元素化合物教学改进策略研究

张明

摘要：优化元素化合物的教学策略主导方向要解决“为什么教”：一是为引发学生的学习意向而教；二是为激发学生的探究欲望而教；三是为学生提高未来生活质量而教；四是为学生今后学好化学而教[1]。从这个程度来看，尽管我们要讲知识，但知识并不是学生学习的唯一，而“学习方法、兴趣的激发和探究欲望的形成”恰恰是我们最应该教的主要内容，从师生互动、学生主体、情境载体三个维度提出元素化合物教学的优化策略。

关键词：元素化合物；教学；策略研究

文章編号：1008-0546（2017）04-0013-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.005

一、问题提出

有不少老师认为，高中元素化合物教学内容多、教学课时紧、很难完成教学任务。我认为，作为一个化学老师，我们几乎是在用一生的精力研究并回答着“为什么教，教什么，怎么教，教的如何”；但目前老师思考的比较多的是“怎么教，教的如何”，而对于“教什么”认为是国家的课程和课程标准已经规定好了，却忽视了对“为什么教”这个问题的思考。然而，“为什么教”的问题决定并支配着“教什么”和“怎么教”等问题的解决。

《礼记·中庸》曰：“凡事预则立，不预则废。”化学学科观念的形成，需要必要的教学策略。而教学策略的优化，则直接影响到学生对化学的学习兴趣，关系到学生化学思维品质的提升。高中化学课堂中最有趣的，莫过于元素化合物的知识，却被很多老师教得索然无味。

二、问题呈现

本研究中的元素化合物教学的策略优化是指教师在元素化合物教学时对所学内容进行的系统设计，是教师在元素化合物教学过程中处理好“为什么教”的问题，进而进一步认真地提炼和实践“怎么教”核心观念，还元素化合物知识教学以生动活泼的本来面目。据此，笔者就高中化学元素化合物课堂教学的现状分析如下：

1. 重知识内容的构建，高中化学教育本质回归缺失。

案例1：“二氧化硫”教学

师：本节课我们主要学习二氧化硫，分析二氧化硫的硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性。之后，书写一系列二氧化硫所体现氧化性和还原性的化学方程式。

教师从知识内容构建的角度，讲授二氧化硫的主要内容，学生只需简单听记，无需思考和诘问。

上述案例反映出高中化学课堂存在的问题：只有化学方程式知识的简单罗列，缺少化学方法的提炼和过程体验。从问题设计的维度看，多以教师讲学生听记为主，学习收获、研究过程和反思追问角度的课堂比较少见；从学科素养的达成情况看，教师偏重于关注知识的学习，问题解决分析关注较少，学生化学核心素养的形成则少之又少。它没有让学生洞悉化学学科的本质属性和内在规律，从化学视角去观察、分析、处理事件，对化学学科有客观、正面、积极的认识，让学生在学习化学知识之后能应用到日常生活成为其科学素养的一部分。这才是化学学科教育本质具有强大生命力的意义所在、价值所在。

2. 重知识结构的建构，忽视高中化学教学的趣味生成。

案例2：“钠的性质与应用”教学

师：以结构图形式介绍钠，采用了钠的原子结构、物理性质、化学性质、制法、用途流程进行教学。建立本节内容的知识网络。

生：……

上述案例反映出教师的教学关注知识结构，但忽视学生对所学钠的知识进行理性的分析。教师要引导学生自己提出想进一步探究的新问题。教师也可利用相关内容作为知识的生长点。元素化合物“有效教学”着力于教师的教学行为，但是要以学生的最终学习兴趣和学习效果为归宿。敢于观察、勤于思考、敢于猜想的人常常会冒出创造的灵感。要增加设问引导学生思考。学生及时反思所学内容与探究过程，在已有认知结构与需解决的问题之间建立意义链接，在不断的矛盾冲突中寻求解决问题的方法。

3. 重知识认知的冲突，高中化学核心素养形成流于形式。

案例3：“浓硫酸的性质”教学

浓硫酸具有强氧化性、吸水性和脱水性，其吸水性和脱水性且这种差异性是有规律可循的，主要表现为吸收的水分子和以氢和氧的水的组成而脱去生成水，同学们需要掌握浓硫酸和稀硫酸的差异性及其规律。

教师问题设计缺乏明确的指向，学生容易因设问比较空洞而谈一些已有初中科学所形成的硫酸的知识建构，使化学学科素养的形成流于形式。

很多时候，我们在进行元素化合物教学时往往都是一个方式：讲解“一言堂”形式，注重新旧知识的冲突，很难激励学生化学学习的进取心，让学生觉得化学课堂枯燥无味。应该把处于隐性状态的化学观念及其内涵、学习价值、培养策略揭示并为师生认同，那么学科观念就永远成为新课程背景下化学教学实践。

三、改进措施

笔者认为，优化元素化合物的教学策略主导方向要解决“为什么教”，我认为有以下四点：一是为引发学生的学习意向而教；二是为激发学生的探究欲望而教；三是为学生提高未来生活质量而教；四是为学生今后学好化学而教。从这个角度来看，尽管我们要讲知识，但知识并不是学生学习的唯一，而“学习方法、兴趣的激发和探究欲望的形成”恰恰是我们最应该教的主要内容，由此，笔者从师生互动、学生主体、情境载体三个维度提出元素化合物教学的优化策略。

1. 优化师生互动，多问“为什么”

案例4：对碳酸钠和碳酸氢钠的教学改进，“碳酸钠和碳酸氢钠的性质和应用”课题学习[1]。

【教学流程】

流程1：认识实验室和生活中的碳酸钠和碳酸氢钠，引入课题。

流程2：“微波炉发面”实验，对照性实验3组。

流程3：总结比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性。

流程4：通过一组实验认识碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应。

流程5：总结碳酸钠和碳酸氢钠的转化关系。

流程6：呼应开头，对“微波炉发面”实验再认识。

【教学过程】

实验片段：微波炉发面

将和好的三个面团（分别加入碳酸氢钠、碳酸钠、水）放入微波炉加热，展示加热后的三个面团。

提问1：加热之后发生了什么？捏一捏，手感如何？

生：加入碳酸氢钠的那个面团胀大了，感觉比较松软。

提问2：这中间发生了怎样的化学变化？

生：生成了氣体，碳酸氢钠分解生成二氧化碳，碳酸钠不会分解生成气体。

提问3：为什么是二氧化碳？二氧化碳会不会是面粉分解得来的呢？

生：根据元素守恒可看出，碳酸氢钠中有碳元素；对比实验可以看出面粉加热不会胀大。

学生活动：……

优化师生互动，问题设置多问“为什么”，少问“是什么”，通过化学的学习，让学生感受到“生活中充满化学，用化学看懂生活。”问题导引是互动高效有质的保证，在问题解决中引领学生学习化学的兴趣；问题导引就是将教学内容设计成一个个问题呈现给学生，问题与问题之间相连贯，环环相扣，形成问题链，学生在问题链的导引下，自主提出假设、搜集证据、分析问题，自主发现、探究问题的本质，最后形成结论，从而获取知识。互动中学生亲历知识形成的全过程，此过程中教师只是起导航的作用。因此，在此学习过程中学生学到的知识一定是具有深刻记忆的、鲜活的、可以生根发芽的有趣的化学知识。更为重要的是，在此学习过程中学生还学会了怎样学习、怎样发现问题和怎样解决问题。

2. 立足主体创新设计，渗透化学观念

案例5：对二氧化硫的教学改进

以“二氧化硫的功与过”课题学习二氧化硫。分析二氧化硫在日常生活中的功、过问题，树立科学地应用二氧化硫的可持续发展观、物质的分类观、转化观等。[3]

【教学流程】

流程1：二氧化硫的“过”：介绍酸雨、SO2被用于食品加工业的不良行为。

流程2：二氧化硫的“功”：硫酸制造工业、 SO2被用于食品加工业及纸浆、毛、丝、草编制品漂白等的正规用途、葡萄酒中的SO2。

流程3：主要化学性质：根据物质分类二氧化硫属酸性氧化物。

【教学过程】请运用所学知识，帮助SO2安全走出化学迷宫

【改进效果】通过总结回顾，再利用习题训练，培养学生知识迁移能力，加深并巩固其对二氧化硫的性质掌握。

师： 接下来，我们分组陈述二氧化硫的“功”与“过”。

生：酸雨的危害（酸雨对土壤、水体、森林、 建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重的危害，不仅造成重大经济损失，更危及人类的生存和发展。）

师：显然，酸雨的产生，正体现着SO2的“过”。

生：不法商家借助SO2的漂白性，为了获得外表美观的食品，大量使用硫磺熏制冰糖、银耳、莲藕等食品。因此，国家应加大食品安全监督力度，严打商家的不法行为。

师：大家讲述了SO2的种种“罪过”，难道二氧化硫真的就一无是处吗？

生：“二氧化硫在硫酸制造工业中的赫赫战功”。通过硫酸制造在工业生产中的重要地位；硫酸制造的原料、设备及原理，该工业可能产生的环境危害，及防治手段。

生：“葡萄酒的制作及纸浆、毛、丝、草编制品漂白”。

师：以上小组为大家展示了SO2的“赫赫战功”。所以，纵观整个辩论环节，我们不难得出这样一个结论，二氧化硫有它的“功”，也有它的“过”。因此，一切的功过权衡，只在于“我们将它用于何处”。

学生为主体阐述对二氧化硫的认识，及其用于日常生活中的“功”与“过”。科学有效，正反两面成功构建二氧化硫有关化学基本观念如“分类观”、“转化观”等有助于终身教育，有助于推进化学元素及其化合物教学改革的实施，有助于深化学生对学科特征和本质规律的认识，有助于促进学生的科学素养形成，促进化学基本观念的建构。

3. 整合教材内容，二次开发教材

案例6：对铜跟酸反应教学改进

以气球为问题的新情境载体，使学生轻松地复习铜跟酸反应的有关化学实验。

此实验中气球发生了怎样的变化？为什么会有这样的变化呢？那么怎样改进实验？教师提出了探究的问题，据此学生们广泛讨论。

问题1： 某化学课外兴趣小组为探究铜跟硫酸的反应情况，设计了下图所示装置进行有关实验：先关闭活塞a，将6.4g铜片和20mL 18mol/L的浓硫酸在圆底烧瓶中共热至反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余。再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶，最后铜片完全消失。

师生分析讨论原来试题来源于课本，只是用气球代替了分液漏斗。

师：同学们对这道题分析的很好，但是我们不能满足。

“让我们再分析，有这样一道化学实验题。”（学生关注）

生：（积极性高涨）积极开展讨论，表达观点。

问题2：为了证明铜和稀硝酸反应产生一氧化氮，某校一学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示（加热装置均已略去），B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。

实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的是什么？

师：“气球来测体积，请看这道化学实验题。”（学生很关注）

生：（动笔表达）有的较为顺利地回答出相关的答案。

建立新情境载体，整合教材内容，二次开发，可使教师以“观念”为核心分析教材，解决了“用教材”而不是“教教材”。以“观念”为中心设计问题与活动，用“观念”整合具体知识点，使元素化合物知识整合更加具有学科性，整合可以充分调动化学教师加强学科研究的主动性，化学是自然科学的重要组成部分，随着社会的发展，化学已发展成为材料科学、生命科学、环境化学和能源科学的重要基础，成为推进文明和进步的重要力量。在使用江苏版的教材之后经常遇到一些问题，也有一些想法，并做了一些及时整合积累和反思。整合教材内容，二次开发教材成为中学化学教师的自觉行为。中学化学基本观念的形成及其内容构成还有很多，元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观、化学价值观等，但促进中学化学“观念构建”的教学策略，促进知识类基本观念建构的策略永远在实践研究的路上。

四、改进成效

1.教改实践

基于上述分析，笔者对前面部分案例进行了改进。

案例7：钠的性质与应用，课堂引入，提出了下列3个有关钠的转化方面的问题：

（1）如何从海水中提取钠单质。

（2）电解NaCl溶液，阴极能否得到金属钠。

（3）科学家戴维电解熔融NaCl制取Na发生怎样的变化。

从统计结果看，学生对有关物质的转化类判断陈述性问题发挥得不错，进一步思考转化的本质需要提升，从而进入真正的深度学习。

紧接着在演示实验中，我提出了三个问题观察：

实验探究1：小刀切开金属钠，观察钠表面颜色变化；

实验探究2：钠在空气（氧气）中燃烧，观察与思考；

实验探究3：一个立方体的钠与水的反应，观察实验现象。

请根据实验现象，描述钠的物理性质和化学性质的特点。

三个问题是有关实验现象，如何在不同情境中科学表述实验现象符合化学学科的特点。从学生答题情况看，学生积极踊跃，回答的正确率明显提升。由此看来，学生仅仅是描述了物质在实验变化中的现象，只有让学生明白了转化的本质，才能变成灵活有用的知识能力，才会产生“核聚变”，产生链式增长，进而实现创新。因此，化学教学应重视通过实验培养学生的化学学科观念。

2.实践感悟

（1）提升学生的实验观。通过实验既能揭示物质的性质，又能验证对物质性质所提出的假说，而对比实验和定量实验的结果则更为精确，所以，实验是化学学科的基础，也是化学认识活动的重要途径。立足课堂，多多设计实验，提高学生观察问题、分析解决问题的能力。使学生在探究的实验过程中获取知识的同时，理解科学实验的意义，进一步使学生认识到实验对获取化学知识的重要性，从而巩固学生的化学实验观。

（2）提升学生的化学价值观。教学设计要有情感的升华环节，任何的事物都具有两面性，因此，我们在对待事物时，应该带着辩证的思维去考量。环境、资源等俨然成为现如今人类不得不面对的棘手问题，建议老师、同学在今后的学习生活中，时刻提醒自己要有“环保节能”的意识。同学们都是有梦想的一代，在未来的某一天，将从事各行各业，但无论从事哪个行业，都不要忘记“社会责任感”这五个字。化学课为学生提供了一个学习，展示自我的平台，培养合作学习的能力，知识迁移的能力。同时也倡导一种辩证的思维，加深学生的环境保护意识，增强社会责任感。

（3）提升学生的分类观和转化观。建构分类观、转化观，形成元素化合物知识网，增强学生的应用能力。分类思想是高中化学的核心思想之一。“分类观”的建构，能使学生在学习元素化合物时通过分类抓住共性，在原有认知的基础上，通过旧知识和新信息的互动，对原有的知识进行改造、重组，使之产生新的意义，从而减轻学习负担，使知识条理化、规律化，提高学生学习的效率。新物质教学中注重分类观、转化观的建构。

高中化学课程标准要求学生：根据生产、生活中应用的实例，或者通过实验探究，了解Na、Al、Fe、Cu、S、Cl、Si、N等元素及其化合物的性质。这些元素化合物包含了日常生活的绝大多数物质；这些元素化合物的性质反映了元素性质递变规律；这些元素化合物的转化能揭示反应基本原理。因此学习掌握元素化合物知识能帮助学生提升科学素养，为学习后继化学相关课程奠定基础[1]。

在元素化合物教学中，只有用化学学科观念来引领知识教学才能促进学生对知识深入、持久的理解和掌握，使知识向能力转化，提高学生的科学素养。中学化学教学博大精深，以上只是笔者在教学实际中对优化元素化合物的教学策略实践与研究，希望通过不断的尝试、总结，使中学化学课堂教学化学学科观念的渗透不断深入。推进和发展元素化合物的教学。化学教学在基于观念构建的学科教学时，不仅要帮助学生从化学事实的学习中认识相应的学科基本观念，同时还要充分利用学科观念本身所具有的迁移价值，指导学生利用已有的学科观念进行新知识的学习和实际问题的解决等实践活动，以促使他们对已有学科观念的巩固和提升。

五、存在问题

本研究对高中化学元素化合物教学的现状进行了具体的阐释，提出了可操作性的优化策略。然而，从对元素化合物教学的研究角度看：

1.观念的构建在高中化学不同课型还缺乏分类研究，学科观念建构的教学模式可进一步优化研究。

2.元素化合物教学缺乏具体的评价机制，是否可以建立基于学科观念建构的教学案例库使评价手段多元化、评价标准定量化。[4]

3.化学元素化合物教学与现代教育技术的有机整合有待于进一步探索。

重视和加强元素化合物教学策略优化研究，不只是一种理念，更要有实实在在的行动。充分发挥教育功能，既需要提高认识，更需要转变教学行为。笔者将继续关注这些问题，希望能够在今后的教学实践中解决。

教育是事业，其意义在于奉献！教育是科学，其价值在于求真！教育是艺术，其生命在于创新！教育是如此，化学课也是如此。

参考文献

[1] 倪娟.名师课堂教学设计与点评· 中学化学（一）[M].南京：南京师范大学出版社，2015：162，168

[2] 王祖浩.高中化學教学参考书·化学1（必修）[M].南京：江苏教育出版社，2012：51，63

[3] 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学1（必修）[M].南京：江苏教育出版社，2013：88，97

[4] 梁杏娟、盛强.变式课堂问题，提高教学效率[J].化学教学，2011（8）：11