利用分類觀和價態觀實現知識遷移

山東 崔淑芹

在高中階段的學習中從分類觀的角度分析物質，就是讓學生建立單質、氧化物、酸、堿、鹽及其他化合物之間轉化的一般思維模型；從價態觀的角度建立物質之間的轉化關系，則是利用氧化還原反應的原理，分析化合價的變化，利用氧化還原的配平、強弱規律，不交叉規律、歧化規律以及元素周期律等建立物質之間的轉化關系。

高中化學元素化合物的知識一直是學生學習和高考考查的難點，學生對此部分普遍有兩種反應，一是知識零散難記，應用時對所學知識的提取困難；二是高考考的全是平時沒學的，高考遇到新情景時無法應對。這就需要我們在高三二輪復習時，幫助學生構建知識網絡和思維模型，掌握分析物質性質的方法，從而實現知識的遷移，進而來應對陌生情景下的高考題型。

《普通高中化學課程標準(2017年版)》對化學學科的要求是以培養學生的核心素養為目標，新高考要體現核心素養的考查，對元素化合物部分的內容要求為認識元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質可以對物質進行分類；同類物質具有相似的性質，一定條件下各類物質可以相互轉化；認識元素在物質中可以具有不同的價態，可以通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。對學業水平的要求中提出：能從物質類別、元素價態的角度，依據復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質的化學性質和變化；能從物質類別和元素價態的視角說明物質的轉化路徑。這就要求用分類觀和價態觀學習元素化合物知識。

分類觀和價態觀是學習化學物質性質的核心觀點，高三二輪復習中要利用這兩個核心觀點將元素化合物零散的知識進行系統梳理，將元素化合物的重點知識進行重組，按照由淺入深、由表及里、由簡單到復雜、由具體到抽象的內在邏輯，優化知識結構，建立分析物質的思維模型。利用類比思維，實現知識遷移，筆者在教學中做了以下嘗試。

一、利用分類觀構建常見元素及化合物之間的相互轉化關系

從分類觀的角度分析物質，就是讓學生建立單質、氧化物、酸、堿、鹽及其他化合物之間轉化的一般思維模型。選取典型物質為代表，通過歸納分析構建思維模型如圖1所示，并通過對典型物質的分析，進行類比歸納分析一類物質的性質，以實現知識的遷移。

二、從價態觀的角度建立物質之間的轉化關系

從價態觀的角度建立物質之間的轉化關系，是利用氧化還原反應的原理，分析化合價的變化，利用氧化還原的配平、強弱規律，不交叉規律、歧化規律以及元素周期律等建立物質之間的轉化關系，并遷移到氧化劑還原劑的選擇或陌生條件下氧化還原反應的書寫等難點。不必讓學生死記硬背一個個零碎的化學方程式，既能減輕學生的負擔又能提升學生的能力。

以SO2的學習為例，首先從物質類別的角度分析，SO2屬于酸性氧化物，構建轉化關系如圖2所示：

圖2

三、利用類-價二維思想 構建元素化合物知識網絡圖

高三二輪元素化合物的復習，可從分類觀和價態觀兩個角度整合知識，建立各元素化合物轉化的價-類二維圖。以物質的類別(單質、氧化物、酸、堿、鹽等)為橫坐標，以某元素的化合價為縱坐標，在二維平面內繪制含有某元素物質與化合價關系的圖象稱之為該元素類-價二維圖。利用類價二維圖，首先根據物質類別橫向分析該物質的類別共性，再根據核心元素的化合價縱向分析該物質的氧化還原性，最后再辨析該物質的特性，即按照“先歸類，再共性，后特性”思維方式復習元素化合物。元素類-價二維圖具有直觀、線索清晰、引導性強等特點，以元素類-價二維圖作為元素化合物的復習平臺，既有利于從物質類別和價態視角掌握物質的共性，更有利于優化重組物質間的轉化關系，相對于單一孤立的反應，通過創設情境構建的物質之間的轉化關系，更有利于系統地掌握物質性質。同時關系圖相當于一個圖示模板，有助于培養學生的統攝思維和概括能力，有利于同類物質之間模仿遷移。圖3和圖4是鐵元素和硫元素的類-價二維圖。

圖3 鐵的類—價二維圖

圖4 硫的類—價二維圖

四、利用類-價二維思維實現知識遷移

【例1】(2017·全國卷Ⅰ·27節選)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質)來制備，工藝流程如下：

回答下列問題：

(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式____________________。

【例2】(2019·全國卷Ⅰ·26節選)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工業。一種硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O·SiO2，以及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：

(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為____________________。

高考中對銅、鉻、釩、鈷等金屬元素的考查，看似陌生，實際上由于這些元素和鐵在元素周期表中位置相近，要求學生在建立鐵的類-價二維的思維基礎上進行知識的遷移，考查學生的歸納、分析、推測能力。

分類觀和價態觀是新高考對考生綜合能力及基本素質提出的要求，使學生學習元素化合物知識的同時構建基本思維模型，是五個核心素養中證據推理與模型認知的具體體現。在教學中，從物質類別和化合價的變化兩個方面，結合類-價二維圖幫助學生建立知識網絡，走出元素化合物學習的困惑，同時培養學生歸納分析能力，建立思維模型。遇到陌生情境下的物質分析，先根據物質類別，找到熟悉的物質再利用類比思維進行遷移。不但能夠將所學的元素化合物的知識，輕松的建立知識網絡，在高考中迅速提取信息，解決問題，更能夠將熟悉的知識應用于陌生情境，實現知識的遷移。