让数据在高中化学课堂发言

邹莉

摘要：数据是描述事物的符号记录。合理利用数据可以将复杂的化学反应简单化，深奥的化学反应原理浅显化，抽象的微观世界具体化，能让学生真实的体会到化学中的多少、多大、多慢、多强。

关键词：数据；化学教学

文章编号：1008-0546（2016）01-0000-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.000

一、理论基础

化学是在原子、分子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学。化学物质丰富多彩，化学现象变化万千，化学物质既抽象又具体，化学分析方法既定性又定量，化学研究既理论又实验，化学学习过程既叙述又推理。[1]而化学反应是复杂的，反应原理是深奥的，物质结构是抽象的，实验手段是多样的。这使得学生在学习化学的过程中会觉得化学知识杂、散、抽象、难记、难学。为了帮助学生建构化学知识，可以将学生置于具体、真实的情境中，提供给学生真实的数据，可以使某些抽象概念具体化，模型建构形象化，深奥道理浅显化，帮助学生将知识转化为真知，真知转化为能力，实现从感性认识到理性认识的飞跃。

数据是描述事物的符号记录，是可定义并有意义的实体，它与事物的存在形式有关，数据表征事实、数字和观点。[2]数据是一种符号表征，数据是理论形成的前提，理论又来源于数据。1988年，提出“理论—观察—现象”三元论观点的J.Bogen和J.Woodward认为：理论可以预测和解释现象，但是不能预测数据，但并不是说理论对数据的产生没有任何影响，相反地，在数据产生的过程中，理论对它的影响无处不在。由此可见，数据对于化学中的基本概念、原理以及某些实验结论的得出等都密切相关，在化学教学中合理地利用数据可以起到事半功倍的教学效果。

二、数据在化学教学中的作用和价值

1. 借助数据，体会化学中的“多少”

化学基本概念中表示数据“多少”的概念比较多，比如pH值、利用率、转化率、分解率、质量、质量分数、体积、体积分数、物质的量浓度等。这些基本概念中都有一定的计算公式，通过这些符号表征，可以使学生感受到化学的魅力，比如我们可以宏观调控温度、压强、反应物的质量或浓度等来改变化学反应的速率。

案例1：盐类水解是微弱的

盐类水解的诸多知识都是建立在分析溶液中微粒对水电离平衡影响的基础上形成的，

而对于“水解是微弱的”这一知识学生在理解上有一定的困难。此时采用真实的数据，让他们直观地感受水解确实是微弱的，知识在不经意间便形成了。已知0.1mol/L NaAc溶液的pH=9，请计算溶液中c（H+）、c（OH-），Ac-的水解率是多少？如果Ac-全部和水结合，溶液的pH是多少？通过给与确切的数据让学生自己计算，可以发现水解的Ac-确实很少，只有10-5mol/L，只占总量的0.01%；如果Ac-完全和水结合，则溶液的pH=13，这与该溶液的实际pH=9相差1万倍，由此学生可以很自然地得出结论：盐类水解是微弱的，教师就无需再过多的解释。

案例2：HNO3受热分解

硝酸受热分解实验中，如果加热浓硝酸溶液看不到红棕色气体，必须要加热硝酸蒸汽才能看到其分解产生的红棕色气体。为了解决这个难题，许多老师在装置改进上下功夫，但是改进之后都还是比较麻烦，而常州高级中学的房老师就将视角从装置转移到了量上，进行改进之后不仅所需仪器简单，现象明显，而且节约药品，只需1滴浓硝酸。具体操作如下：在一支干燥的试管中加入1滴浓硝酸，最好能滴在试管底部，不要滴在试管壁上（蒸发时能轻易判断是否完全蒸发），在试管口塞一团棉花，然后加热。当试管底部的一滴浓硝酸全部蒸发后（大概需要15秒左右），此时将灯焰加热试管中上部，15秒之后在白纸的映衬下可以看到有红方棕色气体产生，再加热，红棕色气体更加明显。[3]

2. 借助数据，体会化学中的“多大”

化学基本概念中表示数据“多大”的概念有：阿伏伽德罗常数，微粒半径等。化学是将微观世界与宏观世界联系起来的一门学科，而对于肉眼看不到的微观世界是抽象的，通过数据这一桥梁可将其具体化。以 “物质的量使用范围”为例。

对于刚进入高中化学学习不久的高一年级学生，在“物质的量”这一新“工具”的理解和应用上总是觉得比较困难，为了帮助学生理解“物质的量”这一物理量只适用于微观粒子，而不能表示宏观物质，可以利用阿伏伽德罗常数这一数据进行举例：阿基米德与国王下象棋的故事都听说过，国王输给阿基米德的大米他永远也拿不出来，有没有什么办法帮国王解决这个难题呢？我们把不值钱的大米换成值钱的金子，在每格棋盘上按照阿基米德的要求放上Au原子，那么所需金子的质量为1.845×1019×3.27×10-22 kg=6.04g，为什么把不值钱的大米换成值钱的金子后国王就能拿得出来呢？阿伏伽德罗常数将近是该金原子个数的3万倍，可以发现阿伏伽德罗常数非常大，物质的量这个数据只适用于微观粒子而不适用与宏观物质。通过这种将学生置于真实的数据情境中学习新的概念，可以加深他们对物质的量这一概念的理解与掌握。

3. 借助数据，体会化学中的“多慢”

化学是一门以实验为基础的学科，化学反应的快慢既是化学理论学习中的重点，同时也是化学实验过程中观察的重点。在苏教版选修4《化学反应原理》“化学反应速率与化学平衡”这一专题中主要研究的就是“快、慢”，当把某些理论反应付诸于实验时就能真实地感受到“多慢”。以 “硝酸的性质之不稳定性”为例。

硝酸见光会分解，所以实验保存时需要放在棕色试剂瓶中，但并不是把硝酸置于光照条件下就会立马分解，其分解的速率比较缓慢，为了加深学生对硝酸不稳定性这一性质的理解，课前可做如下实验：将一瓶用无色试剂瓶装着的浓硝酸放在阳光下（确保每天可以接受5小时的阳光直射），每天对实验现象拍摄照片，课上给学生展示能说明这个变化过程的代表性照片，并在每幅照片中注明拍摄的时间间距，发现这样的条件下要3天以后才能看到淡红棕色气体，“3天后”这个数据让学生真实地感受到硝酸是可以分解，但是分解的速率还是比较缓慢。

4. 借助数据，体会化学中的“多强”

化学反应的本质是旧键的断裂与新键的形成。一般来说，键长越短，键能越大，键越牢固，越难断裂，物质越稳定。键长、键能是表示了“多强”的一种数据，它们可以帮助学生理解相同类型键的不同物质化学性质活性的不同，或相同原子间形成的不同类型键使得物质之间性质的不同，同时也能让学生通过这些确切的数据理解某些有机物的真实结构。以“苯环结构的确定”为例。

对于现在仍然采用凯库勒式的苯环结构，刚开始接触这一新知识时学生很难理解为什么结构中表示出了单双建交替出现的结构，可是却偏偏强调苯环中的六个碳碳键都是等价的。如果在教学中通过对比：C—C键长0.154nm， C=C键长0.134nm，苯环中的碳碳键长都相等为0.140nm，C—C键能332kJ/mol， C=C键能611kJ/mol，苯环中的碳碳键键能介于332～611kJ/mol之间，由此可推知苯环中的碳碳键不同于一般的C—C键和C=C键，而是介于两者之间的一种独特的键，且6个碳碳键完全等价，这种特殊的结构就是苯环结构。

通过以上教学案例可以发现数据能帮助教师更好地说明物质的性质、结构、用途，使得教学内容有理有据，理论和实际并举、互补，满足学生的好奇心和求知欲。必修教材中有很多关于物质含量的树状图，如苏教版必修1 第40页图2-1“每千克海水中几种氯化物的含量”、第69页图3-9“一些金属元素在地壳中的含量”等，这些树状图中的数据能准确地说明物产资源的多寡、物资的消耗和应用，引发学生或惊或喜等情感，有利于培养学生对资源开发、利用、保护的意识，激励学生探索科学的热情，树立远大的志向和社会责任感，[4]无形中将情感态度价值观的目标渗透在课堂教学中。把数据恰当充分地应用到化学教学 中，在培养学生对化学知识的理解、解决化学问题的能力、知识迁移的能力和创新思维等多方面有重要作用。

参考文献

[1] 刘忠英.刍议化学教学中的比喻艺术化学教学[J].化学教学. 2015（3）：15

[2] 刘红.“数据-理论-观测-现象”四元论[J].自然辩证法研究，2014，（2）：95

[3] 房寿高.硝酸受热分解实验的简易化改进[J].化学教学. 2015（3）

[4] 宋志贵.广泛利用数据 搞好中学化学教学[J].中学化学教学参考，1996（5）：14