈現的知識龐雜瑣碎，需要記憶的內容較多，且容易混淆。筆者在元素化合物教學過程中發現，看似章法甚少的元素化學蘊含著豐富的物質研究范式和知識學習模型。現將一些具體模型案例分享。

一、金屬單質的學習與“水氧模型”

金屬是人類發展進程中一種極其重要的材料，人類的發展史就是一部金屬的應用史，金屬的重要性毋庸置疑。地球是一個“水球”，也是一個“氧球”，暴露在空氣中的金屬易被水及氧氣侵蝕。為了更好地防止金屬材料的侵蝕，研究金屬與水、金屬與氧氣反應的必要性不言而喻，這也正是“水氧模型”在金屬單質學習中的現實意義。

圖1 水氧模型

“水氧模型”，顧名思義，就是指與水，與氧氣反應的范式。人教版教材中，選取研究的代表金屬單質為鈉、鎂、鋁、鐵，筆者將教材中體現這些金屬單質“水氧模型”的相關內容在下表中予以呈現。

表1 一些金屬單質“水氧模型”相關內容

從列表中不難看出，四種代表物無一例外地融合了“水氧模型”，當然，不同金屬單質的“水氧模型”渲染程度不同。

在教材中，鈉的“水氧模型”是體現得最直接的，鈉與水的實驗、鈉與氧氣的實驗占據了很大篇幅；鎂與水的反應出現在必修二的元素周期律一節中，鎂條燃燒則以一張圖片的形式予以回顧；鋁與水的反應也出現在元素周期律一節中，鋁箔的加熱是演示實驗；鐵與水蒸氣的反應作為探究實驗出現，鐵與氧氣的反應初中階段已重點研究，故高中教材內并未重現。

值得一提的是，“水氧模型”不僅體現了金屬單質性質的相似，也體現了金屬單質性質的遞變，具有重要的學科價值。

二、金屬化合物的學習與“關鍵化合物模型”

教材選取的金屬元素承載著展現金屬不同特征的教學任務。人教版教材中選取研究的金屬分別是鈉、鋁、鐵。鈉作為活潑金屬代表，鋁作為兩性金屬代表，鐵作為變價金屬代表。鈉的氧化物中存在過氧化物的事實，能很好地體現鈉的活潑；偏鋁酸鈉的相關內容則彰顯了鋁的兩性；鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉化，無疑是鐵的變價的重要載體。

圖2 關鍵化合物模型

表2 一些金屬“關鍵化合物模型”相關內容

“關鍵化合物模型”在一定程度上聚焦了研究要點，有利于對金屬化合物的特性進行系統研究。學習者在體驗“關鍵化合物模型”時，能較好地深化對金屬特征的認識，甚至可依據“關鍵化合物模型”預測其他金屬的特征。

表3 根據“關鍵化合物模型”預測其他金屬特征

三、非金屬化合物的學習與“類價物模型”

“類價物模型”中有三個關鍵字需要作解釋：類，基于物質分類的類別通性；價，基于氧化還原的價態通性；物，基于具體情況具體分析這一哲學思想的物質特性。

圖3 類價物模型

非金屬元素的價態眾多，非金屬化合物的類別多樣，相較于更為單純的金屬化合物，非金屬化合物利用“類價物模型”構建知識體系顯得更有必要。人教版教材中，選取的代表非金屬元素有硅、氯、硫、氮，這些核心元素對應的代表化合物有二氧化硅、次氯酸、二氧化硫、濃硫酸、氨氣、硝酸，筆者將教材中體現這些物質“類價物模型”的相關內容整理如下表。

表4 非金屬化合物類價物模型相關內容

表5 非金屬化合物類別通性相關內容

表6 非金屬化合物價態通性相關內容

“類價物”模型中，類別通性和價態通性在應用過程中，可逐步由理解層次提升到預測層次：由物質類別預測典型的反應（大部分為酸堿中和反應）；由核心元素價態預測典型的反應，當然，這個過程中需要利用到常見氧化劑和還原劑作為素材鋪墊。

“類價物”模型中，物質特性幾乎沒有規律可言，需要做格外的突破。教材中利用了不同策略化解物質特性這一易混點。

表7 教材中突破物質特性策略

教師在突破物質特性這一易混點時，可融合更加多樣的素材。筆者在實際教學過程中，嘗試了以下的突破策略，取得了不錯的成效。

表8 實踐中突破策略

［1］ 姜言霞，王磊，支瑤.元素化合物知識的教學價值分析及教學策略研究［J］.課程·教材·教法，2012（9）：106-112

1008-0546（2017）10-0019-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.007