元素化合物知识在不同阶段层级发展的实践研究_莘赞梅

２ 元素化合物知识的教学要求和层级发展
新课程标准以 “ 常见无机物及其应用 ” 为元素
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化 学 教 育 ２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
同一周期元素化合物相似性和递变性的规律 。 第三 阶段的会考复习 ， 挖 掘 和 整 合 教 材 中 的 核 心 知 识 ， 从教材实验的角度再认识典型物质的性质 ， 建立和 完善以核心元素为主体的知识结构 。 第四阶段的高 考复习 ， 关注化学反应的多重价值 ， 在化学反应原 理的指导下 ， 多层次多角度认识物质及其性质 ， 并 建构三维的知识网络和转化关系 。 可以将元素化合 物知识的学习阶段和认识发展层级梳理为图 １ 和图 ２。
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新课程天地
元素化合物知识在不同阶段层级发展的实践研究
莘赞梅１ 李明喜２
（ ） 北京教育学院石景山分院 １ 北京丰台实验学校 １ １． ０ ０ ０ ４ ３；２． ０ ０ ０ ７ １
摘要 高中化学新教材在内 容 的 编 排 上 体 现 了 “ 螺 旋 式” 上 升 的 特 点， 教 学 中 如 何 体 现 这 个 特点？需要教师整体把握同一内 容 在 不 断 阶 段 的 层 级 发 展 ， 分 层 落 实 知 识 。 本 文 提 出 了 高 中 学 习 元素化合物知识的４ 个阶段 ， 每个阶段的知识和认识的层级是不同的 ， 并结合氨气的教学实例进行 了阐述 。 关键词 高中化学 层级发展 元素化合物 氨气 教学案例 认识发展
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应 。 学生通过解决教学问题及应用评价的手段辨证 地认识各种物质 的 优 劣 ， 来 促 进 学 生 的 认 识 发 展 ， 进而理解 、 学习氨气 、 氨水 、 铵盐的性质 。 最后从 物质分类的角度提升和梳理零散的认识 ， 构建研究 含氮物质的思路和方法 。 通过课堂教学 ， 学生深切 体会出化学和技术对人类发展的重要作用 ， 达到情 感态度价值观目标的落实 。 ］ＮＨ３ 的会考复习教学设计思路 ［ 案例 ２ 教学定位是复习巩固基础知识并提升能力 ， 因 此课堂教学 围 绕 核 心 知 识 氨 气 和 硝 酸 ２ 种 物 质 展 开 ， 核心内容主要是氨气的喷泉实验 、 催化氧化反 应 、ＮＨ３ 实验 室 制 法 以 及 硝 酸 的 性 质 等 ， 并 以 递 进式的问题设计呈现知识 。 复习课由 ３ 个核心任务 — — 回顾 课 本 实 验 ， 落 实 基 础 知 展开 ： 教学任务 １— — — 拓展 应 用 ， 提 升 能 力 ； 教 学 任 识 ； 教学任务 ２— — — 归纳总结 ， 形成网络 。 教 学 任 务 １ 的 具 体 务 ３— ： 问题设计是这样的 （ 只节选氨气性质的一段 ） 【 问题 １】 请 写 出 使 喷 泉 实 验 发 生 的 操 作 ： 挤 压胶头滴管 ， 使少量液 体进 入烧瓶 ， 打 开 止水夹 。 【 问题 ２】 描 述 该 实 验 现 象 ： 烧 杯 里 的 水 由 玻 璃管 进 入烧瓶 ， 形成喷泉 ， 烧瓶 内 液 体呈 红色 。 【 问题 ３】 此 实 验 说 明 氨 气 具 有 哪 些 性 质 ： 氨 气 极易溶于水 ， 氨 水显弱碱 性 。 【 问题 ４】 请 用 化 学 用 语 解 释 上 述 实 验 现 象 ： ＮＨ３ ＋Ｈ２Ｏ 幑幐ＮＨ３ · Ｈ２Ｏ 幑幐ＮＨ ＋ＯＨ 【 】 请 简述 形成 “ 问题 ５ 喷泉 ” 的 原 因 ： 氨气 极
１ 问题的提出
高中化学新教材有这样一个特点 ： 某些核心内 容可能会出现在必修 、 选修不同模块中 。 比如 “ 原 》 、 电池 ” 知 识 出 现 在 人 教 版 教 材 《 化学２ （ 必 修） 选修 ４ 《 化学反应原理 》 中 ； “ 金属的腐蚀和防护 ” 、 选修 ４ 《 在初中 、 高中选修 １ 《 化学与生活 》 化学 、选修５ 《 反应原 理 》 化 学 与 技 术》 等 教 材 中 都 有 体现 ； 还有就是有机物乙烯 、 苯 、 乙醇 、 乙酸 、 糖 》 、选修５ 《 类物质等均在 《 化学２ （ 必 修） 有机化 学基础 》 及选修 １ 《 化学与生活 》 中 出 现 。 如 何 在 不同模块教学中呈现相同的内容？需要教师整体把 握同一内 容 在 不 断 阶 段 的 层 级 发 展 ， 分 层 落 实 知 螺旋式 ” 上升的编排思路 。 识 ， 体现教材 “ 近几年 ， 一些研究者和实践者已经关注了 “ 同 ，但研究的内容大 一内容在不同阶 段 的 层 级 发 展 ” 多是化学概念原理以及有机化学的层级发展 ， 很少 有人关注元素化合物知识在不同阶段的层级发展和 认知构建 。 原因之一是化学概念原理和有机化学在 教材编排上关注了知识的层级发展 ， 而元素化合物 知识在教材编排上则没有将其显性化 ， 内容主要集 中在必修教材中 。 其 实 ， 认 真 研 读 教 材 不 难 发 现 ， 新教材中元素化合物知识采取了 “ 集中与分散 ” 相 结合的教材组织形式 ， 在 《 化学 １》 第 三 、 四 章 集 中呈现了 ８ 种核心元素及其化合物的性质 ， 其他内 容则分散在 《 化学 ２》 第一章 、 第四 章 以 及 《 化学 与生活 》 的部分章节中 ， 教材编排上也体现了螺旋 式上升的特点 ， 只不过呈现特点属于内隐式 。 新教 材虽然删减了部分元素化合物的知识 ， 但并没有降 低元素化合物知识在化学教学中的地位和要求 ， 所 以教学中更要关注这部分内容在不同阶段的学习要 求 ， 可以变换角度复现和强化知识 。
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气的会考复习课是以典型实验为载体进行复习设计 的 ， 通过对课 本 实 验 细 节 的 再 挖 掘 和 设 计 ， 把 分 散 、 零碎的元素化合物知识统一到氨 气 和 硝 酸 这 ２ 种典型物质中各个击破 ， 建立和完善以核心元素为 主体的知识结构 。 通过解决递进式的问题 ， 兼顾了 不同层次学生的水平 ， 将基础知识的巩固和能力的 提升有机结合 ， 准确把握课标要求 。 ］ＮＨ３ 的高考复习教学设计思路 ［ 案例 ３ 基 于合 成氨反应 在 教 材 和 工业生产中 的 价值 和 地 位 ， 为了凸显其重 要性及 其蕴 涵 的学 科 价值 ， 可 以以氨的 合 成及 发 展 史 为 情境线索 ， 以体现化学反 应 原理 对元素 化 合 物知识的 指导 作 用 ， 设计 高三综 合 复习课 ， 引 领 学 生 像 科 学 家 一 样 预 测 和 解 决 问 题 ， 体 会 化学反应 原理 知识 对 生 活 、 生产 的 指导 作 用 。 下 面 是具体的教学 过程 ： — — 回顾化学 史 教学 环 节 １— 【 提问 引 入 】 什么 是 氮 的 固 定 ？ 你 知 道 最 常 用 的 人 工 固 氮 的 方 法 是 什 么？ 对 于 合 成 氨 反 应 的 研 究 ， 哪 位 科 学 家 的 研究起 了 决 定性的 作 用 ？ （ 设计 意 图 ： 通过 了 解 合 成 氨 反 应 及 其 相 关 的 科 学 家 ， 使 学 生 知 道科 学 发 展的 历程 是 艰辛 的 ， 但 作 用是 伟 大 的 ， 从而 崇尚科 学 ， 尊 重 知识 ， 感受 化 ） 学学 科 的 价值 。 — — 深 入 思考 分 析表达 教学 环 节 ２— 【 过渡 】 可 以 说 ， 合 成氨反应 在解 决世界 ７ ０亿 人口 的 吃饭 问题 上 起 了重 要 作 用 。 下 面我们就沿着 氨的 合 成这 条线索 ， 了解 氨的 合 成 方 法 有哪些 ？ 【 ） ＋３ ） 幑幐 媒 体展 示 】 方 法 １． Ｎ Ｈ２ （ ｇ ｇ ２ （ ） ， 从 平衡 移 动 原 理 考 虑 ， 合 成 氨 工 业 中 ２ ＮＨ３ （ ｇ 会采取什么措施 提 高 氨气的 产 率？ 方法２ ． １ ９ ９ ８ 年 ２ 位 希腊 化学 家 提 出了 电 解合 成氨的 新 思 路 ， 采 用 高 质 子 导 电 性 的 Ｓ Ｃ Ｙ 陶瓷 （ 能 传 递 Ｈ＋ ） 为 介 质 ， 实现 了 高 温 （ ５ ７ ０℃ ） 常 压 下 高 转 化 率 的 电 解 法 合 成氨 ， 装 置 如 图 ４。 钯 电 极 ） ，该极上 填 “ 阳” 或 “ 阴” Ａ 是电解池 的 阴 极 （ － ＋ 的 电 极 反应式是Ｎ ｅ ＋６ Ｈ ＝２ ＮＨ３ 。 ２ ＋６
３ 体现不同阶段层级发展的教学实践案例
氨气和铵盐的 性 质 在 旧 教 材 中 是 完 整 的 一 节 ， 而新的人教版教材中 ， 氨的内容只占一节内容的一 》 第四章第四节 ） ， 主干内容没有 个标题 （《 化学 １ 多少变化 ， 突出氨气的性质和制法 ， 将铵盐的性质 穿插在氨 气 的 性 质 之 中 ， 删 除 了 对 氨 气 结 构 的 认 识 。 相对于过去教材以事实性知识的描述来呈现氨 气的性质 ， 现 在 的 教 材 更 加 关 注 氨 气 的 价 值 性 知 识 ， 所以 ， 教材在开始就介绍了合成氨对人类社会 发展的伟大意义以及有 ２ 位科学家因研究这个反应 。站在 而获得了诺贝尔 奖 （ 目 前 为 止 应 该 有 ３ 位） 整体把握的高度来看氨气的教学 ， 新课教学和复习 课教学如何体现认知建构的螺旋式上升？如何体现 氨气在人类发展史上的价值？以什么样的线索组织 教学促进学生的认识发展？值得教师认真思考 。 下 面请看 ３ 个案例 ： ［ ］ＮＨ３ 的 新 授 课 教 学 设 计 思 路 （ 案例 １ 以人 ， 见表 １。 教版教材为例 ） ［ 点评 ］ 从表 １ 的 教 学 设 计 可 以 看 出 ， 氨 气 的 — — 合成氨反应 新课教学 ， 利用了教材提供的素材 — 对社会发展的作用引入 。 以含氮化肥使用过程的演 变和优化的过程为问题线索来承载氨气 、 氨水 、 铵 盐的性质等知识线索， 一 明 一 暗２条 线 索 交 错 呼
化合物知识集中呈现的学习主题 ， 课程标准描述为 “ 根据生 产 、 生 活 中 的 应 用 实 例 或 通 过 实 验 探 究 ， 了解钠 、 铝 、 铁 、 铜等金属及其重要化合物的主要 性质 ， 能列举合金材料的重要应用 。 通过实验了解 氯 、 氮 、 硫 、 硅等非金属及其重要化合物的主要性 ” 质 ， 认识其在生产中的应用和对生态环境的影响 。 尽管课程标准对元素化合物的要求采用了比较简约 的描述 ， 但对照各省 、 市的模块学习要求以及 《 高 考说明 》 可以发现 ： 元素化合物知识并没有实质的 变化 ， 只是表述形式上的改变 。 结合新课程教材中 元素化合物知识的呈现特点 ， 笔者认为在元素化合 物教学中 ， 更应关 注 知 识 在 不 同 阶 段 的 层 级 发 展 ， 绝不能因为新课程标准的简约描述而简化教学 ， 否 则 ， 将会给整个化学的学习带来难以弥补的损失 。 笔者认为 ， 高中学习元素化合物知识的过程大 致分为 ４ 个阶段 ： 第一阶段 ， 必修 １ 第三 、 四章元 素化合物知识的集中学习阶段 ； 第 二 阶 段 ， 必 修 ２ 第一章元素周期律对元素化合物的再认识阶段 ； 第 三阶段 ， 突出典型物质的性质及其相互转化关系的 高二会考复习阶段 ； 第四阶段 ， 以概念理论指导的 高三高考复习阶段 。 每一阶段的学习 ， 切入的视角 不同 ， 知识和认识达到的层级也不同 。 第一阶段的 新授课学习 ， 侧重从一定的生产 、 生活情境学习典 型单质及其化合物的性质 ， 以物质分类 、 氧化还原 反应及离子反应为理论基础 ， 为学生建立关于物质 性质的感性认识和研究物质性质的思路和方法 。 第 二阶段 ， 在必修 ２ 学习元素周期表 、 律的时候 ， 回 过头来用元素周期律的知识理解和深化必修 １ 中相 对散乱的元素化 合 物 知 识 ， 在 元 素 周 期 律 的 指 导 、 统领下 ， 上升到类 、 族来高度认识物质 ， 初步学会 用物质结构的理论解释物质的性质 ， 并应用类推迁 移的方法 ， 预测陌生元素及其化合物的性质 ， 既要 建立起位 — 构 — 性的 关 系 ， 也 要 建 构 起 同 一 主 族 、