“铝及其重要化合物”内容的 比较研究及教学建议

摘 要 对苏教版高中化学新旧版本教科书中“铝及其重要化合物”内容从新旧版本课标要求、编排位置、呈现方式等方面进行了比较研究。研究表明，新版教科书对该部分知识进行了适当的删减，弱化了学业要求，并基于以上分析，对“铝及其重要化合物”内容分别提出了新授课和复习课的教学建议，旨在为一线化学教师的教学提供参考。

关键词 高中化学 铝及其重要化合物 教材内容比较 教学建议

从《普通高中化学课程标准（实验）》（以下简称为旧版课程标准）实施到《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称为新版课程标准）落地之后，苏教版高中化学教科书对“铝及其重要化合物”内容的编排经历了两次变动。第一次变动——苏教版高中化学1必修（2009年6月第5版）[1]仅仅是内容编排的顺序不同：把该部分内容编排在专题3第一单元“从铝土矿到铝合金”中，其内容编排顺序是“从铝土矿中提取铝”到“铝的氧化物和氢氧化物”再到“铝及铝合金”;到了苏教版高中化学1必修（2014年6月第6版）[2]的时候，教科书内容顺序是“铝及铝合金”到“铝的氧化物和氢氧化物”再到“从铝土矿中提取铝”，而学业要求并没有降低，内容占比不变。第二次变动较大：首先，“铝及其重要化合物”内容并没有在苏教版高中化学新版教科书第一册[3]和第二册[4]的章节中独立编排;其次，“铝及其重要化合物”内容占比下降了，其学业要求降低了，比如，“从铝土矿中提取铝”的工业流程从正文中呈现改为在“拓展视野”栏目中呈现。很明显，第二次变动引起了一线化学教师的广泛关注，当然，之所以会发生这么大的变化可以从新旧版本课程标准的对比中找到端倪。

一、新旧版本课程标准对“铝及其重要化合物”内容要求的对比

笔者对新旧版本课程标准中“铝及其重要化合物”内容的要求进行对比，其结果见表1。

经以上对比发现，在《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中，铝及其重要化合物的内容被删减了，其知识地位被弱化了，学业要求也降低了。但是在学习活动建议和情境素材建议中还是出现了它的身影，由此可见，“铝及其重要化合物”知识还是需要教师和学生关注的。

二、新旧版本教科书中“铝及其重要化合物”内容的对比研究

“铝及其重要化合物”的主要知识内容包含铝及铝合金、氧化铝、氢氧化铝的性质及应用、铝热反应、从铝土矿中提取铝等。笔者把苏教版旧版教科书（2014年6月第6版）与新版教科书（2020年7月第1版）中有关“铝及其重要化合物”内容的编排位置进行了对比，其结果见表2。

参阅教科书，结合表2中的对比结果可以知道，“铝及其重要化合物”在苏教版旧版教科书中以单元的形式整体呈现在专题3“从矿物到基础材料”之内，分3个课时内容——“铝及铝合金”“铝的氧化物与氢氧化合物”“从铝土矿中提取铝”先后呈现，教学内容的结构化设计程度高，有利于學生进行知识的结构化整合。新版教科书则把“铝及其重要化合物”的内容分散嵌入到必修第一册专题2第一单元第3课时“物质性质及变化的探究”中的“观察思考”栏目、专题5第一单元“元素周期律”中的“基础实验”和“观察思考”栏目、必修第二册专题9第二单元“金属的冶炼方法”中的“金属冶炼”正文及“拓展视野”栏目中，看似缺乏结构化的设计，实则体现了与新版课程标准对相关内容要求的一致性。“铝及其重要化合物”内容在新旧版本教科书的编排位置大有不同，那么，其内容的呈现方式又有什么异同呢？

（一）铝单质

旧版教科书以“铝比铁活泼，但铝却不像铁那样容易被空气腐蚀”引发学生思考：这可能与铝表面发生的化学变化有关;然后设置了“观察与思考”栏目，目的是让学生从教师的演示实验中验证自己的推断，从而得出铝在空气中能与氧气反应产生致密的氧化膜而表现出良好的抗腐蚀性，同时，教科书还给出了铝制品的表面氧化的彩色图片;以“活动与探究”栏目引导学生进行铝的性质实验，得出铝既可以与酸又可以与碱反应，在常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸会发生钝化;接下来通过“观察与思考”栏目介绍了铝热反应的概念及其应用，并以图片形式展示了铝热反应的实验装置、反应现象及铁轨焊接;最后简单介绍了铝合金的优异性能，展示了铝及铝合金的应用图片，并以“拓展视野”栏目提示要正确使用铝制品。

新版教科书则以铝的物理性质和化学性质的实验探究为载体向学生呈现研究物质性质和变化的实验方法，没有给出铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式，只要求在“观察思考”栏目中填写3个铝的性质实验的主要现象;在学生必做实验“钠、镁、铝性质的递变”中，通过三者分别与冷水、热水不同程度的反应现象以及镁、铝与盐酸反应的现象判断钠、镁、铝金属性的强弱顺序。

（二）氧化铝

旧版教科书直接讲述“氧化铝是金属氧化物，可以与酸反应，也可能与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠”，分别呈现了氧化铝与硫酸溶液、氢氧化钠溶液反应的化学方程式，并对两性氧化物进行了定义，以“资料卡”的形式呈现了氧化铝的物理性质及应用[用于制造耐火材料，是各种宝石（附有图片）的主要成份];新版教科书在“铝的冶炼”中提到“从铝土矿中提取铝的工艺流程可知，铝土矿中的Al2O3与氢氧化钠能发生反应，生成可溶于水的偏铝酸钠”，并给出了相应的化学方程式，之后提到了氧化铝的熔点高，直接加热氧化铝到熔融消耗的能量很大，在冶炼的时候需要加入冰晶石。

（三）氢氧化铝

旧版教科书承接氧化铝的内容，以问题“氢氧化铝是否也像氧化铝那样，既可以与酸反应，又可以与碱反应呢？”引入氢氧化铝的性质，通过“活动与探究”栏目进行了氢氧化铝的制备及性质探究，并展示了向氯化铝溶液中不断滴加氢氧化钠溶液的实验过程及反应现象图片，引导学生依据实验形成“氢氧化铝既可以与强酸反应又可以与强碱反应”的结论，并给出了氢氧化铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式，对两性氢氧化物进行了定义;新版教科书在“观察思考”栏目中要求学生根据11～17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱的变化规律，预测氢氧化铝可能的性质，然后通过观察对应的实验现象验证自己的猜想，最后阐述到“氢氧化铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，它是两性氢氧化物”，同时给出了氢氧化铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式。

（四）铝热反应

旧版教科书在“观察与思考”栏目中介绍了铝热反应的概念及其应用，并以图片形式展示了铝热反应的实验装置、反应现象和在焊接铁轨方面的应用，直接给出了铝与氧化铁反应的化学方程式;新版教科书以“观察思考”栏目呈现了铝热反应，要求学生观察并记录实验现象，写出反应的化学方程式，并附有铝热反应装置图，删减了铝热反应现象图和焊接铁轨的插图，仅以文本的形式介绍了铝热反应及应用（焊接铁轨），但是增加了铝热反应的另一重要应用——冶炼熔点较高的金属以及铝热剂的概念。

（五）从铝土矿中提取铝

旧版教科书在“从铝土矿中提取铝的工艺流程”中以文本形式介绍了其生产工艺流程中蕴含的化学原理和具体过程，并给出了在高温下灼烧氢氧化铝生成氧化铝的反应方程式，提及了氧化铝较稳定，很难用还原剂还原，工业上采用电解熔融氧化铝（需要加入冰晶石）的方法冶炼铝，并呈现了电解反应方程式;新版教科书以“拓展视野”栏目介绍了铝的冶炼——从铝土矿中提取铝并给出了工艺流程图，对工艺流程的描述比较简单，删减了氢氧化铝在高温下灼烧的反应方程式，增加了偏铝酸钠溶液中通入过量CO2气体的反应方程式，并提到了电解熔融氧化铝需要加入冰晶石以减少冶炼过程中的能量消耗，但是没有给出电解反应的化学方程式。

经以上对比分析可知，苏教版高中化学旧版教科书侧重“铝及其重要化合物”性质及应用知识本身的教学，即着重介绍铝及铝合金的性质及应用、氧化铝与氢氧化铝的两性、铝热反应及其应用、从铝土矿中提取铝的工艺流程等，并对两性氧化物与两性氢氧化物进行了定义。

新版教科书则在“研究物质性质和变化的探究”内容中以铝的物理性质与化学性质的实验探究为载体，帮助学生提炼出研究物质性质和变化的一般程序;在“元素周期律”内容中通过学生必做实验“钠、镁、铝性质的递变”为载体得出鈉、镁、铝金属性强弱的顺序，以11～17号元素的最高价氧化物的水化物性质的变化规律预测氢氧化铝可能的性质，然后通过观察实验现象推断出氢氧化铝具有两性，进而总结出第三周期元素的金属性与非金属性的强弱变化规律，指出氢氧化铝是两性氢氧化物，但是并未给出两性氢氧化物的定义;在“金属的冶炼方法”单元中介绍了铝热反应的概念，要求学生记录实验现象并书写反应的化学方程式，铝热反应除了用于焊接铁轨，还用于冶炼熔点较高的金属，拓展了金属冶炼的方法，相对于旧版教科书，增加了铝热剂的概念;同样在“金属的冶炼方法”中以“铝的冶炼”为例介绍了对于较活泼的金属（钠、镁、铝等）通过常用的电解熔融化合物的方法来制备，当然也给出了从铝土矿中提取铝的工业流程，对具体的操作过程辅以文本描述，提到了氧化铝能与氢氧化钠溶液反应，但是并未提及氧化铝的两性，也没有介绍两性氧化物的定义。

需要补充的是，旧版教科书在“铝的氧化物与氢氧化物”中较详细地介绍了“明矾的净水作用”，而新版教科书则在“胶体”中提及了“明矾能够净水，也是因为明矾溶于水后能形成氢氧化铝胶体”;旧版教科书在“铝及铝合金”的脚注中提到“NaAlO2是Na[Al（OH）4]的简化形式”，新版教科书却未提及。

三、教学建议

对于苏教版新旧版本教科书中“铝及其重要化合物”内容进行比较研究，其目的是帮助教师在使用新版教科书组织课堂教学时能够科学合理地设计教学内容，在新课程标准的指引下提升学生的化学学科核心素养，提高教与学的质量。

（一）新授课的教学建议

对于新授课，建议一线化学教师按照教科书上的内容和顺序进行，不要随意打乱教科书的编排顺序，毕竟每套教科书在编写时都有其指导思想和内在逻辑[7]。我们能做的是在深刻理解教科书的编写意图和知识的内在逻辑的基础上对教科书中有关“铝及其重要化合物”内容进行二次开发和再加工，根据学生的课堂生成适时调整教学策略，根据对学生作业的批阅结果，不断调整和改进教学方式，也可以借鉴旧版教科书中的一些做法，但是不要随意增加学生的学业负担。例如，在进行铝的性质探究时，可以让学生利用互联网搜索铝与氢氧化钠反应的重要应用（用来疏通下水管道），使学生感受化学学科知识的应用价值;补充铝与氢氧化钠反应的化学方程式，使学生在后续学习氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠时不会有陌生感;建议给出两性氧化物和两性氢氧化物的定义，在进行元素周期律教学时，可以引导学生基于铝在周期表中的特殊位置思考“为什么铝、氧化铝、氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应”，使学生能够基于实验事实和已有的元素化合物知识形成“位—构—性”的学科大观念。

（二）复习课的教学建议

由于新版教科书把“铝及其重要化合物”的有关内容穿插在“研究物质的实验方法”“元素周期律”“金属材料的性能及应用”“金属的冶炼方法”等单元，导致学生从整体上对“铝及其重要化合物”内容的认识不强，知识的结构化水平不高。而结构化的知识利于学生理解与掌握、记忆与联想、迁移与应用，是学生形成化学学科观念、化学学科思维能力和发展认知能力的基础，是形成和发展化学学科核心素养的重要载体[8]。因此，在进行复习教学时要特别注重“铝及其重要化合物”知识的结构化设计。

例如，在高一下学期期末，可以尝试让学生设计“以氯化铝或明矾为原料制备金属铝”的工艺流程，并写出相应的化学方程式和离子方程式（若有）。在高三化学一轮复习时对“铝及其重要化合物”进行单元复习教学设计，引导学生建构铝单质、铝盐、氧化铝、氢氧化铝、偏铝酸钠之间相互转化的知识网络，融合离子反应、氧化还原反应、沉淀溶解平衡、盐类水解等核心概念与原理进行基于问题解决的教学实践;可以就议题“实验室如何制备氢氧化铝”进行讨论并进行实验探究活动;还可以结合当下的垃圾分类与资源回收利用的社会热点，开展基于“利用废弃铝制易拉罐（含少量的Mg、Fe）提取铝”“利用废铝（含少量Fe、Cu）制备明矾、绿矾、胆矾”等探究活动[9]。通过以上学习活动，引导学生认识到铝、氧化铝、氢氧化铝的两性，以及它们与其他常见金属单质、金属氧化物与氢氧化物的性质的最大不同就是两性;通过明矾、绿矾、胆矾的制备，帮助学生理解和巩固利用物质性质的差异进行物质的分离和提纯的方法，学习综合考虑反应原料、反应条件、生产成本、环境保护等因素选择适切的物质制备的路线。

总之，铝及其重要化合物的性质、应用及制备是无机物主题的不可或缺的学科知识，铝、氧化铝、氢氧化铝的两性，是学生对于物质性质及变化认识的有益补充;铝及其重要化合物间的相互转化这部分知识既是理解和巩固离子反应等核心概念的重要载体，也是帮助学生建立“位—构—性”三位一体的认知模型的重要载体。苏教版新旧版本教科书对该部分内容的编排有质的不同，教师应该在新版课程标准和高考评价体系的指引下增进对该部分内容的学科理解，深刻领会教科书的编写意图，在发展学生学科核心素养的课程目标要求下，实现由“知识教学”到“能力教学”再到“素养教学”的教学方式的进阶转变。

虽然新版课程标准删减了有关内容，弱化了学业要求，但是对“铝及其重要化合物”内容的考查连续出现在高考全国卷化学真题中。例如，2018年高考全国卷Ⅰ理综化学试题第1题、2019年高考全国卷Ⅰ理综化学试题第8题、2020年高考全国卷Ⅲ理综化学试题第9题、2020年高考江苏卷化学试题第3题、2020年高考山东卷化学试题第9题和第16题、2020年高考浙江卷化学试题第28题等。由此可见，对于“铝及其重要化合物”的教学依然要引起各位同行的重视。

[参 考 文 献]

[1]王祖浩，吴星.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）[M].5版.南京：江苏教育出版社，2009：64-68.

[2]王祖浩，吴星.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）[M].6版.南京：江苏教育出版社，2014：64-69.

[3]王祖浩.普通高中教科书：化学（必修 第一册）[M].南京：江苏教育出版社，2020：35-36，118-119.

[4]王祖浩.普通高中教科书：化学（必修 第二冊）[M].南京：江苏教育出版社，2020：97-98.

[5]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：11-12.

[6]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：18-20.

[7]刘思朋.新版高中化学教科书中“铝及其化合物”内容的沿袭与发展[J].化学教育（中英文），2020（21）：110-110.

[8]房喻，徐端钧.普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2019：245.

[9]欧阳志斌.以高中化学校本课程促进学生知识结构化的策略与思考[J].新课程评论，2021（6）：79-84.

（责任编辑：赵晓梅）

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