建立高中生化學觀念的有效途徑
——以選修五《有機化學基礎》模塊為例

□ 海南省海口市靈山中學 關泰珠

一、化學觀念的基本含義及內容

所謂化學基本觀念是指學生通過化學學習，在深入理解化學學科本質特征的基礎上所獲得的對化學的總觀性的認識。有機化學作為當今最活躍的化學研究領域之一，與人類的生存、生活、生產密切相關。在有機化學教育中加強化學觀念的滲透，不僅能突顯有機化學的規律性，也能使零散的化學知識系統化和結構化，對提高學生的科學素養、促進學生全面發展具有重要的意義。筆者結合《有機化學基礎》模塊內容以及王磊教授等人對化學觀念發展層次的研究，認為在有機化學教學中應該培養學生以下的化學觀念：

1.物質元素觀。物質是由元素組成的，有限的元素之間的相互組合構成了紛繁復雜的物質世界。僅由碳元素和氫元素組成的化合物就超過了幾百萬種，形成了極其龐大的含碳元素的化合物“家族”。物質組成的元素相同，其性質未必相同，結構是影響物質性質的另一重要因素。

2.微粒作用觀。物質的變化是微粒間相互作用的結果。不同微粒之間的相互作用是不同的，有強弱之分。具體表現為化學鍵、氫鍵和分子間作用力，它們對物質性質的影響是不同的。有機物分子中基團間存在的相互影響，也影響了它們在化學性質上的不同，這是在學生已有觀念的基礎上對微粒觀的進一步深化。

3.物質結構觀。結構決定性質，性質體現結構。這一觀念是有機化學教學中的核心觀念。在學生已有元素觀和微粒觀的基礎上，了解物質的結構與性質的關系，有助于我們理解物質變化的本質，預測有機物的性質。如烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴由于組成上結構的不同，而導致性質上的差異，同時碳原子成鍵方式的多樣性使得有機物普遍存在同分異構現象。這些都說明了結構與性質的重要性，體現了物質的結構觀。

4.物質轉換觀。化學是一門研究物質組成、結構、性質及其變化規律的科學。物質不可能憑空消失或轉化，而是按照一定的規律在一定條件下轉化為其他物質。在有機合成中我們可以利用最簡單的原料，根據有機物的結構特點及其發生反應的條件合成各種各樣的有機物，深刻體會有機化學的價值。

5.物質分類觀。分類是一種基本的思維方式和研究方法。對物質進行分類可以將物質世界的復雜性、多樣性轉化為規律性和條理性，有助于人們對化學研究對象做出深入的有針對性的反映。有機物種類繁多，要一一認識它們幾乎不可能，我們有必要對其進行科學的分類和命名。如從組成上可將有機物分為烴及烴的衍生物；從性質上可將有機物分為飽和的和不飽和的；從結構上根據碳原子的連接方式和官能團類型可將有機物分為烴、鹵代烴、醇、酚、醛、酮、醚、羧酸、酯等。

6.化學價值觀。化學是一把“雙刃劍”，在極大地推動社會發展的同時，也帶來了一些負面影響，如環境污染，生態失衡，食品污染，水質惡化，臭氧層空洞等。化學價值觀就是為了解決當前化學面臨的信任危機，為化學科學的未來發展而特別提出來的。化學變化與生命息息相關，高中化學教育旨在培養學生對化學的價值與其局限性的正確認識，這也是一個現代公民必須具備的科學素養。綠色化學能夠為人類社會的可持續發展提供必要的保障。

二、化學教學中培養化學基本觀念的策略

1.在知識的不斷發展中促進觀念建構。化學觀念的培養是一項長期的、綜合性的教學任務，貫穿于化學教學的全過程，根據學生的知識水平和教學進度，確定化學觀念的發展層次，使觀念的培養和具體知識的學習結合起來，這樣觀念的層次將隨著知識內容的加深發展而不斷提高、完善。如在學習乙酸與乙醇酯化反應的實驗時，必修中只簡單從概念上介紹了酸與醇可以反應生成酯。而在選修中學習“乙酸”時，進一步從反應原理角度分析，兩種物質中都有羥基，卻是乙醇脫去羥基上的氫，乙酸脫去羧基上的羥基，科學家用同位素示蹤法證明了此觀點，突出了結構決定性質的觀念。再如，學生學習了“乙烯”之后，認識了C=C鍵的特性，再學習其他烯烴的化學性質時，只要抓住特征原子團C=C的性質，根據結構決定性質的觀念，則烯烴的氧化反應、加成反應、加聚反應即可迎刃而解。

2.通過探究活動，促進觀念建構。化學觀念的形成，不是通過記憶大量的化學知識，而是需要學生在探究活動中，深刻理解和掌握相關化學知識和核心概念，在對知識的理解和應用的基礎上不斷概括提煉而成的。新課程提倡科學探究，主要目的是向學生展現化學研究活動的歷史過程。教師精心組織和開展探究活動，需要全面地了解知識的特點、教學的要求、學生的能力、情感需要與發展水平以便確定適合學生的探究課題。

（1）利用實驗，促進觀念建構。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是科學探究的重要途徑。化學實驗能為學生形成化學基本觀念提供直觀、真實的感性認識材料。如課本上鹵代烴的水解反應和消去反應兩個實驗，都采用酒精燈直接加熱的方法，然而溴乙烷的沸點只有38.4℃，實驗中容易造成暴沸難以控制。那么，是不是采用水浴加熱更好。學生通過自己設計、操作、觀察實驗，經過分析、比較、概括認識到反應條件不同則發生的反應類型不同、產物不同，認識到有機化學反應條件控制的重要性及有機反應的復雜性，在學習中增強了綠色化學的意識。

（2）結合生產、生活，促進觀念建構。生產、生活實際中蘊涵著豐富的化學現象和科學道理，將化學觀念與生產、生活聯系起來，既能讓學生體會化學觀念的實際意義及突出作用，又能提高學生的學習興趣。有機化學與生產、生活緊密相關，如糖類、油脂、蛋白質對人類生命活動的影響，廣泛應用的高分子材料等。在教學中，教師要善于引導學生發現學習和生產、生活中有意義的化學問題，并進行探究活動。如在烷烴的教學中，可以讓學生自主查閱汽油的成分和辛烷值，了解汽油等級的劃分，從而培養學生聯系實際的學風，樹立環境保護的責任感，促進化學情意類觀念的建構。

3.加強形象思維，促進觀念建構。化學觀念的建構不僅需要邏輯思維，形象思維也同樣重要，甚至有時候形象思維會起到邏輯思維難以起到的作用。有機化學中由于碳原子的成鍵特點、同分異構現象決定了有機物種類繁多。因此，有機物的分子結構的教學帶有很大的抽象性。但如果能將枯燥的化學概念轉變為生動形象的實物模型，這對激發學生認識有機物的結構，培養學生的物質微粒觀是一個很大的突破。例如，在學習烷烴的分子結構、苯乙烯等有機物的原子共面、共線問題時，讓學生親自動手去制作、組裝分子結構模型，能使他們從感性上認識分子具有不同形狀和結構，從而建立起立體化學觀。

4.運用化學史，促進觀念建構。如苯結構的確立，19世紀，化學界中的一大難題是苯的結構，由于苯中氫原子太少，用直碳鏈無法解釋。而卡庫勒解決這一難題的靈感來自于他的一個夢，他夢見一條會跳舞的蛇咬住了自己的尾巴，從而繞成了一個環狀。待卡庫勒醒來之后，他通過這一現象成功解釋了苯的結構，解決了一個困擾化學界幾十年的問題，標志著人們對芳香族化合物的研究走向科學化，是有機化學中最重要的發現之一。但與此同時我們也要認識到，卡庫勒的發現并非全是偶然，如果不是他善于獨立思考，平時總是冥思苦想有關的原子、分子結構等問題，也不會夢其所思，更重要的是他善于捕捉直接形象并佐以事實依據，以嚴謹的科學態度抓住了結構和性質的關系才成功的。因此，在教學中運用化學史，可以提高學生的學習興趣和積極性，讓學生感受并贊賞化學，熱愛化學事業，提高學生的科學素養。