4] 何彩霞.化学教育,2008,29(3):6

3] 王磊等.化学教育,2005,26(1):17

2] 人民教育出版社,课程教材研究所等编.化学1(必修)教师学用书.北京:人民教育出版社,2007:21-22

1] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学1(必修)北京:人民教育出版社,2007:24

3.4 在把握宏观与微观的联系中发展认识“物质”的多种角度

“物质”、“结构”、“反应”是反映化学学科内容本体的核心概念。从物质性质的角度对物质进行分类研究,构成了化学中的重要一环,因为物质的性质决定其用途,特别是物质的性质是物质特有的表现,物质的化学性质反映了物质进行化学变化的性能,物质的化学性质也是实现物质转化的途径和方式,物质间的转化需要通过物质的化学变化来实现。要确定物质的化学性质,就需要进行化学实验,对化学实验进行观察、分析和研究,就构成了化学研究和学习的主要内容。为什么一些单质或化合物具有某些相似的性质?为什么一种单质或化合物具有某些特殊的性质?要回答这些问题,就需要从物质的组成、结构上加以分析和解释。

在本单元中,分散系和液态分散系的分类、胶体及其主要性质是学生将要学习的新知识,其中贯穿分类的思想与方法。胶体的性质表现在很多方面,教材只是从胶体与溶液区分的角度,涉及到胶体的丁达尔效应等性质。胶体知识与学生以前所学的知识有所不同,它研究的不是某种物质所特有的性质,而是物质的聚集状态所表现出来的性质。通过实验对胶体与溶液、浊液的探究,学生可以发现胶体具有丁达尔效应这个重要性质。但是,为什么胶体具有这个性质?就需要引导学生认识到物质的性质不仅与物质的结构有关,还与物质的存在状态有关。分散系中分散相粒子的大小与性质的关系,揭示了物质的尺度、结构与物质性质之间有着必然的内在联系,物质在不同尺度下存在着不同层次的结构,物质的组成、尺度与结构决定物质的性质和功能。从宏观的现象、性质,深入到微观从物质的组成、聚集状态、物质存在的尺度、结构来认识物质,体现了人们认识事物的多种角度。这不仅反映了人们认识事物的发展规律,也拓展了人们研究事物本质的视野。

微观与宏观的联系是化学学科不同于其他科学最特征的思维方式。在化学教学中,一个重要的问题就是要引导学生加深对化学学科知识本身的深入理解与体验。这需要引导学生亲身经历和观察宏观的现象和变化,然后逐步引导学生从微观粒子水上去理解和解释,通过比较、分析逐步建立对化学质及其变化的理解和认识。在化学学习中,从宏走向微观,不仅体现了认识物质及其变化的多种度,还建立起了宏观与微观这2种认识方式的本联系,这不仅有利于本单元内容的学习,还将为后化学物质及其变化的学习奠定基础。

引导学生从化学的视角认识化学物质及其类,初步形成元素观、分类观和转化观,是本单元学的核心所在。这值得深思和探索。

参 考 文 献

3.3 在新旧知识的联系中拓展“化学物质分类”的应用

关于“化学物质分类的应用”,有2个层面,一是用好教材中的“思考与交流”等栏目,引导学生利用“分类法”对所学化学物质进行分类,使所学知识系统化。如:请将下列物质O₂、Cu、H₂SO₄、Ba(OH)₂、KNO₃、CO₂分类。这道题让学生做出来并不难,但其关键是让学生有意识地运用所学的“分类法”对化学物质进行分类,从而让学生理解化学物质的分类标准。二是挖掘教材中有关内容的教学价值,引导学生运用分类方法对具体的化学物质及其转化关系进行学习。

以教材中的习题为例,用化学方程式表示下列转化关系:Ca－CaO－Ca(OH)₂－CaCO₃,C－ CO₂－H₂CO₃－Na₂CO₃。这其中的关键点:第一,含同一元素的不同物质,是按照单质氧化物酸/碱盐依次排列的;第二,含同一元素的不同物质是相互联系的,可在一定条件下相互转化;第三,利用图式的方法,可以表示不同种类物质之间的转化关系。其中,“同一种元素的不同类物质之间的转化关系”,是学生今后高中阶段认识元素化合物知识的重要方法。分析和挖掘这个习题蕴含的科学思维和方法,对教材进行有效的加工处理,可以引导学生运用分类方法对具体的化学物质及其转化关系进行学习,不仅有利于做好初高中的衔接,更为学生今后的学习提供学习思路。

3.2 在物质分类的实践中领悟“分类”方法的实质

就物质的分类而言,其关键内容有3个:一是分类的标准,二是分类的方法,三是如何运用分类的方法对化学物质进行分类。为了使学生能够运用分类法进行学习,教材列举了“交叉分类”和“树状分类”这2种常用的、具体的分类方法。看似很简单的2种方法,但老师在教学中可能会遇到一定的困难。如在一次课后,学生有这样的认识:“树状分类法使人感觉很有条例,而交叉分类法让人觉得很繁琐,有些反复的内容”。为什么学生有这样的感觉?原因可能是多方面的,一是教材及教学参考用书中对“交叉分类法”没有介绍,老师和学生只能从教材中的相关例子获得一点认识;二是教师在处理这部分内容时严格按照教材的顺序进行,先介绍“交叉分类法”,后介绍“树状分类法”,没有交代两者的区别和联系这样,什么时候该用树状分类法,又什么时候需要用交叉分类法?学生还是比较茫然。

笔者认为,对于化学物质的分类,要引导学生从化学的视角,根据一定的标准(组成、性质等)对化学物质进行分类。当按照一定的标准进行分类后,同类中的事物在某些方面具有相似性。如碳酸钠,按照树状分类的方法,它属于“盐”中的具体物质;就“盐”而言,又可以从其组成进行进一步的分类。如从其组成的阳离子看,碳酸钠属于钠盐,而从其组成的阴离子看,碳酸钠属于碳酸盐(教材中将这种方法界定为交叉分类法)。依据上述分析,笔者认为,运用树状分类方法,可以对多达千万种的化学物质和为数更多的化学反应进行分门别类地研究,使有关的知识系统化;而运用交叉分类法,可以从不同的角度对同一个物质进行多方位的研究,使有关的认识全面化。这便是两者的区别与联系。因此,先介绍树状分类方法,后介绍交叉分类法,可能更符合学生的认知规律。其实,无论采用树状分类方法还是交叉分类方法,归根结底还是对分类标准的把握。不同的分类标准体现了人们认识事物的不同角度,这需要引导学生在学习实践中去体验和把握。

3.1 在已有知识经验的基础上形成“物质的分类”的化学视角

根据课程标准“能根据物质的组成和性质对物质进行分类”的要求,笔者认为,对于化学物质的分类就是要以化学的视角,从物质的组成、性质等来看把具有相似特征的物质进行分类。这是本单元内容教学的关键之一,也是做好初高中衔接的一个有效的着力点。

学生在初中阶段初步学习过纯净物的分类以及酸、碱、盐和氧化物等知识,在这个基础上,教师就可以列举一些这方面的例子,让学生来体会一下酸(或碱、盐)类物质之间有哪些相似特征,比如HCl、H₂SO₄、HNO₃等,它们电离出来的阳离子都是H+,这就是酸的分类标准;再如金属氧化物CuO、Al₂O₃、ZnO等,都是由金属元素与氧元素化合形成的氧化物,那么这也就是金属氧化物的分类标准。这样做既让学生复习了以前学习的知识,又明确了同类物质之间的内在联系,从而认识到物质的分类方法对于研究化学有着重要的作用。接下来,教师就可以顺势地引导学生升华对“化学物质的分类”的理解,即尽管化学物质种类繁多,但并不是无章可循,通过研究物质的组成、结构、性质以及变化规律可以找出物质之间的相似特征将其进行合理分类,其中所采用的分类标准就是从化学的视角来定的。由此,以化学的视角,从物质的组成和性质对物质进分类,有利于把握物质之间的本质联系。

1.3 多角度认识化学物质

对物质分类,涉及分类的标准和分类的方法。分类的目的不一样,所采用的分类标准也就不同。

根据课程标准“能根据物质的组成和性质对物质进行分类”的要求,对于化学物质的分类,要引导学生从化学的视角,根据一定的标准(组成、性质、结构)等对化学物质进行分类。这是本单元内容教学的关键所在。按照不同“标准”对物质进行分类,体现了人们对事物认识的不同角度。本单元的价值在于要引导学生从不同角度认识化学物质,进而达到认识全面化,形成合理的、基本的物质分类观。

从上述分析来看,“物质的分类”单元,不仅仅是知识与技能单元,也是“过程与方法”单元,同时也是“情感态度与价值观”单元。

2 对“物质的分类”的本质理解是本单教学设计的核心

对“物质的分类”的本质理解,包括为什么要进行化学物质分类、如何进行化学物质分类等问题。

把大量的事物按照一定的“标准”进行分类,是一种简单易行的、行之有效的科学方法。这种方法是各个学科常用的一种研究方法和学习方法,但同的学科观察事物的角度不同,也就形成了带有科特点的分类角度和分类方法。对于数以千万计化学物质,利用分类的方法,把繁多的物质通过分构成一个有序的逻辑体系,有利于把握物质之间的本质区别和联系,进而探讨各类物质之间的转化关系,为从整体上认识化学物质及其变化提供内在线索,这也将有利于学生的认知过程。

按什么标准对物质进行分类呢?对物质进行类,站在不同的应用角度,就有不同的分类方法。日常生活中,人们通常可以根据物质的颜色、状态、气味等来识别物质,因为这些物理性质比较直观,易感知和辨别。尽管在化学中,也可以依据物理性质对物质进行分类,但这只是一种表观层次的角度化学家在研究物质时,往往注重宏观与微观相结合,把外在的性质、现象归因于物质内在的组成、结构特点。因此,化学独特的视角之一是从物质的化学组成来认识物质并将其分类、归纳^[5]。

重视物质的组成是化学观念的基础。自然界的物质都是由一定的元素组成的。在化学中,物质组成包括组分和元素组成2个层次。组分,指混合体中的各个成分。日常生活中接触的物质大多数是含有多种组分的混合物。依据物质是否由同一组分组成,可以将物质分为混合物和纯净物。一般来讲,化学中的“物质”一般是指组成、结构确定的净物。对于纯净物,按其组成元素的种类的多少,以分为单质和化合物。物质的组成是物质性质的础。纯净物的性质要受到组成元素的影响,对于简单的化合物(或单质),元素组成甚至起着决定性的作用^[5]。依据物质的组成对物质进行分类,以元素为核心认识物质,能够为研究物质的性质建立认识框架。然而,物质的组成相同,其性质未必相同,这与物质的结构有关。因此,化学独特的视角之二是依据物质的性质、结构对化合物进一步进行分类,而进行分门别类的研究。根据物质的组成、性质和结构对物质进行分类,可以把握各类物质之间的区别和联系,为今后进一步学习提供思路。

分散系是一种混合物体系。依据分散系的组成,按照分散质和分散剂所处的状态得出9种分散系。以水为分散剂的分散系,又可依据其性质,将其分为溶液、胶体和浊液,但这只是从宏观的角度来看问题。胶体是物质的一种存在形式,胶体之所以表现出丁达尔效应等性质,是因为胶体中分散质的粒径大小在1~100 nm之间。这说明,物质的性质不仅与其组成有关,还与物质的聚集状态即物质存在的尺度有关。纳米材料具有一些特殊的性质,也正是因为这个道理。按照分散质粒子的大小(物质存在的尺度)对分散系进行分类,这是区分溶液、胶体与浊液的本质所在。

学生学习本单元,从化学的视角、以化学的眼光来学习化学物质及其变化,不仅仅是有效促进科学学习方法的形成,更为重要的是化学学科观念的培养和初步形成。因此,化学单元教学设计要以化学学科观念建构为核心,这是一个根本立场的问题。

3 基于观念建构的单元教学策略

基于上述对“物质的分类”的理解,本单元以学科基本观念元素观、分类观、转化观等为指导方向,从学生思维发展、方法的学习和学科观念的建构出发,并结合具体事例和学生实际来构建本单元教学的基本策略。

1.2 学习物质分类的方法

分类是一种常见的科学方法。化学物质如何分类?为了使学生能够运用分类法进行学习,教材列举了“交叉分类”和“树状分类”这2种常用的、具体的分类方法。“物质的分类”这一单元的关键,就是如何引导学生运用分类的方法从化学的视角对物质进行分类。