陳 杰，晁麗芬，余新武

(湖北師范大學 化學化工學院，湖北 黃石 435002)

無機化學教學可以更有魅力

陳 杰，晁麗芬，余新武

(湖北師范大學 化學化工學院，湖北 黃石 435002)

每個化學反應現(xiàn)象、化學操作規(guī)范的背后都蘊藏著深邃的原理和豐富的背景。明晰其來龍去脈、研究其背后的化學思想，可以讓嚴肅、冰冷和抽象的化學變得親切、溫暖起來，過程與方法變得豐富起來，具有新意。論文根據(jù)高師無機化學教學實際，在新課程培養(yǎng)目標的指導下，采用案例分析法，分別從化學課程三維目標、化學學科美學內(nèi)涵和內(nèi)在哲理性、化學與其它學科的關系三個方面對如何挖掘化學知識與技能及方法的教育價值做了較為深刻的分析。

無機化學教學；三維目標；教育價值

1 問題提出

基于應試教育背景的傳統(tǒng)教學理念的根深蒂固，偏重于學科知識的傳授，只強調(diào)“知識與技能”目標實施的情況較為普遍[1]。中小學課程經(jīng)歷了多次改革，而這條路能否走得更遠，與廣大中小學教師的教學理念、教學風格等優(yōu)良品質(zhì)密切相關，與培養(yǎng)出大量中小學教師的高等師范院校的育人方式更是緊密相連。因此，高師院校應主動研究基礎教育教學，重新審視“教師教育專業(yè)”課程的教材內(nèi)容、教學方法和目標設定，把培養(yǎng)“教師信仰堅定、教育理念先進、教學技能熟練、教學方法靈活、教學研究內(nèi)行”的優(yōu)秀中小學“未來學科教學骨干和學科帶頭人”、做好中小學教師職后培訓提高列為自己的首要任務。教師以課堂教學為根基，研究教學內(nèi)容的選擇與教學方法的實施，研究教學目標的達成是每一位教師首要的任務。論文以一組無機化學理論與實驗教學內(nèi)容為案例，分析、探討如何挖掘教學內(nèi)容內(nèi)涵、改進教學方式，以引導學生學會領悟知識和技能、方法的教育價值，培養(yǎng)他們巧妙教書育人的意識和能力。

2 案例分析

【案例1】 從濃度數(shù)據(jù)的表示看溶液的配制方法與用途。

分別配置0.1mol/L的碳酸鈉溶液和0.100 mol/L的碳酸鈉溶液。如何理解這兩種溶液配制方法的差異性。

[評析]案例內(nèi)容選取于無機化學實驗“溶液的配制”[2](以下同)。溶液的配制實驗是大學無機化學實驗基本操作的重點內(nèi)容之一。采取不同方法、不同實驗儀器，配制不同濃度、不同精確度要求的溶液是本實驗的主要內(nèi)容。 上述兩種溶液濃度信息的表達方式不同，配制方法存在差異， 是因為現(xiàn)實生產(chǎn)和實驗室中對溶液濃度的精確度的要求不同。 與0.1mol/L相比，0.100 mol/L的要求更加精確。這就決定了：配制0.1mol/L的溶液可以用到托盤天平、燒杯、量筒，試劑選用化學純；而配制0.100 mol/L的溶液則必須使用分析天平(或精密電子天平)、容量瓶，試劑要用分析純。溶液配制方法的不同也決定了所配制溶液的用途不同：0.1mol/L的溶液用于定性實驗，而0.100 mol/L的溶液則用于定量實驗。

此題目的設置，在較大程度上實現(xiàn)了三維課程目標的整合：1)在知識技能方面，既能夠讓學生準確掌握一定物質(zhì)的量濃度的溶液的配制方法及程序，也讓學生掌握不同化學儀器的使用和明白試劑的不同用途。例如，化學純適用于工礦、學校一般分析工作，使用藍色(深藍色)標簽；分析純適用于重要分析及一般研究工作，使用紅色標簽；優(yōu)級純適用于重要的精密分析工作和科學研究工作，使用綠色(深綠色)標簽；2)過程與方法方面，既培養(yǎng)了學生的科學、規(guī)范的實驗操作能力，又培養(yǎng)了學生的比較、分析和判斷能力；3)在情感態(tài)度價值觀方面，既能讓學生產(chǎn)生對實驗探究的興趣愛好，也培養(yǎng)了學生嚴謹求實的科學態(tài)度。需要配制的兩份溶液，一樣的溶質(zhì)，看似一樣的濃度。但仔細觀察，0.100 mol/L與0.1mol/L相比較，多了兩位有效數(shù)字，則相應的實驗儀器、配制方法和實際應用就有很大區(qū)別。這就要求實驗指導教師深鉆教材，認真?zhèn)湔n，能夠幫助學生在掌握不同要求的實驗操作的基礎上，深刻理解一個表面看起來簡單的實驗題，卻隱含著豐富內(nèi)涵。

【案例2】 沉淀洗滌方法的選擇。

在思考和完成這道實驗題目的過程中，學生的收獲是：加深了對平衡移動、同離子效應、配位反應等理論知識的理解；掌握了沉淀洗滌的原理和正確的實際操作；提升了自己分析問題解決問題的能力、生產(chǎn)經(jīng)營能力和生活應用能力；強化了學生環(huán)境保護意識、嚴謹求實的態(tài)度，培養(yǎng)了學生濃厚的化學學習興趣和創(chuàng)新意識。

【案例3】 化學平衡狀態(tài)的理解。

體系處于平衡狀態(tài)時所具有的特征是：研究對象是可逆反應；正反應速率等于逆反應速率且不等于零；體系是動態(tài)平衡(正逆反應一直在進行)；反應混合物中，各組分的百分含量保持不變；若條件變化，化學平衡態(tài)將遭破壞；條件相同，則殊途同歸(即不同始態(tài)到達同一個平衡態(tài)，具有同一個平衡常數(shù)K)。簡而言之，化學平衡態(tài)是“靜中有動”，所以，又稱之為動態(tài)平衡。

為了方便學生理解和記憶，老師的處理方法通常是：引導學生在理解的基礎上把化學平衡狀態(tài)特征歸納為：“逆、等、動、定、變、同”。

[評析]化學平衡是貫穿于整個無機化學基礎理論體系中的重要內(nèi)容，也是無機化學實驗中所涉及的溶解平衡、電離平衡、水解平衡等知識的核心內(nèi)容。化學平衡概念較為抽象，具有很強的邏輯性，對思維能力的要求很高。而上述簡要的文字歸納，能讓學生以一種簡便快捷的方式記住知識的同時也能在實際練習中靈活快速應用，還可以讓學生領略到一種語言簡潔美。這樣的方式在無機化學實驗教學中應用很廣：鈉與水的反應現(xiàn)象可歸納為“浮、熔、游、響、紅”；氣體凈化裝置(洗氣瓶)的連接順序可歸納為“長進短出”，而排水法收集氣體的裝置連接順序可歸納為“短進長出”等。

其實，老師們還可以從多種角度對學生進行深層次引導。例如，人類社會中，平衡無處無在，美容護膚追求酸堿平衡、中醫(yī)養(yǎng)生注重陰陽平衡、經(jīng)濟發(fā)展講究收支平衡、人口出生一定要男女平衡等。平衡是相對的，它只是我們追求的目標，萬事萬物總是處于不斷追求到平衡、又遠離平衡、再重新趨于平衡的循環(huán)往復過程中。

【案例4】 化學反應現(xiàn)象的描述。

在元素與化合物篇章中，銅與硝酸反應的過程被描述為：濃酸反應風景異，同學來神無睡意，四面目光同聚起。眾目里，紅云綠水人嘆奇；稀酸反應悄無息，反應比例三八計。氣泡悠悠輕漾起。人不寐，試管口邊紅色美。

[評析]對于銅與不同濃度硝酸的反應，無論是教師們在課堂上做演示實驗，還是讓學生們進行分組實驗，都會在反應過程中不可避免地產(chǎn)生有毒氣體NO2、NO。 這類氣體既有害身體健康，又污染環(huán)境，學生通常會因此對硝酸知識的學習產(chǎn)生為難情緒。針對這個問題，有的老師把銅與不同濃度硝酸的反應現(xiàn)象用詞牌名《漁家傲》歸納如上。這段情景化、抒情式的文字描述，讓師生有種身臨仙境之感，大大降低了學生對實驗的恐懼感。在激發(fā)了學生學習興趣的同時，也有助于學生對知識的理解和記憶、對實驗現(xiàn)象的觀察；同時也讓他們體驗到文理科的交融，增強了他們對教學內(nèi)容美感的認識。拓展開來，不少文學成語中，就涉及有關化學現(xiàn)象，如鹵水點豆腐、真金不怕火煉、雷雨發(fā)莊稼。翻閱歷史，明代民族英雄于謙曾作《詠石灰》一首：千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕，要留青白在人間。這首詩不但是于謙忠烈清白一生的真實寫照，還精辟地闡述了生石灰的生產(chǎn)過程。

不過還需指出的是，情景化、抒情式的文字描述并不能降低二氧化氮氣體的危害性，因此，實驗的實際操作中已經(jīng)改進為將產(chǎn)生的二氧化氮通過導管通入氫氧化鈉的溶液中(二氧化氮在堿中歧化為亞硝酸根和硝酸根)。簡介的處理方法是在試管口蓋上用堿溶液浸濕過的濾紙片(或棉花)。在教學中教師可通過提問的方式引導學生進行實驗的改進和理解有毒氣體的處理原理。通過這種創(chuàng)新教學的拓展，學生不僅僅在情緒上不害怕實驗，而且知道如何處理類似的廢氣、廢液和廢渣。

【案例5】 銀鏡反應試劑的選擇。

[評析]查表得 φθ Ag+/Ag= 0.7996V，應用能斯特方程計算后φ[Ag(NH3)2]+/Ag = 0.3842 V。從理論上講，電極電勢越大，氧化能力越強，故Ag+的氧化性強于[Ag(NH3)2]+ ，氧化還原反應總是在得電子能力強的氧化劑與失電子能力強的還原劑間發(fā)生。綜上，與銀氨溶液相比，硝酸銀溶液更易與醛(或葡萄糖)發(fā)生銀鏡反應。但因為硝酸銀溶液的氧化性比銀氨溶液強，與醛(或葡萄糖)反應過快，最后產(chǎn)生的往往不是銀鏡，而是一堆黑色銀粉末。盡管銀氨溶液的氧化性較弱，但它也可以與還原劑慢慢地反應，產(chǎn)生的銀會逐漸平鋪管壁，從而形成光亮銀鏡。

這個實驗涉及熱力學、動力學、氧化還原反應、配位反應等綜合化學知識，甚至還涉及物質(zhì)形態(tài)與物質(zhì)顏色之間關系的物理問題，核心是反應物的選擇以及量與速率的把握。絕大多數(shù)無機化學反應實驗只要求掌握是否反應、反應的方向如何、有什么反應現(xiàn)象，而該實驗的特點在于，只有適當速率的反應，微觀上生成的原子銀才能有序的形成最緊密堆積，最后在宏觀上看見金屬單質(zhì)應有的銀白色(形成銀鏡)。學生不僅要制備出銀鏡、獲得樂趣，還要懂得產(chǎn)生銀鏡的原理、能舉一反三。

在無機化學實驗教學中，其它的案例如三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備與性質(zhì)中的氫氧化鐵生成環(huán)節(jié)，過氧化氫的滴加，滴加過快，過氧化氫以自身分解為主；適當速率滴加，以將氫氧化亞鐵氧化為紅棕色的氫氧化鐵為主。在現(xiàn)實生活中，這樣的例子也多。催化劑快速催生的豬肉味道不好、團體操的隊形排列總是需要一定的時間?？傊?，表面上的最多、最好、最強，并不一定是最有利、最恰當?shù)?，“欲速則不達”就是這個道理。通過實驗操作、理論應用以及教師的教學點評，教學的情感態(tài)度價值觀目標的達成就水到渠成了。

【案例6】 反應產(chǎn)物的判斷與反應式的配平。

FeS2與O2高溫下會發(fā)生怎樣的反應，如何配平？該題看起來沒有告訴產(chǎn)物，一下子難以判斷究竟是什么反應，但可以根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)的特點逐步分析如下：

1) 氧化性：O2> S，根據(jù)置換反應規(guī)律，可寫出：

2FeS2+ O2= 2FeO + 4S(置換反應)

(1)

2) 發(fā)生置換反應以后，生成的S可在O2中劇烈燃燒：

S + O2= SO2(化合反應)

(2)

3) 生成的FeO可進一步被氧化而生成高價化合物：

4FeO+O2=2Fe2O3(化合反應)

(3)

(2)、(3)生成的SO2、Fe2O3在該反應環(huán)境中不可能再被氧化而生成更高價氧化物，SO3在高溫下容易分解，SO2和Fe2O3也不能化合生成鹽，故反應到此終止。有了反應物和反應產(chǎn)物，利用已掌握的配平方法不難配平出反應方程式如下：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

其實，也可以用另一種思路得到總反應，(1)×2+(2)×8+(3)，即：

4FeS2+ 2O2= 4FeO + 8S (因為(3)中有4FeO)

(4)

+ 8S +8 O2= 8SO2(因為(4)有8S生成)

(5)

4FeS2+10Om2=4FeO+8SO2

(6)

+ 4FeO+O2=2Fe2O3

(3)

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

綜上得總反應式：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

[評析]化學反應方程式的書寫和配平是學生必須具備的基本功，而學生通常只是停留在死記硬背這個層面上，從而大大影響學生對元素與化合物部分內(nèi)容的學習興趣，增加了學習難度。通過上面的例子，老師可以引導學生這樣理解：因為運算法則具有廣義性，化學方程式可以像數(shù)學式一樣能夠進行加減運算，也可以通過消元法得到最后的反應式，這是因為總化學反應方程式只是反映熱力學結果，與過程無關。即一個化學反應，無論是一步完成，還是分幾步完成，其化學反應的焓變只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的過程無關，這如同山的絕對高度，只與山腳和山巔的相對位置有關，而與上山途徑無關一樣；因為需要遵從能量守恒定律，化學方程式需要和物理式一樣要變換正負符號和進行化簡(體現(xiàn)美的簡單性的特點)；因為需要滿足能量最低原理，化學方程式的反應方向是由不穩(wěn)定態(tài)變化到穩(wěn)定態(tài)，這也符合自然科學領域的一般規(guī)律。

這個案例的運用具有很好的啟迪價值，那些毫無生氣的元素符號經(jīng)過教師的教學頓時有了活力，讓嚴肅、冰冷和抽象的化學方程式變得親切、溫暖起來，過程與方法變得豐富起來，過去一成不變的教學方法有了推導的思路方式，學生自然會興趣盎然。

3 總結歸納

對以上6個案例進行歸納分析得出，為了培養(yǎng)學生善于挖掘知識、技能及方法的教育價值的意識，教師可以從以下三個角度對無機化學知識和技能及方法的教育價值進行深層次分析：

3.1 充分整合化學課程三維目標

新課程的基本理念是：立足于學生適應現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀公民的科學素養(yǎng)，構建“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”相融合的高中化學課程目標體系[3]。但當前部分化學教師對教材的處理僅僅浮在表面，而且對三維目標間的相互關系認識的不夠深刻、處理的不夠平衡。在新課程理念下，知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀是三個既各自獨立又相互依存的課程目標，它們本身是人多方面發(fā)展的不同重要方面。例如，研究歷史，不再僅僅是年代和時間，重要的是打開學生以古鑒今的視野；學習函數(shù)，不再僅僅是公式和曲線，更重要的是教給學生變量的思想[4]。

無機化學既有它自身的知識體系、實驗操作規(guī)范，也特別重視實驗方法的改進與創(chuàng)新，更是與現(xiàn)實工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活實際以及生態(tài)環(huán)境保護緊密相連。因此，在無機化學課堂教學中，教師應該充分重視并有意識整合課程三維目標的確定與實施方案，促使師范生在知識、素質(zhì)和能力上全面發(fā)展，以便學生在未來的基礎教育教學崗位上充分展現(xiàn)自己的教育教學能力和理念，這樣才能在源頭上解決中小學教師的教學目標意識、能力和方法意識、繼承與創(chuàng)新意識。

3.2 深入挖掘無機化學學科知識美學內(nèi)涵和內(nèi)在哲理性

在對中學化學課堂進行教學改革的實踐探索中，由于對學習本質(zhì)缺乏理解，部分老師對情感態(tài)度的認識往往被窄化成表面的熱熱鬧鬧[5]。這些熱鬧的課堂通常缺乏師生對教學內(nèi)容內(nèi)在美和哲理性的領悟與內(nèi)化，致使學生缺乏對學科知識學習的濃烈興趣和對科學探究的向往與憧憬，缺乏對科學的敬畏與崇拜，缺乏獻身科學研究的終身志向，根本原因還是教師的科學素養(yǎng)難以滿足教學的需求。因此，在無機化學教學中，教師就應該有意識地引導師范生在理解化學原理的基礎上逐步提升欣賞無機化學學科知識美內(nèi)涵和內(nèi)在哲理性的意識，為職后教師工作做好準備。其實，經(jīng)過幾千年人類文明的進步，到19世紀末、20世紀初人類對科學美的認識已經(jīng)有了相當?shù)幕A。最有代表性的理解就是法國著名數(shù)學家、物理學家Henri Poincare，他認為：“科學家研究自然，并非因為它只是有用，還因為它是美的。如果自然不美，它就不值得了解；如果自然不值得了解，生活也就毫無意義。當然，我在這里所說的美，不是給我們感官以印象的美，也不是質(zhì)地美和表現(xiàn)美……我的意思是說那種深奧的美，這種美在于各部分的和諧秩序，并且純粹的理智能夠把握它?！?/p>

3.3 密切聯(lián)系化學與相關學科的關系

化學教學要緊密聯(lián)系化學學科的發(fā)展前景，及時向?qū)W生介紹化學學科發(fā)展的新動態(tài)，結合化學學科的發(fā)展前景讓學生了解化學學科與其它學科、社會生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學生學習化學的興趣。在化學課堂上，教師要善于以數(shù)學知識為工具，物理、生物、地理知識為載體，以歷史、語文、政治知識為依據(jù)，達到知識間的相互滲透。物理學家普郎克曾敏銳指出：“科學是內(nèi)在的統(tǒng)一體，它被分解為單獨的部門，不是由于事物的本質(zhì)，而是由于人類認識能力的局限性。實際上存在著從物理學到化學，通過生物學、人類學到社會科學的連續(xù)鏈條”。因此，在無機化學課堂教學中，就應該引導學生將化學知識與自然科學(以及人文科學)相關知識之間融會貫通、學以致用。實際上，近幾十年來，自然科學(以及社會與人文科學)的巨大發(fā)展相當程度上是不同學科的融合而產(chǎn)生新的研究領域和研究方法。

圖1 課堂教學中幾個方面的相互關系示意圖

所有的課堂教學或?qū)嶒灲虒W都是有教學目標，整體上說教學就是要落實三維目標，促進學生全面發(fā)展(當然教學也會促進教師的專業(yè)發(fā)展)。雖然教材是固定的，但教學內(nèi)容的選擇與組合是靈活的，這就要靠教師有雙慧眼，善于從“自然與人文、哲學與美學、生活與應用”三個支點尋求突破與創(chuàng)新，讓教學內(nèi)容豐滿充實、教學方式生氣盎然、課堂效果富于魅力，最終達到“落實三維目標，促進學生全面發(fā)展”的結果。圖1，給出了幾個方面相互關系的示意圖。

總之，對于知識與技能及方法的教育價值的深入挖掘應盡量做到科學合理、深度適宜和角度多樣。因此，在無機化學理論及實驗教學內(nèi)容設計中多提出一些問題、多一些思考、多一些應用，把能夠幫助學生深層領悟知識技能及方法的教育價值的相關內(nèi)容組織在一起，才能使無機化學理論與實驗教學具有更大的魅力，才能培養(yǎng)融匯多學科知識、采用靈活的教學方法、善于啟迪與引導的化學教師，中學化學課堂改革與質(zhì)量提升才會事半功倍。

[1]鄧 陽，王后雄.從孤立到整合：化學教學三維目標的全面落實[J].化學教育，2013,(8)：16～20.

[2]楊水金.無機化學實驗 [M]. 武漢：華中師范大學出版社，2012.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(試驗)[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]張洪高.“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀”的整合[J].當代教育論壇，2005,(3):21～22 .

[5]包靜娟.讓情感催生數(shù)學理解生長的力量[J]. 新課程研究，2015,(10)：84～86.

The teaching of inorganic chemistry can be more attractive

CHEN Jie，CHAO Li-fen，YU Xin-wu

(College of Chemistry and Chemical Engineering of Hubei Normal University,Huangshi, 435002，China)

Behind every chemical regulation and every chemical phenomenon ,there are always profound principle and rich background. If we go to sort out its sequence, research the chemical thought behind it, the chemistry which is always serious, ice-cold and abstract will become cordial and warm, process and methods will become rich. In this text, combined with the current teaching reform of chemistry course in middle school and the experiment teaching practice of the inorganic chemistry, something can be concluded from the six typical cases. In the experiment teaching of inorganic chemistry in university, three aspects need to be considered to conduct a more profound analysis, about how to dig the education value of the knowledge, skills and methods. They are the aesthetic connotation and intrinsic philosophy in the inorganic chemistry experiment course, the relationship with other objects and the three-dimensional goal of the inorganic chemistry experiment course.

teaching of inorganic chemistry；three-dimensional goals；education value

2016—06—02

湖北師范學院2015年湖北省教育廳教研項目 “基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念的卓越教師培養(yǎng)模式研究”

陳杰(1983— )，女，湖北襄陽人，碩士生.

G642

A

2096-3149(2017)01- 0110-06

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.01.023