谈高中化学元素观的教学功能及教学方法

摘要：指出高中阶段中的“化学元素观”是在初中化学和高中各年级化学教学基础上通过不断概括、提炼、建构起来的观念体系，论述了高中化学元素观的内涵及其教学功能，提出了以化学元素观促进元素化合物知识结构化的教学方法。

关键词：化学元素观；教学功能；结构化

文章编号：1005–6629（2014）6–0022–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

元素化合物知识是中学化学的基本知识，它本身具有内容多、分布广、琐碎的特点，需要记住内容多，而且易忘。所以一直以来都是教学的难点，学生很难自主地将已经学习过的有限的元素化合物知识点结构化、系统化，也常感觉自己把内容都记住了，但到了解决问题时却束手无策，难以提取所需要的知识。如何能让学生学会构建系统化、结构化的知识网络，真正使零散、孤立的知识变得有序、清晰呢？以化学元素观为基础结构化元素化合物知识是解决上述问题的有效途径之一。

2 高中化学教学中的化学元素观内涵和教学功能分析

化学元素观是化学观念中的核心观念，关于化学元素观国内有许多学者作过论述。朱玉军认为：“元素观和微粒观是对世界本原的回答，同时体现了化学学科有别于其他学科的独特的元素视角和在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及变化的具有定义作用的特征，可以涵盖化学元素，元素周期表（律），原子、分子、离子，化学键和分子间作用力（微粒的结合方式和运动状态），物质的多样性取决于构成的微粒及其结合方式（结构决定性质），生命的化学元素基础等主题[1]”；梁永平提出化学元素观的基本内涵包括五个方面：（1）物质都是由元素组成的；（2）物质可以按照元素组成进行分类；（3）化学式表示物质的元素组成；（4）物质间的转化本质是元素原子间的重新组合；（5）元素是同一类原子的总称[2]；何彩霞也提出“元素观大致包括三方面含义：一是对元素的认识，包括什么是元素、元素的种类、元素的性质等。二是从元素视角看物质，即元素与物质有什么关系，具体包括元素组成与物质的分类、性质有什么关系等。三是从元素角度看化学反应，即元素与化学反应有什么关系，在化学反应中元素种类是否发生变化、含有同种元素的不同物质之间的转化存在什么规律等[3]”；王磊等指出元素化合物知识的教学功能有三方面：（1）元素化合物知识承载着落实STSE教育的重要功能；（2）元素化合物知识学习有助于学生深化理解基本概念和理论；（3）元素化合物知识学习是培养和提高学生化学学科能力的重要途径[4]。

笔者综合以上论述认为：化学元素观是化学有别于其他学科的特有观念，在化学基本观念中处于核心地位，也是其他化学观念的基础，它作为逻辑主干使零散的元素化合物知识得以贯通、概括、提升、结构化和系统化，能为学生深刻理解化学知识提供基本框架。高中阶段中的“化学元素观”在初中化学和高中各年级化学教学基础上通过不断概括、提炼、建构起来的观念体系，教学中强调用化学元素观分析和结构化元素化合物的组成、结构、性质、变化和应用。高中化学教学中的化学元素观内涵、教学功能研究如下：

2.1 高中化学教学中化学元素观的内涵

2.1.1 元素是组成物质的基本单元，元素的有限性决定了无限、多样性物质的有序性

元素的本来意义是物质的基本单元，是世间万物的组成者，即物质统一性的表现。种类浩繁的物质世界只是一百多种元素组合而成的，每种物质只是由少数几种基本元素按照不同的方法组合而成。出于人们学习和研究的需要，物质按组成元素进行分类，体现出人类认识物质的有序性。如无机物分为单质和化合物，化合物分为有机化合物和无机化合物，无机化合物包括氧化物、酸、碱、盐等。含有相同价态元素（或官能团）的化合物一般具有相似的化学性质。如含Fe2+的化合物一般具备还原性；含有-COOH的有机物一般具有水溶性、酸性、易发生酯化反应等；多价态的元素在物质中处于低价时一般具有还原性，处于高价态时一般具有氧化性，中间价态一般既有氧化性又有还原性（即：高价氧化低价还，中间价态两边转）。

门捷列夫在似乎杂乱无章的元素中找出了自然的秩序，他的周期表使化学变得有条有理，明明白白。学生利用周期表中的递变规律推断其他元素及其化合物的性质，而不必做每一个实验来分析和比较。现代化学家们对元素周期表进行了更深入的研究，收集了大量准确、可靠、新颖的有关元素存在情况、性质、结构等方面的数据，极大地丰富了元素周期表的内容，反映出元素性质有关数据变化的周期性和重复性，进一步显示了各元素是有内在联系的统一体，即元素的有限性决定了无限、多样性物质的有序性。

2.1.2 元素以分子、原子、离子等微粒构成物质，微粒种类和构成方式的差异决定了物质性质的差异

化学元素观是人们认识客观世界的物质组成及其规律性在人脑里形成的概括映象，属于主观性知识。自然界的各种物质都是由分子、原子、离子等基本粒子构成的，属于客观存在，主观符合客观，并正确地反映客观实际。从化学元素视角认识物质的“个性”，物质性质与构成物质的微粒种类、微粒的结合方式、相互作用方式等密切相关。物质的构成微粒存在细微差别，会引起物质性质上的巨大差异，如Na2O和Na2O2、SO2和SO3组成物质的元素种类相同但其形态不同，物质性质不同，Na2O2具有氧化性而Na2O没有，SO2具有还原性而SO3没有；同素异形体组成元素相同，但构成的原子结合方式不同，造成单质间物理性质相差非常大，如金刚石、石墨和C60；有机物中同分异构体也是组成元素相同，构成的原子结合方式和空间排布不同，它们的物理性质和化学性质都存在较大差异。

2.1.3 物质发生化学变化是元素原子间的重新组合，物质转化过程遵循化学变化基本规律

建立化学元素观能促进学生超越具体的事实性知识，经过深层思维，增进学生对化学知识的深层理解。元素周期表和周期律通过对元素化合物知识进行整合，建立了以周期、族为系列形成对物质性质递变规律的认识，元素周期表是元素化合物知识结构化、系统化、规律化一条最佳途径。同时，在学习周期表时要启发学生深刻理解元素化合物知识的个别性、特殊性和普遍性。如，NH3是ⅤA族氢化物，需要深入理解它的三方面性质：个别性-可以作为配体形成配合物，特殊性-由于氢健导致熔沸点高、易液化，普遍性-都具有碱性和还原性。

2.2.2 拓展了认识物质转化过程个性差异的视角

物质性质决定了物质的用途、制法、保存等，不认识物质性质，就不可能理解物质的应用，而物质的性质是由其元素组成和内部结构所决定的，不从组成和结构角度认识物质性质，就难以形成对物质性质的深入理解。建立化学元素观，能帮助学生从元素组成的角度认识物质性质的差异，以及转化过程的差异或表现出来现象差异的本质原因，就是组成元素或元素存在状态的差异和元素的原子相互结合、相互作用方式的差异共同产生的结果；也能帮助学生从构成生命基本单元中的分子、原子相互结合和作用方式千变万化的角度，认识生命现象的千姿百态，理解生命的奥秘；还能引导学生从物质结构决定物质性质角度，增进学生对化学知识的深层思维和深刻理解。学生认识物质性质和转化的视角拓展了，就使具体元素化合物知识的学习为学生化学元素观的认识发展提供支撑，使学生化学元素观的认识伴随具体知识的学习而逐渐发展。

2.2.3 构建了“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型

物质间的转化本质是元素原子之间的重新组合，物质的性质体现在宏观变化过程中，物质的微观组成是理解性质和变化实质的依据，而化学符号则是表达宏观与微观之间的桥梁和中介，“宏观-微观-符号”三位一体既是化学学科特有的思维方式，也是化学教学过程中的内在要求[5]。

建立化学元素观，有利于帮助学生构建“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型。实际上，宏观现象、微观本质向符号表达抽象的过程，就是用化学符号对物质组成元素和元素原子的转化过程进行简明、形象、逼真的描述和反映的过程，也是深入领会化学元素观基本内容的过程；由符号表征到宏观表征和微观表征的过程，实际就是挖掘符号的宏观与微观涵义的过程，也是深刻理解化学元素观本质意义的过程。

构建“宏观-微观-符号”三位一体认识物质性质和转化的思维模型，能帮助学生深入理解物质的静态结构和化学性质、动态结构和化学反应之间的关系，也能促进学生全面掌握分子的结构-性质-反应之间相互作用规律，还可以引导学生从精确考察物质的微观构成出发，判断化学反应的“可能”与“不可能”，预示产物的构型和性能，以提高化学理论指导实践的能力，预示着向化学科学的“自由王国”不断逼近。

3 以化学元素观为基础结构化元素化合物知识，深度理解化学知识

由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一，这种教学称为深度教学。深度教学，并不是追求教学内容的深度和难度，不是指教学内容越难越好，而是相对于知识的内在构成要素而言，知识教学不停留在符号表面，丰富知识教学的层次，实现知识教学的丰富价值[6]。元素化合物知识结构化是认识到各物质之间的关联性和共同特征，把所学具体物质的相关知识形成组块，形成良好的知识结构，经过学生的认知，在头脑中组织起来，最终形成学生的认知结构。以化学元素观为基础，实现元素化合物知识和思维的系统化、有序化和结构化，学生对相关事实、概念进行深入理解，形成对元素化合物知识的认知结构。所以，以化学元素观结构化元素化合物知识的教学应该是深度教学的途径之一。

3.1 以核心元素为主线结构化元素化合物知识

进行金属及其化合物性质的复习时，就可首先引导学生按“金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，书写出金属相应的一些典型化合物之间的转化关系，并完成相关化学方程式的书写；同样，非金属也是按照“非金属氢化物——非金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，进行以上步骤的教学。应用周期表相关知识，也可对典型元素及其化合物知识进行适当迁移和拓展，这样的复习就不是停留在物质的化学式和化学方程式等化学符号表层的简单回忆上。

通过深度感知元素化合物知识结构的形成过程、相互联系，深刻理解元素化合物知识的点、线、面、网交织的结构，使学生原有的认知结构发生调整或变化，对信息进行编码，从而建构新的认知结构。它不仅对培养学生有序的分析物质之间转化关系、解决元素化合物有关物质应用和制备等问题的能力非常重要，而且能把学生的思维聚焦并引导到化学元素观内涵的基本理解上。

3.2 以化学基本原理为主线结构化元素化合物知识

化学基本概念和基础理论的知识生长点都是元素化合物知识。事实上，化学基本概念和基础理论往往是物质及其变化规律的高度概括[7]。在元素化合物知识的结构化教学中，引导学生利用氧化还原反应规律认识和解决元素化合物的相关问题，以氧化性或还原性为核心，将物质知识有序化和结构化。如在复习硫及其化合物中的正四价硫元素的氧化性和还原性时，以SO2的氧化性和还原性作为铺垫，引导学生从试剂选择、选择依据、可能的实验现象、实验结论、有关反应的离子方程式等方面，对Na2SO3的还原性和氧化性进行预测探究，就基本达成了结构化+4价硫元素知识的目的。

参考文献：

[1]朱玉军.中学化学的基本观念探讨[J].中国教育学刊，2013，（11）：70～74.

[2]梁永平.论中学生化学元素观的建构[J].化学教育，2007，（11）：10～15.

[3]何彩霞.引导学生从元素视角认识物质及其转化——以“金属及其化合物”教学为例[J].化学教学，2013，（9）：27～29.

[4][7]姜言霞，王磊，支瑶.元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J].课程·教材·教法，2011，2（9）：106～112.

[5]张发新.基于“宏观·微观·符号”有机融合的教学实践与思考[J].中学化学教学参考，2013，（8）：24～26.

[6]郭元祥.知识的性质、结构与深度教学[J].课程·教材·教法，2009，（11）：17～23.

2.2.2 拓展了认识物质转化过程个性差异的视角

物质性质决定了物质的用途、制法、保存等，不认识物质性质，就不可能理解物质的应用，而物质的性质是由其元素组成和内部结构所决定的，不从组成和结构角度认识物质性质，就难以形成对物质性质的深入理解。建立化学元素观，能帮助学生从元素组成的角度认识物质性质的差异，以及转化过程的差异或表现出来现象差异的本质原因，就是组成元素或元素存在状态的差异和元素的原子相互结合、相互作用方式的差异共同产生的结果；也能帮助学生从构成生命基本单元中的分子、原子相互结合和作用方式千变万化的角度，认识生命现象的千姿百态，理解生命的奥秘；还能引导学生从物质结构决定物质性质角度，增进学生对化学知识的深层思维和深刻理解。学生认识物质性质和转化的视角拓展了，就使具体元素化合物知识的学习为学生化学元素观的认识发展提供支撑，使学生化学元素观的认识伴随具体知识的学习而逐渐发展。

2.2.3 构建了“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型

物质间的转化本质是元素原子之间的重新组合，物质的性质体现在宏观变化过程中，物质的微观组成是理解性质和变化实质的依据，而化学符号则是表达宏观与微观之间的桥梁和中介，“宏观-微观-符号”三位一体既是化学学科特有的思维方式，也是化学教学过程中的内在要求[5]。

建立化学元素观，有利于帮助学生构建“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型。实际上，宏观现象、微观本质向符号表达抽象的过程，就是用化学符号对物质组成元素和元素原子的转化过程进行简明、形象、逼真的描述和反映的过程，也是深入领会化学元素观基本内容的过程；由符号表征到宏观表征和微观表征的过程，实际就是挖掘符号的宏观与微观涵义的过程，也是深刻理解化学元素观本质意义的过程。

构建“宏观-微观-符号”三位一体认识物质性质和转化的思维模型，能帮助学生深入理解物质的静态结构和化学性质、动态结构和化学反应之间的关系，也能促进学生全面掌握分子的结构-性质-反应之间相互作用规律，还可以引导学生从精确考察物质的微观构成出发，判断化学反应的“可能”与“不可能”，预示产物的构型和性能，以提高化学理论指导实践的能力，预示着向化学科学的“自由王国”不断逼近。

3 以化学元素观为基础结构化元素化合物知识，深度理解化学知识

由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一，这种教学称为深度教学。深度教学，并不是追求教学内容的深度和难度，不是指教学内容越难越好，而是相对于知识的内在构成要素而言，知识教学不停留在符号表面，丰富知识教学的层次，实现知识教学的丰富价值[6]。元素化合物知识结构化是认识到各物质之间的关联性和共同特征，把所学具体物质的相关知识形成组块，形成良好的知识结构，经过学生的认知，在头脑中组织起来，最终形成学生的认知结构。以化学元素观为基础，实现元素化合物知识和思维的系统化、有序化和结构化，学生对相关事实、概念进行深入理解，形成对元素化合物知识的认知结构。所以，以化学元素观结构化元素化合物知识的教学应该是深度教学的途径之一。

3.1 以核心元素为主线结构化元素化合物知识

进行金属及其化合物性质的复习时，就可首先引导学生按“金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，书写出金属相应的一些典型化合物之间的转化关系，并完成相关化学方程式的书写；同样，非金属也是按照“非金属氢化物——非金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，进行以上步骤的教学。应用周期表相关知识，也可对典型元素及其化合物知识进行适当迁移和拓展，这样的复习就不是停留在物质的化学式和化学方程式等化学符号表层的简单回忆上。

通过深度感知元素化合物知识结构的形成过程、相互联系，深刻理解元素化合物知识的点、线、面、网交织的结构，使学生原有的认知结构发生调整或变化，对信息进行编码，从而建构新的认知结构。它不仅对培养学生有序的分析物质之间转化关系、解决元素化合物有关物质应用和制备等问题的能力非常重要，而且能把学生的思维聚焦并引导到化学元素观内涵的基本理解上。

3.2 以化学基本原理为主线结构化元素化合物知识

化学基本概念和基础理论的知识生长点都是元素化合物知识。事实上，化学基本概念和基础理论往往是物质及其变化规律的高度概括[7]。在元素化合物知识的结构化教学中，引导学生利用氧化还原反应规律认识和解决元素化合物的相关问题，以氧化性或还原性为核心，将物质知识有序化和结构化。如在复习硫及其化合物中的正四价硫元素的氧化性和还原性时，以SO2的氧化性和还原性作为铺垫，引导学生从试剂选择、选择依据、可能的实验现象、实验结论、有关反应的离子方程式等方面，对Na2SO3的还原性和氧化性进行预测探究，就基本达成了结构化+4价硫元素知识的目的。

参考文献：

[1]朱玉军.中学化学的基本观念探讨[J].中国教育学刊，2013，（11）：70～74.

[2]梁永平.论中学生化学元素观的建构[J].化学教育，2007，（11）：10～15.

[3]何彩霞.引导学生从元素视角认识物质及其转化——以“金属及其化合物”教学为例[J].化学教学，2013，（9）：27～29.

[4][7]姜言霞，王磊，支瑶.元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J].课程·教材·教法，2011，2（9）：106～112.

[5]张发新.基于“宏观·微观·符号”有机融合的教学实践与思考[J].中学化学教学参考，2013，（8）：24～26.

[6]郭元祥.知识的性质、结构与深度教学[J].课程·教材·教法，2009，（11）：17～23.

2.2.2 拓展了认识物质转化过程个性差异的视角

物质性质决定了物质的用途、制法、保存等，不认识物质性质，就不可能理解物质的应用，而物质的性质是由其元素组成和内部结构所决定的，不从组成和结构角度认识物质性质，就难以形成对物质性质的深入理解。建立化学元素观，能帮助学生从元素组成的角度认识物质性质的差异，以及转化过程的差异或表现出来现象差异的本质原因，就是组成元素或元素存在状态的差异和元素的原子相互结合、相互作用方式的差异共同产生的结果；也能帮助学生从构成生命基本单元中的分子、原子相互结合和作用方式千变万化的角度，认识生命现象的千姿百态，理解生命的奥秘；还能引导学生从物质结构决定物质性质角度，增进学生对化学知识的深层思维和深刻理解。学生认识物质性质和转化的视角拓展了，就使具体元素化合物知识的学习为学生化学元素观的认识发展提供支撑，使学生化学元素观的认识伴随具体知识的学习而逐渐发展。

2.2.3 构建了“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型

物质间的转化本质是元素原子之间的重新组合，物质的性质体现在宏观变化过程中，物质的微观组成是理解性质和变化实质的依据，而化学符号则是表达宏观与微观之间的桥梁和中介，“宏观-微观-符号”三位一体既是化学学科特有的思维方式，也是化学教学过程中的内在要求[5]。

建立化学元素观，有利于帮助学生构建“宏观-微观-符号”三位一体结构化元素化合物知识的思维模型。实际上，宏观现象、微观本质向符号表达抽象的过程，就是用化学符号对物质组成元素和元素原子的转化过程进行简明、形象、逼真的描述和反映的过程，也是深入领会化学元素观基本内容的过程；由符号表征到宏观表征和微观表征的过程，实际就是挖掘符号的宏观与微观涵义的过程，也是深刻理解化学元素观本质意义的过程。

构建“宏观-微观-符号”三位一体认识物质性质和转化的思维模型，能帮助学生深入理解物质的静态结构和化学性质、动态结构和化学反应之间的关系，也能促进学生全面掌握分子的结构-性质-反应之间相互作用规律，还可以引导学生从精确考察物质的微观构成出发，判断化学反应的“可能”与“不可能”，预示产物的构型和性能，以提高化学理论指导实践的能力，预示着向化学科学的“自由王国”不断逼近。

3 以化学元素观为基础结构化元素化合物知识，深度理解化学知识

由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一，这种教学称为深度教学。深度教学，并不是追求教学内容的深度和难度，不是指教学内容越难越好，而是相对于知识的内在构成要素而言，知识教学不停留在符号表面，丰富知识教学的层次，实现知识教学的丰富价值[6]。元素化合物知识结构化是认识到各物质之间的关联性和共同特征，把所学具体物质的相关知识形成组块，形成良好的知识结构，经过学生的认知，在头脑中组织起来，最终形成学生的认知结构。以化学元素观为基础，实现元素化合物知识和思维的系统化、有序化和结构化，学生对相关事实、概念进行深入理解，形成对元素化合物知识的认知结构。所以，以化学元素观结构化元素化合物知识的教学应该是深度教学的途径之一。

3.1 以核心元素为主线结构化元素化合物知识

进行金属及其化合物性质的复习时，就可首先引导学生按“金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，书写出金属相应的一些典型化合物之间的转化关系，并完成相关化学方程式的书写；同样，非金属也是按照“非金属氢化物——非金属单质——氧化物——最高价氧化物对应的水化物——盐”这一物质分类的线索，进行以上步骤的教学。应用周期表相关知识，也可对典型元素及其化合物知识进行适当迁移和拓展，这样的复习就不是停留在物质的化学式和化学方程式等化学符号表层的简单回忆上。

通过深度感知元素化合物知识结构的形成过程、相互联系，深刻理解元素化合物知识的点、线、面、网交织的结构，使学生原有的认知结构发生调整或变化，对信息进行编码，从而建构新的认知结构。它不仅对培养学生有序的分析物质之间转化关系、解决元素化合物有关物质应用和制备等问题的能力非常重要，而且能把学生的思维聚焦并引导到化学元素观内涵的基本理解上。

3.2 以化学基本原理为主线结构化元素化合物知识

化学基本概念和基础理论的知识生长点都是元素化合物知识。事实上，化学基本概念和基础理论往往是物质及其变化规律的高度概括[7]。在元素化合物知识的结构化教学中，引导学生利用氧化还原反应规律认识和解决元素化合物的相关问题，以氧化性或还原性为核心，将物质知识有序化和结构化。如在复习硫及其化合物中的正四价硫元素的氧化性和还原性时，以SO2的氧化性和还原性作为铺垫，引导学生从试剂选择、选择依据、可能的实验现象、实验结论、有关反应的离子方程式等方面，对Na2SO3的还原性和氧化性进行预测探究，就基本达成了结构化+4价硫元素知识的目的。

参考文献：

[1]朱玉军.中学化学的基本观念探讨[J].中国教育学刊，2013，（11）：70～74.

[2]梁永平.论中学生化学元素观的建构[J].化学教育，2007，（11）：10～15.

[3]何彩霞.引导学生从元素视角认识物质及其转化——以“金属及其化合物”教学为例[J].化学教学，2013，（9）：27～29.

[4][7]姜言霞，王磊，支瑶.元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J].课程·教材·教法，2011，2（9）：106～112.

[5]张发新.基于“宏观·微观·符号”有机融合的教学实践与思考[J].中学化学教学参考，2013，（8）：24～26.

[6]郭元祥.知识的性质、结构与深度教学[J].课程·教材·教法，2009，（11）：17～23.