元素化合物知識“易學(xué)難記”的解決策略

蔣潔

摘要：從知識類別和認(rèn)知過程兩個維度，提出了解決元素化合物知識“易學(xué)難記”的兩條策略：一是利用“線索”將單一的元素化合物知識組織成整體性知識，二是將元素化合物知識由記憶提升為“理解”、“應(yīng)用”甚至“分析”、“評價”更高認(rèn)知層次，提高知識的遷移性。

關(guān)鍵詞：元素化合物；學(xué)習(xí)困難；教學(xué)策略

文章編號：1005—6629（2013）5—0014—04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

元素化合物知識的教學(xué)常令人感到尷尬：一方面“化學(xué)元素是化學(xué)的基礎(chǔ)，以元素為核心概念的合成化學(xué)、成分分析、化學(xué)修飾、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及材料改性等等，構(gòu)成了化學(xué)研究的主要內(nèi)容，……元素化學(xué)的重要性和發(fā)展前景更是不言而喻”。另—方面學(xué)生對元素化合物知識“易學(xué)難記”，教師常常感嘆學(xué)生記不住化學(xué)方程式；而學(xué)生說物質(zhì)的性質(zhì)，要用時“百度一下”即可很方便地查到，只因考試要用，無奈非得“記住”。元素化合物知識教學(xué)的價值何在？要教給學(xué)生怎樣的元素化合物知識？是我們要思考的問題。

我們通常所說的“元素化合物知識”是指某個物質(zhì)的性質(zhì)，屬于加涅對學(xué)習(xí)結(jié)果分類中“言語信息”類中的“事實性知識”。事實性知識學(xué)習(xí)并不難，其難點在于記憶。可以利用認(rèn)知心理發(fā)展起來的組織策略改進(jìn)事實性知識的記憶。

另外，我們通常所說的“記住”，按布盧姆對認(rèn)知過程的分類，屬于“記憶/回憶”維度。回憶僅能得到學(xué)習(xí)的保持，而要達(dá)到學(xué)習(xí)的遷移，不僅要求學(xué)生回憶，而且要求學(xué)生理解并能夠運用所學(xué)的東西。

既然單一的事實性知識有“易學(xué)難記”的特點，而僅將知識停留在“記憶”的維度，在信息極易查找的時代意義不大。因此，以下從知識分類和認(rèn)知程度兩個維度上，提出元素化合物知識“易學(xué)難記”問題的兩個解決策略。

1 利用“線索”將元素化合物知識由單一命題組織成整體性知識

奧蘇伯爾認(rèn)為，事實性知識是一種非概括的命題知識。就某個物質(zhì)的某種性質(zhì)而言，應(yīng)屬于事實性知識。單一的命題或事實按一定邏輯或線索組織成成塊的知識，就是有組織的整體性知識，影響這類知識學(xué)習(xí)的最重要條件是認(rèn)知結(jié)構(gòu)（包括原有知識及其組織）。同時奧蘇伯爾認(rèn)為，所謂“智育”的目標(biāo)就是塑造學(xué)生良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)后期開展的專家與新手比較研究證實了奧蘇伯爾關(guān)于塑造學(xué)生良好認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論的重要性：研究表明，一個領(lǐng)域的專長完全是專家在該領(lǐng)域形成了良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的結(jié)果。由此可以確定要教給學(xué)生怎樣的元素化合物知識：與其教給學(xué)生單一的元素化合物知識，不如教學(xué)生將這些單一知識組織成知識塊，幫助學(xué)生形成良好的元素化合物知識的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

中學(xué)階段，至少有這樣幾個線索可以幫助學(xué)生將單一的元素化合物知識組織成由小到大的知識塊。

1.1用“認(rèn)知圖式”將某物質(zhì)的單一性質(zhì)組織成對該物質(zhì)的認(rèn)識

“圖式”，就像是圍繞某個主題組織起來的認(rèn)知框架或認(rèn)知結(jié)構(gòu)，它為相互聯(lián)系的觀念留有“空位”。對某物質(zhì)的認(rèn)識圖式可以是：

物理性質(zhì)：________ ；觀察外觀、測量、水溶性實驗等。

化學(xué)性質(zhì)：從分類_______；類比，該物質(zhì)是否具有它所屬類別物質(zhì)的通性，有無特殊之處。從化合價_______；該物質(zhì)中元素化合價在該元素可能的化合價中處于何種位置，有氧化性或還原性？從特性_______；

存在：_______；由物質(zhì)性質(zhì)決定。

用途：_______；由物質(zhì)性質(zhì)決定。

其他：_______。其他需要對該物質(zhì)進(jìn)行補充說明的內(nèi)容。

以上，可以將某物質(zhì)的獨立的一個個性質(zhì)組織成對該物質(zhì)的整體認(rèn)識，同時也讓學(xué)生知道，在學(xué)習(xí)新物質(zhì)時，可按上述圖式設(shè)計實驗或捕捉教材、文獻(xiàn)中的關(guān)鍵信息，并一—填入相應(yīng)的空位，為學(xué)生學(xué)習(xí)新物質(zhì)提供方法。

1.2以元素為線索將單一物質(zhì)組織成物質(zhì)轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖

1.2.1以同種元素的不同物質(zhì)類別為線索

按某元素的單質(zhì)——氧化物——氧化物對應(yīng)的水化物（酸或堿）——鹽聯(lián)結(jié)成網(wǎng)絡(luò)圖。如鈉元素的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖：

1.2.2以同種元素的不同化合價為線索如N元素的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖：

以上工作可視學(xué)生層次和學(xué)生所處的學(xué)習(xí)階段，既可以給出網(wǎng)絡(luò)圖，讓學(xué)生寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式；給出物質(zhì)，讓學(xué)生畫線聯(lián)結(jié)；也可以讓學(xué)生畫網(wǎng)絡(luò)圖。在此過程中形成學(xué)生的元素觀、轉(zhuǎn)化觀。

1.3以分類思想將單一的元素知識組織為元素化合物知識塊

如幾種金屬元素的性質(zhì)可歸納為：

在不斷地后繼學(xué)習(xí)中，上表橫坐標(biāo)還可擴展到金屬活動性順序表中的金屬。

相比較金屬、非金屬知識顯得更為散亂，分類思想可以發(fā)揮更大作用。

人教版必修1第四章是以“氯”帶非金屬單質(zhì)的學(xué)習(xí)，以“硫和氮的氧化物”帶非金屬氧化物的學(xué)習(xí)，以氨、硝酸和硫酸帶非金屬氫化物和非金屬氧化物對應(yīng)水化物的學(xué)習(xí)。當(dāng)然這些工作不一定都在新課中完成。

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了一些單一的元素化合物知識后，逐步幫助他們形成元素化合物的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的新元素知識不斷納入此結(jié)構(gòu)，并對原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷補充和完善。

2 通過提升認(rèn)知層次，提高元素化合物知識的遷移性

教育的兩個最重要的目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)的保持和學(xué)習(xí)的遷移。學(xué)習(xí)的保持是旨在學(xué)習(xí)之后的某一時間內(nèi)以教學(xué)中呈現(xiàn)的大致方式回憶出教材的能力；學(xué)習(xí)的遷移則是指運用已學(xué)的知識去解決新問題、回答新的提問或?qū)W習(xí)新內(nèi)容的能力。與其讓學(xué)生困難地“記住”，不如將其認(rèn)知層次由“記憶”上升為理解、應(yīng)用甚至于分析、評價。

2.1從學(xué)習(xí)目標(biāo)看為什么要提升元素化合物學(xué)習(xí)的認(rèn)知層次

近年的高考考查均以“能力”立意，更希望考查出學(xué)生在試題提供的新情境中運用所學(xué)知識解決問題的能力，即能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)的遷移。如果我們將高考的考查目標(biāo)作為學(xué)生經(jīng)過中學(xué)學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果（學(xué)習(xí)目標(biāo)），分析近年高考試題，在元素化合物的學(xué)習(xí)中，由低到高，學(xué)生應(yīng)達(dá)成的目標(biāo)是：

（1）回憶事實性知識：知道一些典型物質(zhì)的性質(zhì)。這里典型物質(zhì)指教材中出現(xiàn)的物質(zhì)，這些物質(zhì)是專家精選的化學(xué)物質(zhì)中基礎(chǔ)并有代表性的物質(zhì)。

（2）應(yīng)用程序性知識：知道認(rèn)識物質(zhì)的一般過程與方法并能將它應(yīng)用到對新物質(zhì)的學(xué)習(xí)上。

（3）理解概念性知識：理解中學(xué)元素化合物知識體系，將以上的單一物質(zhì)的知識與認(rèn)識方法聯(lián)系起來，形成中學(xué)元素化合物知識體系，構(gòu)建元素觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀。

（4）應(yīng)用概念性知識、程序性知識：綜合運用上述知識和方法解決新情境中的問題，如化工流程問題等。

要達(dá)到這樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在于學(xué)生從初中升入高一到高三畢業(yè)的每一節(jié)課的學(xué)習(xí)中。高中理科學(xué)生元素化合物學(xué)習(xí)集中在兩個階段：一是新課教學(xué)，必修1第三、四章；二是高考復(fù)習(xí)階段。兩個階段的學(xué)生群體不同、基礎(chǔ)不同，應(yīng)分配的教學(xué)目標(biāo)也不同。新課應(yīng)側(cè)重在上述目標(biāo)（1）、（2）和（3）的初級階段，復(fù)習(xí)更重在目標(biāo)（3）的高級階段和目標(biāo)（4）。

觀察目前大多數(shù)的課堂，要達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，至少還要做兩方面的努力，一是新課教學(xué)中應(yīng)有更高層次的認(rèn)知目標(biāo)，要建立在學(xué)生對整個元素化合物知識體系的建構(gòu)之上。二是高考復(fù)習(xí)課絕不是對新課知識的簡單重復(fù)，而是有較新課教學(xué)更高層次的教學(xué)目標(biāo)，而這一目標(biāo)的實現(xiàn)絕不僅僅在于盲目做題，在哪怕物質(zhì)性質(zhì)的再現(xiàn)復(fù)習(xí)中都應(yīng)抱有更高層次的目標(biāo)。

2.2從兩位老師的教學(xué)故事看如何提升元素化合物學(xué)習(xí)的認(rèn)知層次

甲、乙兩位老師都要將學(xué)生從高一帶到高三，關(guān)于氯氣性質(zhì)的教學(xué)，他們都要經(jīng)歷至少兩個階段，必修1的新授課和高考第一輪的復(fù)習(xí)課。

2.2.1新授課階段

甲老師以一段氯氣泄漏的新聞引入：“2005年3月29日，京滬高速路上一輛載氯的液罐車和對面來車相撞。目擊者描述：‘一股黃綠色氣體射向高空，有刺鼻的味道，眼睛也熏得睜不開。消防員用水槍噴射，將附近居民疏散到一高坡上，但仍造成350人人院救治，28人中毒死亡。”然后讓學(xué)生閱讀課本、老師逐條講解氯氣性質(zhì)、寫方程式，最后讓學(xué)生分析上段文字中表達(dá)的關(guān)于氯氣性質(zhì)信息。體現(xiàn)了“新課程倡導(dǎo)在自然界和社會生活的背景中進(jìn)行元素化合物知識的教學(xué)”，培養(yǎng)了學(xué)生閱讀、獲取有效信息的能力。但在知識認(rèn)知上，甲老師將注意力僅集中在氯氣的性質(zhì)上，關(guān)注的是記憶事實性知識。

乙老師通過問題引入：“在前段時間的元素化合物學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了一些具體的物質(zhì)的性質(zhì)，描述一種物質(zhì)的性質(zhì)的基本框架是什么？這節(jié)課學(xué)習(xí)氯氣，它是一種非金屬元素單質(zhì)，你之前學(xué)過的非金屬單質(zhì)有什么，由此預(yù)測氯氣可能會有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？”學(xué)生思考，按物質(zhì)的認(rèn)知圖式提出氯氣可能具有的性質(zhì)，然后閱讀課本、實驗，與之前的假設(shè)對照，掌握氯氣的性質(zhì)。最后，老師再提出思考：你認(rèn)為硫、氮氣可能有怎樣的性質(zhì)？查閱資料簡單了解它們的性質(zhì)，與氯氣及氧氣的性質(zhì)比較，說明相同和不同，性質(zhì)相同或不同的原因可能是什么。乙老師將氯氣的一條條性質(zhì)的學(xué)習(xí)，放在兩個更大的知識塊中：一是物質(zhì)學(xué)習(xí)的圖式，二是非金屬單質(zhì)這一類別的物質(zhì)。學(xué)生的認(rèn)知除了記憶，還要將已有的物質(zhì)學(xué)習(xí)圖式“應(yīng)用”到氯氣這一新物質(zhì)的學(xué)習(xí)上，在同類物質(zhì)的比較中使認(rèn)知上升到“分析”的層次。

2.2.2高考第一輪復(fù)習(xí)階段

甲老師設(shè)計學(xué)案上讓學(xué)生填空：氯氣在通常情況下是_______色，_______氣味，_______毒（填“有”或“無”）氣體，密度比空氣_______（填“輕”或“重”）。然后給出氯氣所發(fā)生反應(yīng)的方程式的反應(yīng)物部允讓學(xué)生填產(chǎn)物。最后讓學(xué)生歸納網(wǎng)絡(luò)圖（如圖3所示）。甲老師關(guān)注了基礎(chǔ)知識的重現(xiàn)，最后歸納網(wǎng)絡(luò)圖使學(xué)生具有初步的元素觀和物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀。

乙老師要求學(xué)生按認(rèn)識物質(zhì)的框架，自己回憶并有序地寫出氯氣的性質(zhì)，歸納以氯氣為起點可以轉(zhuǎn)化為哪些物質(zhì)（歸納網(wǎng)絡(luò)圖），然后思考：哪些方法可制得氯氣，優(yōu)缺點如何？氯氣在生產(chǎn)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中主要作用是什么，有何優(yōu)缺點？學(xué)生小結(jié)：氯氣是較強的氧化劑，在實際反應(yīng)中如果需要用到氧化劑的話，氯氣是可以考慮的選項之一，但同時應(yīng)考慮氯氣有毒。乙老師讓學(xué)生在物質(zhì)認(rèn)識框架的基礎(chǔ)上有序地重現(xiàn)舊知，并對氯氣在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用進(jìn)行評價，為知識在新情境中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

不論是在新課中還是復(fù)習(xí)課中，甲老師將氯氣的性質(zhì)作為獨立的知識來讓學(xué)生記住，始終停留在單一知識的記憶上，如果他的元素化合物課都是這樣完成的，學(xué)生得到可能就是知道一種種物質(zhì)的性質(zhì)。乙老師將氯氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)放到更大的背景中去學(xué)習(xí)，關(guān)注的知識種類和認(rèn)識程度都有所提高，使氯氣的性質(zhì)不是單一的命題或事實，而成為有組織的整體知識中的一部分。前者易學(xué)但也易忘，后者因更具組織性，而不易忘。

甲老師使學(xué)生僅得到“學(xué)習(xí)的保持”，而乙老師使學(xué)生獲得可遷移的知識。可見，同樣的教學(xué)內(nèi)容，由于老師關(guān)注的目標(biāo)在知識類別和認(rèn)知維度上不同，所采用的教學(xué)活動不同，也必然導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果不同。

總之，在信息發(fā)達(dá)的今天，許多物質(zhì)的性質(zhì)被詳細(xì)地列示在百度詞條中，學(xué)習(xí)更有意義的元素化合物知識是對中學(xué)化學(xué)課堂的必然要求：由記憶單一的物質(zhì)性質(zhì)到構(gòu)建良好的元素知識認(rèn)知結(jié)構(gòu)，獲得可遷移的元素化合物知識。