楊光麗 李學(xué)強(qiáng)

摘? 要? 元素化合物知識(shí)是我國高中化學(xué)課程內(nèi)容的重要

組成部分，由于本身具有知識(shí)點(diǎn)零散、規(guī)律性弱等特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。因此，將價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具廣泛應(yīng)用到元素化合物基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)中，能夠幫助學(xué)生建立有序的思維模型。以硫元素為例，設(shè)計(jì)教學(xué)案例，探究價(jià)類二維圖在元素化合物教學(xué)中的教育價(jià)值。

關(guān)鍵詞? 高中化學(xué)；元素化合物；價(jià)類二維圖；硫元素；核心素養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G633.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號：1671-489X（2022）07-0074-04

0? 引言

元素化合物知識(shí)是高中化學(xué)必修部分的重點(diǎn)內(nèi)容，它可歸納到陳述性或事實(shí)性知識(shí)的類別，比重上約占我國普通高中化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的60%[1]。該部分內(nèi)容既為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且是初中化學(xué)與高中化學(xué)銜接的重要內(nèi)容[2]。

由于傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性，學(xué)生普遍認(rèn)為元素化合物知識(shí)繁難雜亂。究其原因，主要在于所建立的知識(shí)結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生在應(yīng)用過程中對知識(shí)提取困難，不能進(jìn)行有效遷移[3]。如何改變這種教學(xué)困境，使學(xué)生從死記硬背化學(xué)方程式以及題海戰(zhàn)術(shù)中脫身而出，形成科學(xué)的思維模式？這就需要運(yùn)用科學(xué)的學(xué)習(xí)工具作為元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的總抓手或支架。通過研究元素化合物教學(xué)策略，筆者認(rèn)為價(jià)類二維圖是系統(tǒng)學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的有效工具。

1? 價(jià)類二維圖與普通轉(zhuǎn)化圖對比

價(jià)類二維圖模型展示圖如圖1所示，它是認(rèn)識(shí)思路外化的一種具體表現(xiàn)形式，充分體現(xiàn)了物質(zhì)分類思想和氧化還原核心概念對于元素化合物知識(shí)的指導(dǎo)作用，蘊(yùn)含一定的邏輯性和化學(xué)思維。利用此工具，不僅能夠幫助學(xué)生對已知物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行有效復(fù)習(xí)，而且能夠幫助學(xué)生從多種角度預(yù)測未知物質(zhì)具有的化學(xué)性質(zhì)，推測陌生物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，建立有序的思維模型，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率[4]。

普通轉(zhuǎn)化模型圖如圖2所示，它是傳統(tǒng)教學(xué)中一種常見的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，體現(xiàn)了物質(zhì)與物質(zhì)之間的聯(lián)系以及完成相應(yīng)轉(zhuǎn)化所需要具備的條件。這種轉(zhuǎn)化關(guān)系圖更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生對零散知識(shí)點(diǎn)的記憶能力，僅僅表現(xiàn)在所給物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，沒有規(guī)律可循，不能培養(yǎng)學(xué)生分析問題以及解決問題的能力。這種轉(zhuǎn)化圖往往在初中及小學(xué)階段比較常見，它能夠有效鍛煉學(xué)生的記憶能力，但在高中階段由于知識(shí)點(diǎn)難度加深，不能僅僅依靠機(jī)械記憶解決問題，如果依然使用普通轉(zhuǎn)化圖，教學(xué)效果會(huì)因教學(xué)內(nèi)容的增多而受到影響。

通過對比價(jià)類二維圖與普通轉(zhuǎn)化圖可得，普通轉(zhuǎn)化圖只能反映某些物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，學(xué)生只有記住轉(zhuǎn)化方程式才可能順利完成相關(guān)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。如果以這樣的方式長期進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生很容易形成機(jī)械的學(xué)習(xí)方法——記住便能得分。久而久之，隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的增多，學(xué)生的記憶量會(huì)加重，從而喪失學(xué)習(xí)興趣。

價(jià)類二維圖能將學(xué)生碎片化的知識(shí)進(jìn)行有序處理，學(xué)生能夠從化合價(jià)以及物質(zhì)類別的角度去分析問題，而非死記硬背。因此，應(yīng)用這一新的學(xué)習(xí)工具，無疑能夠大幅度提高中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效率，對于熟悉物質(zhì)的性質(zhì)以及轉(zhuǎn)化關(guān)系記憶更加深刻，對于陌生物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化也能從容不迫地展開合理推理與分析。價(jià)類二維圖構(gòu)建過程也是學(xué)生認(rèn)知結(jié)果不斷發(fā)展完善的過程。

2? 教學(xué)案例設(shè)計(jì)：以硫元素為例

2.1? 教學(xué)目標(biāo)

首先，通過構(gòu)建價(jià)類二維圖，幫助學(xué)生掌握含硫元素物質(zhì)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系，進(jìn)而建立完整的知識(shí)體系；

其次，通過小組合作及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力及小組協(xié)作能力；

最后，通過對含硫元素化學(xué)物質(zhì)的研究與學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生樹立從化學(xué)視角解決問題的科學(xué)理念。

2.2? 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：從物質(zhì)類別以及化合價(jià)的角度，探究含硫元素物質(zhì)的性質(zhì)。

教學(xué)難點(diǎn)：含硫元素物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。

2.3? 教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)1：含硫元素物質(zhì)價(jià)類二維圖的構(gòu)建。

【教師活動(dòng)】回憶舊知，拋出問題，讓學(xué)生試著寫出所學(xué)過的含硫元素化合物。

【學(xué)生活動(dòng)】

1）直接寫出所見過的含硫元素化合物；

2）從硫元素常見化合價(jià)的角度出發(fā)，寫出相對應(yīng)的化合物；

3）從物質(zhì)類別的角度出發(fā)，按照氫化物、單質(zhì)、氧化物、酸、鹽進(jìn)行分類，寫出相應(yīng)類別所對應(yīng)的物質(zhì)。

【教師活動(dòng)】綜合學(xué)生的思維方式，建立含硫元素物質(zhì)的價(jià)類二維圖直角坐標(biāo)系，將學(xué)生所列舉的含硫元素物質(zhì)填充至價(jià)類二維圖中，如圖3所示。

【設(shè)計(jì)意圖】從學(xué)生已有的知識(shí)出發(fā)，列舉出含硫元素的化合物，引導(dǎo)學(xué)生從價(jià)類二維圖的兩個(gè)分類視角對物質(zhì)進(jìn)行分類，初步建立起從元素價(jià)態(tài)、物質(zhì)類別二維視角分析物質(zhì)的思維模型，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到同種元素可以組成不同價(jià)態(tài)、不同種類的物質(zhì)。同時(shí)，引入這種新的學(xué)習(xí)工具，引起學(xué)生的注意，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，有利于教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：含硫元素物質(zhì)性質(zhì)的探究。

【教師活動(dòng)】以硫元素代表物質(zhì)SO2為例，結(jié)合價(jià)類二維圖，讓學(xué)生預(yù)測該物質(zhì)可能具有的性質(zhì)。

【學(xué)生活動(dòng)】四人為一個(gè)小組展開討論。

學(xué)生觀點(diǎn)1：從物質(zhì)類別角度分析，SO2屬于酸性氧化物，預(yù)測其具有酸性氧化物的通性。

學(xué)生觀點(diǎn)2：從化合價(jià)的角度分析，SO2中S為+4價(jià)，處于硫元素的中間價(jià)態(tài)，根據(jù)已學(xué)的氧化還原反應(yīng)知識(shí)，預(yù)測其既可以發(fā)生氧化反應(yīng)，又可以發(fā)生還原反應(yīng)。

學(xué)生觀點(diǎn)3：通過預(yù)習(xí)，了解到SO2具有特殊的性質(zhì)——漂白性。

【實(shí)驗(yàn)探究】驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)1。

可選試劑：SO2氣體、NaOH水溶液、澄清石灰水、蒸餾水、無色酚酞、紫色石蕊、pH試紙。

【學(xué)生活動(dòng)】

1）探究性實(shí)驗(yàn)操作：SO2氣體水溶性及與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究。

2）用酸堿指示劑測定SO2水溶液的酸堿性，用pH試紙測定SO2水溶液的酸堿度。

3）探究性實(shí)驗(yàn)操作：SO2氣體與堿反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究，選擇合適試劑。

4）類比CO2具有的化學(xué)性質(zhì)可得SO2可以與堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)。

【教師總結(jié)】收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)1成立：SO2是一種酸性氧化物，可溶于水，并與水反應(yīng)，同時(shí)能與堿以及堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)。

【實(shí)驗(yàn)探究】驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)2。

可選試劑：SO2氣體、H2S水溶液、Na2S水溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、溴水、碘水。

【學(xué)生活動(dòng)】

1）選擇上述合適的還原試劑，進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)操作：SO2具有氧化性的實(shí)驗(yàn)探究。

2）選擇上述合適的氧化試劑，進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)操作：SO2具有還原性的實(shí)驗(yàn)探究。

【教師活動(dòng)】收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)2成立：SO2既有氧化性又有還原性。

【實(shí)驗(yàn)探究】驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)3。

可選試劑：SO2氣體、品紅溶液、紫色石蕊試液、溴水。

【學(xué)生活動(dòng)】探究性實(shí)驗(yàn)操作：SO2具有漂白性的實(shí)驗(yàn)探究，選擇合適的試劑，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【教師活動(dòng)】通過實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)3成立：SO2具有漂白性。

【設(shè)計(jì)意圖】通過價(jià)類二維圖預(yù)測物質(zhì)具有的化學(xué)性質(zhì)，讓學(xué)生深刻體會(huì)價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具的實(shí)用性。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)習(xí)中的“提出假設(shè)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—收集數(shù)據(jù)—得出結(jié)論”層層遞進(jìn)過程，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

教學(xué)環(huán)節(jié)3：含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。

【教師活動(dòng)】根據(jù)構(gòu)建的含硫元素價(jià)類二維圖連接相應(yīng)物質(zhì)常見的轉(zhuǎn)化路線，如圖4所示。

【學(xué)生活動(dòng)】以小組為單位，展開討論，結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識(shí)，完成相應(yīng)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，并書寫化學(xué)方程式。

【設(shè)計(jì)意圖】在構(gòu)建的價(jià)類二維圖上連接起物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路線，突出價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具的簡便性與實(shí)用性，無形中為學(xué)生分析問題提供思路和角度，有利于問題的快速解決。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：組間匯報(bào)，成果展示。

【教師活動(dòng)】根據(jù)學(xué)生代表展示的化學(xué)方程式，與學(xué)生展開分析，從物質(zhì)類別和化合價(jià)角度分析轉(zhuǎn)化是否準(zhǔn)確。通過分析，與已學(xué)的氧化還原反應(yīng)知識(shí)建立聯(lián)系，完成含硫元素物質(zhì)轉(zhuǎn)化知識(shí)整合，氧化還原反應(yīng)類如表1所示，非氧化還原反應(yīng)類如表2所示。

【學(xué)生活動(dòng)】組內(nèi)成員之間分享本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲，模仿硫元素價(jià)類二維圖可重新構(gòu)建其他元素價(jià)類二維圖，感受價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具在元素化合物模塊中的重要作用。

【設(shè)計(jì)意圖】通過教師分析轉(zhuǎn)化方程式，有利于及時(shí)校正學(xué)生在書寫過程中可能會(huì)出現(xiàn)的失誤，進(jìn)而強(qiáng)化重難點(diǎn)知識(shí)，達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的升華和鞏固。設(shè)置小組交流討論環(huán)節(jié)，有助于達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

3? 價(jià)類二維圖在元素化合物教學(xué)中的教育價(jià)值

3.1? 有助于學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，培養(yǎng)發(fā)散性思維

元素化合物本身具有知識(shí)點(diǎn)零散、規(guī)律性弱等特點(diǎn)。價(jià)類二維圖是學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的重要工具，它能將學(xué)生零散的、混亂的知識(shí)系統(tǒng)化、條理化，使學(xué)生從繁雜的化學(xué)方程式中解脫出來，有條理地分析問題。

3.2? 有助于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)習(xí)效率

對于元素化合物知識(shí)，學(xué)生常采取死記硬背的學(xué)習(xí)方式，并依托大量的習(xí)題進(jìn)行鞏固。這種方式不僅會(huì)增加記憶負(fù)擔(dān)，而且容易造成知識(shí)的遺忘。價(jià)類二維圖能夠從根本上轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生從題海中脫身，從化學(xué)元素本質(zhì)出發(fā)，科學(xué)合理地分析問題。

3.3? 有助于調(diào)動(dòng)和激發(fā)教師團(tuán)隊(duì)研究的積極性

教師的知識(shí)儲(chǔ)備，教育教學(xué)方法的精準(zhǔn)性與巧妙性，很大程度上影響著學(xué)生對于本學(xué)科學(xué)習(xí)興趣的建立與學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。在眾多元素化合物知識(shí)教學(xué)策略中，價(jià)類二維圖有著獨(dú)特的優(yōu)勢。教師應(yīng)該將這一有效工具與自己的教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，不斷創(chuàng)造新的教學(xué)模式。

3.4? 有助于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效落地與持續(xù)發(fā)展

學(xué)科核心素養(yǎng)是本學(xué)科的靈魂和支柱，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一學(xué)科核心素養(yǎng)。價(jià)類二維圖作為一種有效的學(xué)習(xí)工具，能夠幫助學(xué)生建立科學(xué)有序的思維模型，以學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)作為推理分析的證據(jù)。學(xué)生利用此工具在分析和解決實(shí)際問題的過程中，不僅可以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，而且符合現(xiàn)代科學(xué)育人的標(biāo)準(zhǔn)與理念。

4? 價(jià)類二維圖應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中的建議

4.1? 教學(xué)目標(biāo)的確立應(yīng)圍繞價(jià)類二維圖展開

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的導(dǎo)向以及教學(xué)效果評判的標(biāo)準(zhǔn)。價(jià)類二維圖應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中時(shí)，教師需要以價(jià)類二維圖為核心確立三維教學(xué)目標(biāo)：首先，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具；其次，要學(xué)會(huì)應(yīng)用價(jià)類二維圖分析、解決問題；最后，要確保價(jià)類二維圖能夠發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.2? 價(jià)類二維圖主要應(yīng)用在元素化合物教學(xué)模塊

價(jià)類二維圖能夠?qū)χR(shí)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)律性整合以及系統(tǒng)化處理，這也是價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具的獨(dú)特優(yōu)勢，尤其對于元素化合物這類零散的、規(guī)律性較弱的知識(shí)點(diǎn)更有效果。價(jià)類二維圖應(yīng)用過程中著重凸顯氧化還原核心概念以及物質(zhì)分類思想，因此，在應(yīng)用價(jià)類二維圖時(shí)，教師首先要了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況。

4.3? 價(jià)類二維圖應(yīng)結(jié)合探究性教學(xué)策略

價(jià)類二維圖作為一種學(xué)習(xí)工具，本身具有一定的探究性和綜合性特點(diǎn)，如果與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相結(jié)合，不能有效發(fā)揮它的教育價(jià)值。因此，在教學(xué)過程中，教師需要應(yīng)用探究性教學(xué)策略，一般以實(shí)驗(yàn)性探究和典型例題探究為主。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的呈現(xiàn)方式，讓學(xué)生在探究的過程中感受價(jià)類二維圖的實(shí)用性，從而增強(qiáng)對價(jià)類二維圖這一學(xué)習(xí)工具的認(rèn)可度。

4.4? 突出以學(xué)生為本的教學(xué)理念

教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中的“滿堂灌”模式，適當(dāng)增加學(xué)生活動(dòng)。一般以小組討論、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、小組代表發(fā)言等形式設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)，確保教師和學(xué)生在課堂上有充分的互動(dòng)與交流機(jī)會(huì)，從而增強(qiáng)課堂活躍氣氛。應(yīng)用價(jià)類二維圖預(yù)測陌生物質(zhì)性質(zhì)以及推測轉(zhuǎn)化關(guān)系時(shí)，學(xué)生的獨(dú)立思考、大膽猜測，小組間的交流討論，對于解決問題至關(guān)重要。因此，教師需要給學(xué)生設(shè)置相應(yīng)的活動(dòng)，為學(xué)生提供展示自我的平臺(tái)。

5? 結(jié)束語

綜上所述，對于高中化學(xué)學(xué)習(xí)，不但要不斷增加化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，而且要掌握有效的學(xué)習(xí)工具與模型。良好的學(xué)習(xí)工具結(jié)合巧妙的教學(xué)策略，就能夠達(dá)到事半功倍的課堂教學(xué)效果。教師應(yīng)該將價(jià)類二維圖作為一種學(xué)習(xí)工具介紹給學(xué)生，讓學(xué)生能夠利用此工具多角度分析問題、解決問題，在學(xué)習(xí)過程中感受化學(xué)學(xué)科的內(nèi)涵與化學(xué)探究的魅力，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。

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*項(xiàng)目來源：寧夏回族自治區(qū)國內(nèi)一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（No.NXYLXK2017A04）。

作者：楊光麗，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在讀碩士，研究方向?yàn)閷W(xué)科教學(xué)（化學(xué)）；李學(xué)強(qiáng)，通信作者，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，教授，研究方向?yàn)閷W(xué)科教學(xué)（化學(xué)）以及有機(jī)化學(xué)（750021）。