不同版本初中教材“化學方程式”編寫特點及教學策略

胡巢生

摘 要：對比2012年四個版本教材中“化學方程式”內容編排方式和特點，分析化學方程式的教學功能和價值，從化學用語、反應條件、化學計算三方面提出教學策略。

關鍵詞：初中化學 化學方程式 對比分析 教學策略

化學作為一門在分子、原子水平上研究物質變化及其應用的基礎自然科學，從宏觀層面上研究物質的性質和變化，微觀層面上揭示物質的構成和反應機制。2011版課標在“身邊的物質”、“物質的構成奧秘”、“物質的化學變化”三個主題體現了學生認識物質世界的脈絡——物質—微粒—化學變化，從物質的存在、物理性質、化學性質初步認識物質，從原子、分子的視角看待物質的微觀構成。

化學方程式作為一種重要的化學用語，以符號的形式科學、簡明地表達物質間的變化規律，成為聯結宏觀與微觀的橋梁[1]，與化學原理概念、化合物特點、計算類問題的教學有著密切的關系。化學方程式的書寫和計算被認為是初中化學教學的重點和難點，在學科研究交流、化學語言學習、情感態度價值觀方面都具有重要的功能和價值。

教學中更多地強調對具體技能的操作訓練，在一定程度上確實提高了學生的學習成效，但經常會落入配平、條件等具體知識中。由于化學方程式具有一定的抽象性和規則性，學生使用起來往往會出現很多困難，單純讓學生背誦和記憶化學方程式，只能使學生厭惡化學學習[2]。因此，在教學實踐中應突出化學方程式書寫的認識功能和價值（即教學功能和價值，側重點在于學生的角度），深入思考影響學生學習障礙背后的深層原因，選取相應的教學案例和素材，設計有針對性的活動和策略，促進學生對化學變化的整體認識發展。

一、分析化學方程式的教學功能和價值，促進觀念建構

在“物質的化學變化”這一主題中，應用微粒的觀點理解化學變化的特征和規律。教學中應關注對化學方程式的理解、化學觀念的建構和使用技能的形成，讓化學方程式這部分內容系統化、規范化，體現出學生對化學變化認識的階段性和層級性，使學生的化學知識儲備、化學運用能力都得到質的發展，從而加深學生對化學變化本質特征和化學反應規律的認識，包括化學反應類型、物質和微粒的定量關系以及化學反應的微觀解釋（見表1 ）。

表1 化學方程式的理解層級、化學觀念和使用技能的形成

從微粒變化的角度分析化學變化過程，不僅要明確反應前后微粒不變的關系，還要把宏觀物質間的反應落實到微觀粒子上，實現宏微結合，讓學生從宏觀、微觀兩個世界來看待化學反應。讓學生認識到化學反應條件的作用以及微粒間定量關系對于生產生活的意義及對今后研究化學反應規律的價值，培養學生用化學變化的觀點解決問題的能力。

二、不同版本教材內容呈現方式的對比分析

《紐約時報》2012年2月的一篇專欄文章中稱：“大數據”時代已經降臨，在商業、旌級及其他領域中，決策將日益基于數據和分析而做出，而并非基于經驗和直覺[3]。因此，中學化學教學應努力提升學生的科學素養，培養學生收集、整理、分析數據的能力，以適應“大數據”時代的要求。

質量守恒定律是對大量化學反應事實的一種歸納，是化學反應內在的一種必然規律的體現。對于一個完全反應來說，化學體系內部的化學運動——原子的重新組合，體系中各物質構成的原子或組成元素相互對應，從總量守恒的方面對化學反應進行了描述，揭示了化學反應中蘊含的哲學內涵是“物質不滅”[4]。基于課標（2011版）的2012年版人教[5]、滬教[6]、魯教[7]、科粵[8]版教材，通過不同的方式對該內容加以建構（見表2）。

4種版本的教材，雖然在內容編排和呈現方式上表現出不同特點，但都緊緊圍繞課程標準，在知識的深度上沒有過高要求。基于質量守恒定律和化學反應的微觀解釋，從化學方程式的意義、書寫原則、配平關系等具體內容出發，突出學生已有的生活經驗和認知基礎，建構化學方程式的相關知識，以幫助學生形成基本的化學觀念、促進學生對化學方程式的更全面認識。上海試用版教材[9]在2.3化學變化中的質量守恒一節中，根據常見元素和原子團的化合價書寫化合物化學式；運用物質的量表示分子、原子的數目；通過【請你先說】水通電生成氫氣和氧氣的微觀示意圖的意義，【課堂實驗】、【思考與討論】、【探究與實驗】得出質量守恒定律；再由【請你先說】、【思考與練習】得出化學方程式能表示反應中的反應物、生成物及之間量（質量和物質的量）的關系。同時，教材為教師的教學和學有余力的學生進一步學習留下空間。因此，教師在教學中不必拘泥于某一版本的教材，可結合學生的認知基礎和學習需求，選擇適當的教學方法。

三、化學方程式的教學策略

課標倡導基于觀念的教學，重視認識事物的思路和解決問題的方法，關注知識間的內在聯系。因此，教師應幫助學生建立起認識化學反應的一般思路，引導學生從多個角度認識化學反應的特征和價值，幫助學生全面理解化學反應，進而深刻理解化學方程式的含義，把化學方程式與學科主干知識密切聯系起來，形成完整的知識結構，以促進學生物質變化觀的發展。

1.突出對化學用語的理解

國內外學者分別從“三重表征”和“反應過程”的角度研究了學生對化學方程式意義的理解。因此，我們應站在化學課程內容的整體視角下，基于學生認識發展的脈絡，審視化學方程式書寫的教學功能和價值，幫助學生理解化學方程式的多重含義，如明確化學式、各種數字及箭頭的含義，理解化學反應過程中微粒的重新組合方式，考察化學變化的定量關系等[10]。

筆者利用人教版教材中的微觀示意圖向學生說明化學方程式的配平及原理，使學生認識到新物質生成的本質是化學反應中原子之間的重新組合：右邊的氧原子數少于左邊的，這時為使式子兩邊每一種元素原子的總數相等，就需要配平，即在式子兩邊的化學式前面配上適當的化學計量數。在H2前配上2，在H2O前配上2，式子兩邊的H原子、O原子數目就相等了，即化學方程式配平了。使學生明確化學計量數客觀、真實地反映了反應物之間進行的化學變化，以及反應物和生成物之間的定量關系，各種反應物和生成物之間嚴格遵循一定的質量比。有效地克服了將化學方程式的書寫視為象代數式那樣可以移項的、化學反應就是物質之間的加和的錯誤認識。

2.突出對化學反應影響因素的理解

除了讓學生明確化學反應中的反應物和生成物之間存在著一種因果關系、對應關系，還應使學生明確沒有條件化學反應不一定能發生，反應條件不同所產生的物質也會大相徑庭。如：同樣是二氧化碳和水反應，綠色植物在陽光和葉綠素作用下發生的光合作用：

6CO2+6H2O C6H12O6+6O2

而二氧化碳通入水中：H2O+CO2=H2CO3

有些可能發生的反應在某種條件下不一定會發生，發生反應的現象也不一定相同，化學反應的發生不僅與反應物的類別、性質有關，還受反應物的濃度等反應條件的影響[11]。如：鐵絲在氧氣中點燃與氧氣劇烈燃燒則生成四氧化三鐵，而在空氣中氧氣的濃度不夠大，鐵絲不能在空氣中被點燃，而在潮濕的空氣中，不純的鐵能與氧氣作用而被銹蝕，得到主要成分是氧化鐵的鐵銹。

3.突出對化學計算的理解

2013年諾貝爾化學獎被授予了Martin Karplus、Michael Levitt和Arieh Warshel三位美國化學家，以表彰他們將經典力學模擬方法與最新發展的量子物理計算方法結合，在發展復雜化學體系多尺度模型方面所做出的杰出貢獻。可以說，理論和計算已經成為輔助化學家們探索世界的重要工具，也成為了指引科學家探索未知世界的新羅盤[12]。

中學生學習化學計算，是從量的角度豐富和完善對物質的組成、性質和變化規律的認識。化學計算的本質是對化學問題的數學處理過程。傳統化學課程中將“化學計算”作為一項基本技能，注重程式化教學，學生過分依賴機械訓練、反復練習，并沒有真正習得計算能力。教學中應避免以點帶面、以偏概全的科學性錯誤，防止出現“用28克氮氣和6克氫氣反應可以得到34克氨”等不符合事實的論述。

基于對化學計算本質的理解，在化學計算教學中教師應創設真實的應用情境，凸顯化學學科思維，并精心設計樣例學習[13]。加深學生對化學概念和原理的理解，使他們進一步掌握物質的性質及其變化規律，培養他們分析問題和解決問題的能力[14]，尤其是解決探究的、實驗的以及聯系生產、生活和科技的新情境問題的能力。

參考文獻

[1] 畢華林，姬廣敏.高中生化學方程式認知結構發展水平的測查研究.化學教育，2011（2）.

[2] 姬廣敏，畢華林.高中生氧化還原反應理論認知水平對其化學方程式學習影響的研究.化學教育，2012（12）.

[3] Steve Lohr.The Age of Big Data[N].News Analysis，February 11，2012，（82）：Comments

[4] 張緒.淺談化學方程式計算數學模型的構建.江蘇教師，2011（4）.

[5] 王晶，鄭長龍.全日制義務教育化學九年級（上）.北京：人民教育出版社，2012.

[6] 王祖浩，王磊.全日制義務教育化學九年級（上）.上海：上海教育出版社，2012.

[7] 畢華林，盧巍.全日制義務教育化學九年級（上）.濟南：山東教育出版社，2013.

[8] 江琳才.全日制義務教育化學九年級（上）.北京：科學出版社，廣州：廣東教育出版社，2013.

[9] 姚子鵬.九年級義務教育課本·化學（九年級第一學期）.上海：上海教育出版社，2012.

[10] Grigotiy Sereda.Journal of Chemical Education，2005（11）.

[11] 王祖浩，王磊.義務教育化學課程標準（2011年版）解讀.北京：高等教育出版社，2012.

[12] 黃曉峰，曹同成，陳波.計算化學——探索化學世界的羅盤.化學教學，2014（3）.

[13] 楊玉琴.化學計算的學科本質及其教學.化學教學，2013（10）.

[14] 王玲玲，畢華林.中學化學教材中計算題編寫的思考.化學教學，2004（1）.【責任編輯 郭振玲】