顏標(biāo)峰

元素化合物學(xué)習(xí)模型的教學(xué)初探

顏標(biāo)峰

（江西師范大學(xué)附屬中學(xué) 江西南昌 330046）

元素化合物知識(shí)在知識(shí)分類上屬于陳述性知識(shí)或事實(shí)性知識(shí)，在中學(xué)化學(xué)知識(shí)中約占比60%，繁多而雜亂的元素化學(xué)是重要的知識(shí)分化點(diǎn)。基于此問(wèn)題，作者在微觀層面上嘗試建立了一些元素化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)和體驗(yàn)的模型，并付諸于教學(xué)實(shí)際，取得了一定成效。

元素化合物；學(xué)習(xí)模型；案例

元素化合物知識(shí)是構(gòu)成中學(xué)化學(xué)知識(shí)的骨架，有人將其稱為“真正意義上的化學(xué)”［1］。元素化合物知識(shí)在高中階段是重要的知識(shí)分化點(diǎn)，分化原因主要是元素化合物呈現(xiàn)的知識(shí)龐雜瑣碎，需要記憶的內(nèi)容較多，且容易混淆。筆者在元素化合物教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，看似章法甚少的元素化學(xué)蘊(yùn)含著豐富的物質(zhì)研究范式和知識(shí)學(xué)習(xí)模型?，F(xiàn)將一些具體模型案例分享。

一、金屬單質(zhì)的學(xué)習(xí)與“水氧模型”

金屬是人類發(fā)展進(jìn)程中一種極其重要的材料，人類的發(fā)展史就是一部金屬的應(yīng)用史，金屬的重要性毋庸置疑。地球是一個(gè)“水球”，也是一個(gè)“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(yīng)的必要性不言而喻，這也正是“水氧模型”在金屬單質(zhì)學(xué)習(xí)中的現(xiàn)實(shí)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(yīng)的范式。人教版教材中，選取研究的代表金屬單質(zhì)為鈉、鎂、鋁、鐵，筆者將教材中體現(xiàn)這些金屬單質(zhì)“水氧模型”的相關(guān)內(nèi)容在下表中予以呈現(xiàn)。

表1 一些金屬單質(zhì)“水氧模型”相關(guān)內(nèi)容

從列表中不難看出，四種代表物無(wú)一例外地融合了“水氧模型”，當(dāng)然，不同金屬單質(zhì)的“水氧模型”渲染程度不同。

在教材中，鈉的“水氧模型”是體現(xiàn)得最直接的，鈉與水的實(shí)驗(yàn)、鈉與氧氣的實(shí)驗(yàn)占據(jù)了很大篇幅；鎂與水的反應(yīng)出現(xiàn)在必修二的元素周期律一節(jié)中，鎂條燃燒則以一張圖片的形式予以回顧；鋁與水的反應(yīng)也出現(xiàn)在元素周期律一節(jié)中，鋁箔的加熱是演示實(shí)驗(yàn)；鐵與水蒸氣的反應(yīng)作為探究實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)，鐵與氧氣的反應(yīng)初中階段已重點(diǎn)研究，故高中教材內(nèi)并未重現(xiàn)。

值得一提的是，“水氧模型”不僅體現(xiàn)了金屬單質(zhì)性質(zhì)的相似，也體現(xiàn)了金屬單質(zhì)性質(zhì)的遞變，具有重要的學(xué)科價(jià)值。

二、金屬化合物的學(xué)習(xí)與“關(guān)鍵化合物模型”

教材選取的金屬元素承載著展現(xiàn)金屬不同特征的教學(xué)任務(wù)。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(jià)金屬代表。鈉的氧化物中存在過(guò)氧化物的事實(shí)，能很好地體現(xiàn)鈉的活潑；偏鋁酸鈉的相關(guān)內(nèi)容則彰顯了鋁的兩性；鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)化，無(wú)疑是鐵的變價(jià)的重要載體。

圖2 關(guān)鍵化合物模型

表2 一些金屬“關(guān)鍵化合物模型”相關(guān)內(nèi)容

“關(guān)鍵化合物模型”在一定程度上聚焦了研究要點(diǎn)，有利于對(duì)金屬化合物的特性進(jìn)行系統(tǒng)研究。學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)“關(guān)鍵化合物模型”時(shí)，能較好地深化對(duì)金屬特征的認(rèn)識(shí)，甚至可依據(jù)“關(guān)鍵化合物模型”預(yù)測(cè)其他金屬的特征。

表3 根據(jù)“關(guān)鍵化合物模型”預(yù)測(cè)其他金屬特征

三、非金屬化合物的學(xué)習(xí)與“類價(jià)物模型”

“類價(jià)物模型”中有三個(gè)關(guān)鍵字需要作解釋：類，基于物質(zhì)分類的類別通性；價(jià)，基于氧化還原的價(jià)態(tài)通性；物，基于具體情況具體分析這一哲學(xué)思想的物質(zhì)特性。

圖3 類價(jià)物模型

非金屬元素的價(jià)態(tài)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(jià)物模型”構(gòu)建知識(shí)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(duì)應(yīng)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(xiàn)這些物質(zhì)“類價(jià)物模型”的相關(guān)內(nèi)容整理如下表。

表4 非金屬化合物類價(jià)物模型相關(guān)內(nèi)容

表5 非金屬化合物類別通性相關(guān)內(nèi)容

表6 非金屬化合物價(jià)態(tài)通性相關(guān)內(nèi)容

“類價(jià)物”模型中，類別通性和價(jià)態(tài)通性在應(yīng)用過(guò)程中，可逐步由理解層次提升到預(yù)測(cè)層次：由物質(zhì)類別預(yù)測(cè)典型的反應(yīng)（大部分為酸堿中和反應(yīng)）；由核心元素價(jià)態(tài)預(yù)測(cè)典型的反應(yīng)，當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程中需要利用到常見(jiàn)氧化劑和還原劑作為素材鋪墊。

“類價(jià)物”模型中，物質(zhì)特性幾乎沒(méi)有規(guī)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(zhì)特性這一易混點(diǎn)。

表7 教材中突破物質(zhì)特性策略

教師在突破物質(zhì)特性這一易混點(diǎn)時(shí)，可融合更加多樣的素材。筆者在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，嘗試了以下的突破策略，取得了不錯(cuò)的成效。

表8 實(shí)踐中突破策略

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

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.007