科學(xué)認(rèn)識(shí)論視角下的高考無(wú)機(jī)元素化合物復(fù)習(xí)

唐紅珍

摘要：科學(xué)知識(shí)背后隱藏著認(rèn)識(shí)事物的視角和方式。科學(xué)認(rèn)識(shí)元素化合物知識(shí)，以理論性知識(shí)的“不變”指導(dǎo)“萬(wàn)變”的性質(zhì)應(yīng)用，以學(xué)科觀念統(tǒng)整元素化合物知識(shí)，以實(shí)驗(yàn)手段揭示反應(yīng)本質(zhì)，以定量角度深入復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)性質(zhì)和數(shù)量關(guān)系，從而有效提升無(wú)機(jī)元素化合物復(fù)習(xí)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)化學(xué)；元素化合物；高三復(fù)習(xí)；科學(xué)認(rèn)識(shí)論

文章編號(hào)：1005-6629（2016）2-0083-04

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 無(wú)機(jī)元素化合物復(fù)習(xí)是提升高考化學(xué)復(fù)習(xí)質(zhì)量的突破口

高考考查的幾乎都是現(xiàn)行高中化學(xué)教材中最基本、最重要的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)思想方法和能力。無(wú)機(jī)元素化合物知識(shí)（以下簡(jiǎn)稱為“元素化合物知識(shí)”）是高中化學(xué)課程的主要內(nèi)容，在中學(xué)教科書(shū)中所占的比例較大，它為化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)基本概念、基礎(chǔ)理論提供具體、感性的認(rèn)識(shí)，能為學(xué)生理解和形成化學(xué)學(xué)科思想提供豐富的例證。高考考試內(nèi)容中基本概念、基本理論、元素化合物和化學(xué)實(shí)驗(yàn)所占比例高達(dá)70%，元素化合物知識(shí)的復(fù)習(xí)對(duì)整個(gè)高三化學(xué)總復(fù)習(xí)起著舉足輕重的作用。

目前，高中元素化合物知識(shí)的教與學(xué)的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。羅美玲對(duì)高中生元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)知研究結(jié)論表明：學(xué)困生在“單一知識(shí)的引申”、“多個(gè)知識(shí)的復(fù)雜綜合”及知識(shí)的“遠(yuǎn)遷移”上存在一定的認(rèn)知障礙。造成這樣結(jié)果的主要原因之一是學(xué)生在學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的觀念和方式上均存在—定的問(wèn)題。毋庸置疑，大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)某一領(lǐng)域知識(shí)的觀念和方式受到教師教學(xué)的直接影響，當(dāng)然不排除少數(shù)有很強(qiáng)學(xué)習(xí)能力學(xué)生的自我悟性。

在高三有限的復(fù)習(xí)時(shí)間內(nèi)，既要彌補(bǔ)高一、高二教學(xué)上的不足，又要達(dá)到高考考查的高度，筆者認(rèn)為，教師需要對(duì)元素化合物知識(shí)有一個(gè)全新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在科學(xué)認(rèn)識(shí)論的視角下理解本質(zhì)并加以統(tǒng)整?？茖W(xué)知識(shí)背后隱藏著認(rèn)識(shí)事物、現(xiàn)象的視角和方式，擁有科學(xué)知識(shí)并不一定擁有科學(xué)認(rèn)識(shí)，需要轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)事物、現(xiàn)象的視角和方式，并運(yùn)用這些視角和方式解決實(shí)際問(wèn)題乃至創(chuàng)造性改變世界。以科學(xué)認(rèn)識(shí)事物的視角和方式將元素化合物知識(shí)、基本概念和基本理論統(tǒng)整起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基本概念、基本理論的更深層次的理解。試想，學(xué)生一旦掌握了元素化合物知識(shí)中最深層的科學(xué)認(rèn)識(shí)方式，就有可能把握形成這一領(lǐng)域知識(shí)的基本思路及其內(nèi)在聯(lián)系的本質(zhì)特征，才有可能正確解釋有關(guān)的現(xiàn)象、解決有關(guān)的問(wèn)題。

2 科學(xué)認(rèn)識(shí)論視角下的高考無(wú)機(jī)元素化合物復(fù)習(xí)

2.1 發(fā)揮理論性知識(shí)的指導(dǎo)作用

化學(xué)理論性知識(shí)是指與化學(xué)理論密切相關(guān)的概念、原理、規(guī)律等內(nèi)容，是整個(gè)高中化學(xué)元素化合物知識(shí)建構(gòu)成自身知識(shí)體系的主干，也是高中化學(xué)知識(shí)的精髓。學(xué)生掌握了_一定的化學(xué)理論性知識(shí)，對(duì)事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)不再只停留在描述性的水平上，可以比較深入地認(rèn)識(shí)到這些化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，從而預(yù)見(jiàn)某些元素化合物的性質(zhì)和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的趨勢(shì)，解釋產(chǎn)生某些事實(shí)和現(xiàn)象的原因?；瘜W(xué)理論性知識(shí)就如一把鑰匙，能真正起到舉一反三、觸類旁通的作用。

例1 高三第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)“離子反應(yīng)的發(fā)生條件”

理論性知識(shí)具有高度概括性、抽象性，離子反應(yīng)的規(guī)律體現(xiàn)在離子反應(yīng)的發(fā)生條件。面臨一種離子能與兩種或兩種以上的離子進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，是發(fā)生其中一個(gè)反應(yīng)還是兩個(gè)均發(fā)生，是同時(shí)發(fā)生還是有先后順序，其規(guī)律性如何體現(xiàn)呢？

[第一環(huán)節(jié)]引導(dǎo)學(xué)生對(duì)萬(wàn)變的情境進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)，并對(duì)此分類。

首先，根據(jù)離子反應(yīng)的先后順序進(jìn)行分類，共有四大類：①競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，分氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)兩種情況；②分步反應(yīng)，分氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)兩種情況；③同時(shí)反應(yīng)，只存在于非氧化還原反應(yīng)中；④溶液互滴順序不同，原理、現(xiàn)象不同。

其次，在大類中再繼續(xù)細(xì)分，如上述第一大類中可以對(duì)“非氧化還原的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)”再細(xì)分為：①競(jìng)爭(zhēng)離子由兩種物質(zhì)提供；②競(jìng)爭(zhēng)離子由一種物質(zhì)提供。

最后，將兩個(gè)大類或三個(gè)大類綜合，一般涉及四種類型：①同時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)和同時(shí)反應(yīng)；②同時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)和分步反應(yīng)；③同時(shí)存在同時(shí)反應(yīng)和分步反應(yīng)；④同時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)、同時(shí)反應(yīng)和分步反應(yīng)。

[第二環(huán)節(jié)]分類完成后，結(jié)合每一種類型的實(shí)例，教師先給學(xué)生作示范，展示運(yùn)用離子反應(yīng)條件判斷的整個(gè)思維過(guò)程，然后讓學(xué)生嘗試去完成所有的實(shí)例。

設(shè)計(jì)意圖：化學(xué)反應(yīng)是復(fù)雜多變的，情境的復(fù)雜性使學(xué)生束手無(wú)策。引導(dǎo)學(xué)生分析情境的特點(diǎn)，從而快速判斷情境的類別，以不變的“離子反應(yīng)條件”去解決一個(gè)）一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，幫助學(xué)生理解理論規(guī)律性知識(shí)形成的過(guò)程，同時(shí)牢固建立以這樣一個(gè)視角來(lái)分析化學(xué)反應(yīng)的思維方式。

2.2 注意用學(xué)科觀念統(tǒng)領(lǐng)高考無(wú)機(jī)元素化合物復(fù)習(xí)

化學(xué)基本觀念是位于基本化學(xué)知識(shí)之上的，往往內(nèi)隱于具體的化學(xué)知識(shí)當(dāng)中，隨著知識(shí)層次的遞進(jìn)發(fā)展而不斷深化，在復(fù)習(xí)階段建構(gòu)穩(wěn)固的、深層的、可遷移的化學(xué)基本觀念能夠在更高層次、從更全面的視角統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)化學(xué)知識(shí)體系的學(xué)習(xí)。教學(xué)中需要圍繞基本觀念的建構(gòu)來(lái)選擇、組織教學(xué)內(nèi)容，將其與相關(guān)知識(shí)組織成相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)單元，使化學(xué)某一領(lǐng)域的知識(shí)以整體的形式展現(xiàn)出來(lái)，便于學(xué)生獲得這部分內(nèi)容的完整印象，形成始終如一的化學(xué)觀念。整合元素化合物知識(shí)的化學(xué)觀念主要有“元素觀、結(jié)構(gòu)觀和轉(zhuǎn)化觀”，核心是元素，結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，內(nèi)涵是轉(zhuǎn)化，并建立起可操作的二維物質(zhì)關(guān)系圖，認(rèn)識(shí)和理解物質(zhì)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系。

例2 元素化合物復(fù)習(xí)教學(xué)“鋁及其化合物”

高中教材中出現(xiàn)的含鋁物質(zhì)有Al、AlO、AICl、Al（OH）、NaAlO等，它們之間存在著緊密的聯(lián)系，但學(xué)生是把含鋁物質(zhì)當(dāng)作一個(gè)“整體”來(lái)認(rèn)識(shí)的，沒(méi)有抽取出其中的“組成元素”，不能從一種物質(zhì)的性質(zhì)遷移到另一類物質(zhì)的性質(zhì)。

[第一環(huán)節(jié)]以核心元素在物質(zhì)中的價(jià)態(tài)不同，構(gòu)建出含鋁元素物質(zhì)的二維物質(zhì)關(guān)系圖（如圖1），直觀展現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

[第二環(huán)節(jié)]解決“如何從鋁土礦冶煉得到金屬鋁”。

①根據(jù)提供的資料庫(kù)，找到冶煉流程中所有含鋁元素的物質(zhì)，并將流程圖簡(jiǎn)化。

[資料庫(kù)]鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以氧化鋁存在于鋁土礦中0鋁土礦的主要成分是AlO，此外還含有少量SiO、FeO等雜質(zhì)。

②從鋁土礦提取鋁的兩個(gè)方案，方法一和方法二如圖2所示。討論、分析哪一種方案更適用于生產(chǎn)？

③與鋁元素的二維物質(zhì)關(guān)系圖相比，實(shí)現(xiàn)兩兩物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化所加的可能試劑是否都能用？為什么？

設(shè)計(jì)意圖：以“從鋁土礦冶煉得到金屬鋁”為目標(biāo)，提取包含鋁單質(zhì)、氧化物、氫氧化物、鹽之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的大量物質(zhì)性質(zhì)信息，學(xué)生對(duì)“物質(zhì)本身”的認(rèn)識(shí)從單一含鋁物質(zhì)發(fā)展到以鋁元素為核心的物質(zhì)組的認(rèn)識(shí)。建立“二維物質(zhì)關(guān)系圖”，提高了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生對(duì)“元素觀、結(jié)構(gòu)觀、轉(zhuǎn)化觀”的理解，并形成了研究元素化合物性質(zhì)的一般思路和方法，統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)元素化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)。

2.3 注意量化延伸

化學(xué)學(xué)習(xí)的定量認(rèn)識(shí)水平是概念和原理在精確化方向上的延伸，主要解決物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化中“量”的問(wèn)題。“數(shù)形結(jié)合”能幫助學(xué)生建立起定量認(rèn)識(shí)元素物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)。在教學(xué)中，如果將數(shù)形反映的關(guān)系結(jié)果直接告知學(xué)生，學(xué)生雖然擁有了結(jié)論，卻因沒(méi)有建立起相應(yīng)的認(rèn)識(shí)角度和思路不能解決實(shí)際問(wèn)題。因此，學(xué)生定量認(rèn)識(shí)的形成和發(fā)展是一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、由具體到抽象的螺旋型上升的過(guò)程。

例3 建立“消耗鹽酸體積與產(chǎn)生CO的數(shù)量關(guān)系”

“在NaCO溶液中滴入鹽酸，計(jì)算產(chǎn)生CO的量”，若鹽酸的量介于NaCO的1～2倍之間，大多數(shù)學(xué)生能自行解決?！爱?dāng)NaCO溶液混入NaOH或NaHCO，再滴入鹽酸，計(jì)算產(chǎn)生CO的量”，反應(yīng)過(guò)程的復(fù)雜導(dǎo)致學(xué)生分析困難，書(shū)寫(xiě)過(guò)程混亂?！皵?shù)形”的特點(diǎn)在于直觀呈現(xiàn)各階段的反應(yīng)過(guò)程、消耗鹽酸與產(chǎn)生CO的數(shù)量關(guān)系，幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程。

[第一環(huán)節(jié)]建立“NaCO溶液中滴入鹽酸，消耗鹽酸體積與產(chǎn)生CO的數(shù)量關(guān)系”（見(jiàn)圖3a）。

[第二環(huán)節(jié)]建立“向NaCO、NaHCO溶液中滴入鹽酸，消耗鹽酸體積與產(chǎn)生C02的數(shù)量關(guān)系”（見(jiàn)圖3b）。

[第三環(huán)節(jié)]建立“向NaOH、NaCO溶液中滴入鹽酸，消耗鹽酸體積與產(chǎn)生CO的數(shù)量關(guān)系”（見(jiàn)圖3c）。

[第四環(huán)節(jié)]揭示圖像中（V-V）、V的大小關(guān)系與溶液中溶質(zhì)成分的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：整個(gè)教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生親身經(jīng)歷了借助“數(shù)形—可以分割復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，可以直觀分析多個(gè)物質(zhì)相互制約的數(shù)量關(guān)系，可以抽象揭示定量與定性的關(guān)系，有效提升了學(xué)生的思維水平?！皵?shù)形”的優(yōu)勢(shì)在于從定量上直觀呈現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，可以化解對(duì)復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

2.4 發(fā)揮實(shí)驗(yàn)特有的作用

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)科學(xué)的任何一項(xiàng)重大的突破，無(wú)不例外都是經(jīng)過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)而取得的。中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，絕大多數(shù)是對(duì)物質(zhì)及其變化的再認(rèn)識(shí)，僅體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)獲得感性認(rèn)識(shí)的功能，更重要的是要幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)，形成基本概念，并為解釋物質(zhì)變化規(guī)律提供客觀事實(shí)，甚至自主獲得科學(xué)理論。

3 思考

人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)都是在一定的思想、方法的指導(dǎo)下進(jìn)行的，離開(kāi)—定的思想和方法的指導(dǎo)，人們的思維就會(huì)表現(xiàn)出膚淺性并由此帶來(lái)行動(dòng)上的盲目性。事實(shí)證明，教師頭腦中如果沒(méi)有建立起清晰的教學(xué)觀念和化學(xué)學(xué)科觀念，就會(huì)傾向于講授式教學(xué)，通過(guò)說(shuō)教傳授具體事實(shí)，使教學(xué)停留在較低的認(rèn)知水平，由此學(xué)生只能對(duì)相關(guān)化學(xué)事實(shí)進(jìn)行死記硬背。只有經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，隨著對(duì)知識(shí)本質(zhì)的深入理解，認(rèn)識(shí)化學(xué)的角度和深度才能發(fā)生質(zhì)的變化。俗話說(shuō)，給人一杯水，首先自己得有一桶水，如果教師能重視自身的學(xué)習(xí)、修養(yǎng)和發(fā)展，才能早日卸去“教書(shū)匠”這一重重的盔甲。