建立學生化學觀的途徑

□ 海南省農墾中學 沈景花

一、物質觀

物質觀是化學最基本的觀點，是中學化學教育中最重要的觀點，也是化學教育的最基本載體。那如何在學生認知過程中建立物質觀呢？

1.元素觀。先給學生建立元素觀，所有的物質都是由元素構成的。人類目前所了解的物質和合成的物質都是由這100多種元素構成的。初中階段重點強調1-18號元素的性質，到了高中階段，人教版必修2的第一章學習元素周期表和元素周期律，讓學生認識一百多種元素。在學習元素周期表和元素律的時候，我們重點學習1-18號元素的性質，利用元素周期律的相似性和遞變性，學生基本上可以掌握元素周期表上的100多種元素的性質并掌握探索它們性質的方法與途徑。也就是說，學生只要上了高一，無論是學文科還是理科，他的元素觀可以建立起來。如果他到了高二選擇理科，那么他還能在選修3第一章中學到更加深刻的元素的性質，比如電負性、電離能等。如果他選擇了文科，那么選修1的《化學與生活》也能把生活中的吃穿住行中的元素弄清楚，也不至于到了社會中還不清楚化學物質是構成人類世界的基石。有的學生，還能從元素觀擴展到物質的多樣性與統一性，這就升華到哲學觀了。

2.微粒觀。在初中階段，學生就已經認識到物質是由微粒構成的。初中階段學生認識的微粒有分子、原子、離子，到了高中階段，學生認識到了質子、中子等。高一新生一開始就要學習物質的量，這是一個把微觀粒子和宏觀的質量聯系起來的一個很重要的物理量，物質的量是讓學生觸摸微觀粒子的一個非常好的途徑。當學生利用物質的量從宏觀的物質跨越到微觀粒子，那么微粒觀就基本建立起來了。如果教師能夠利用好緒言課，那么學生在形成微粒觀的過程勢必事半功倍。比如可以在緒言課上讓學生意識到化學是一門充滿神奇色彩的科學，它通過探索微觀粒子——原子、分子、離子的特征和行為，引導人們認識這個世界。從身邊的空氣、水、食物到復雜的醫學中的病菌到遺傳基因，從熟悉的金屬合金到航天材料，從光合作用的葉綠素到以沙灘沙子為原料的計算機芯片，從化石燃料到氫能源，通過對原子、分子、離子的了解，科學家們學會了對分子和原子的控制，制造出很多自然界原先沒有的物質，比如塑料、合金、藥物。有趣的緒言課，會激發學生學習的熱情，讓他們在教師的引領下進入到奇妙的化學微觀世界。教師激發學生豐富的想象力才能更好地把學生從宏觀世界帶到微觀世界中去尋找答案。比如學習人教版選修3《物質結構與性質》的配合物理論時，通過向硫酸銅溶液中加入氨水，學生觀察到溶液中首先形成了藍色沉淀，繼續滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液。教師再引導學生從微觀角度去分析：CuSO4溶液 （藍色）變成Cu(OH)2藍色沉淀再變成深藍色的[Cu(NH3)4]2+，讓學生學會從微觀思想分析問題，找到現象的本質。

3.結構觀。人類認識的世界上的每一種物質都有獨特的結構，這種獨特的結構決定了物質的性質。這是更深層次地認識物質。比如同素異形體，氧氣和臭氧都是由氧元素構成的，但二者的性質相差甚大，我們不能離開氧氣而生存，但若空氣中多于1.2mg/L的臭氧，我們就中毒身亡。這跟它們的結構有關。金剛石和石墨都是由碳元素組成的，但金剛石堅硬無比，價值連城，石墨價廉柔軟，這是因為金剛石是以共價鍵形成的空間網狀結構，屬于原子晶體，而石墨是層狀結構，屬于混合型晶體。又比如有機物中的同分異構體，分子式相同，結構不同，導致性質不同，乙醇和二甲醚，分子式都是C2H6O，乙醇的結構簡式為CH3CH2OH，而二甲醚的結構簡式為CH3OCH3，乙醇可以任意比溶于水而二甲醚卻難溶于水。結構不同，性質大不相同。學生在初中學習時，對結構的探索還不深刻，大多是從元素或原子角度認識物質的性質。學生到了高一，學習金屬及其化學物和非金屬及其化合物的性質時，教師要善于引導學生從結構的角度認識物質的性質。比如氯氣為何具有很強的氧化性？從氯原子的結構出發，它最外層有7個電子，很容易得到一個電子達到穩定結構，于是氯氣的氧化性極強。又對比金屬鈉，它最外層有一個電子，容易失去電子達到穩定結構，于是金屬鈉具有很強的還原性。到了必修2學習元素周期表和元素律，這種結構觀會更強烈。對比堿金屬的金屬性，可以先通過堿金屬分別與水反應的視頻，看到金屬鋰安靜地跟水反應，金屬鈉比較劇烈，金屬鉀非常劇烈，到了金屬銫，直接爆炸。從現象到本質的探索，分析堿金屬的原子結構，會發現它們的最外層電子數都是1，所以它們都具有比較強的金屬性，這是它們的相似之處。再分析它們的原子半徑，會發現它們的原子半徑從上到下依次變大，半徑越大，原子核對最外層電子的吸引力就越小，于是就越容易失去，金屬性就越強了。這樣引導學生去探究原子的結構來分析物質的性質，學生就非常容易建立起結構觀。

當學生開始學習人教版必修2的有機物時，初中階段已接觸了一些簡單有機物，比如酒精，但對有機物的性質并不太了解，必修2的有機物重點學習幾種代表物，甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等這幾種代表物的性質，教師可以初步建立起有機物的結構觀，比如甲烷的結構導致了甲烷的穩定性和取代反應，乙烯的碳碳雙鍵決定了乙烯的加成反應，苯環的獨特的鍵讓苯容易取代而難加成，因為取代不會破壞它的苯環，但加成破壞了苯環的結構。在學習乙醇與鈉反應的時候，對比水與鈉反應速率，學生很容易分析出乙醇的羥基與水的H-OH的區別?？梢岳^續拋出一個問題給學生：乙酸與鈉反應，會不會更劇烈？學生對比分析CH3COOH電離出氫離子的能力要比水強得多，那可以遷移得出結論乙酸與鈉反應更加劇烈，有條件的學?？梢栽儆脤嶒瀬砑訌娺@個結論，這就夯實了學生的結構觀。等到學生開始學習選修5，那么這種結構決定性質的學習理念會更加清晰。學生可以應用甲烷的性質推測烷烴的性質，可以運用碳碳雙鍵的結構推測烯烴的性質，同理，炔烴、鹵代烴、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯的通性迎刃而解。掌握了這些代表物的性質，那么認識有機物的基本本領就有了。人教版選修3《物質結構與性質》這個模塊的學習，能更好地形成學生的結構觀。其中有一個例子特別具有說服力，1933年杜瑪克將第一種磺胺藥——對氨基苯磺酸酰胺應用于醫學，因而榮獲1939年諾貝爾生理學或醫學獎。經過許多年，生物化學家才搞清楚，磺胺藥之所以能夠殺菌，是由于磺胺藥在結構上類似于細菌必須的營養物——對氨基苯甲酸，細菌誤將磺胺藥當作對氨基苯甲酸，才被殺死。結構相似的對氨基苯磺酸酰胺和對氨基苯甲酸性質也大相徑庭。

二、反應觀

化學反應是化學研究的最核心內容，所以在化學教學中要建立起化學反應觀?；瘜W反應觀的建立，利用化學實驗是最直接的方式。學生可以通過實驗體會到化學反應的發生，有時候顏色的變化、氣體的生成、沉淀的產生等都能讓學生感受到化學反應的進行。教師要重視教材中出現的實驗，要創造條件給學生動手操作實驗，還要把實驗延伸到生活當中。除了教材上的一些實驗，教師還可以創造條件把生活材料帶進課堂中來進行實驗。比如在學習原電池的時候，教師完全可以利用水果讓學生做原電池實驗，也可以利用大蒜做原電池實驗。在學習鐵及其化合物的性質時，可以讓學生檢驗生活中補血劑的鐵元素是二價鐵還是三價鐵，還可以利用維生素C片來做三價鐵轉化成二價鐵的實驗，甚至可以利用水果來代替維生素C。在學習氧化還原反應的時候，也可以利用富含維生素C的水果和強氧化劑高錳酸鉀等進行轉化。在學習乙酸的性質時，完全可以讓學生帶來自家的陳醋進行實驗。這些生活實驗用品，能讓學生體會到，化學變化就在身邊，沒有那么遙遠。教師還要善于把熱點事件引入到課堂上來。比如2015年的天津港大爆炸事件，就是非常好的培養學生化學反應觀的素材。其中有CN-離子的水解生成劇毒物質氰酸，可以運用到鹽的水解這堂課上。CN-和H2O2溶液的反應，可以運用到氧化還原反應這堂課上，還可以延伸到CN-和ClO-的氧化還原反應，在高三復習氧化還原反應方程式的書寫訓練課上也相當有幫助?；瘜W反應在生活中無處不在，教師要引導學生把化學反應觀延伸到生活中來。要讓學生體會，我們身邊的一切都在運動著反應著，我們身體需要的能量來自于體內葡萄糖的快速氧化生成了二氧化碳和水，我們生活需要的能源大部分來自于化石燃料的燃燒，而化石燃料也是固態碳，燃燒之后生成了二氧化碳。地球上的植物利用光合作用，吸收空氣中的二氧化碳，變成了植物的纖維素。觀察碳的形式變化，便知道這個世界能量的轉變，就能理解萬物生長靠太陽的真理。觀察碳的變化，就知道自己應該怎樣才能低碳生活，怎樣才能對地球友善。

化學觀還有物質守恒觀、能量守恒觀，綠色化學觀等，這些都要放在具體的課堂上去落實，滲透到每堂課中，滲透到學生的學習生活中。要做到潤物細無聲，教師還要加強自己的化學觀的學習，多閱讀，多注意觀察體驗。雖然我們不能讓所有的學生成為化學科學家，也不能讓所有的學生進入大學繼續學習化學，但我們應該盡我們最大的努力，讓大部分學生具備最基本的化學觀，讓學生生活得清清楚楚明明白白，將來進入社會，擁有一定的科學素養，就達到我們教書育人的目的了。