对中学化学的主要任务和教材改革的看法，本文主要内容关键词为：主要任务论文,看法论文,教材论文,中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在我们这个地球上，有着成千上万形形色色的物质，而且随着科学技术的发展，物质的数量仍在飞速地增长着。如何来认识这个物质世界？化学的任务是什么？什么是一般人所应具有的最基本的化学观点或观念？这应当是科学教育的重要任务之一。
物理学家是从物质（物体）的物理性质，如晶形、密度、硬度、导电性、导热性、比热容等等来认识物质世界的，为此发展了许多测量的方法，并且依据测量的结果，对物质进行整理和分类。于是便有了金属和非金属，导体、半导体和绝缘体等的区别。这也是化学工作者和人们通常用来区分物质的常用方法。
简单分类法的优缺点
分类是一种简单易行的、行之有效的科学方法。在科学工作、经济工作和日常生活中都已得到了广泛的应用，如超级市场中的商品、药房的药架、图书馆的藏书等，莫不采用分类的方法。生物学所采用的界、门、纲、目、科、属、种的7个分类单位（阶元），则更为严密。 尽管如此，人们在实践中，还是会经常遇到某些介于二者之间、归属不易确定的情况。当分类时所依据的指标较多或不易量化时，这种情况就越普遍。只有像开与关、现行习题和考题答案的对与错这样一些非此即彼的体系，才是截然可分的。在化学中也经常会遇到类似的问题，例如介于典型金属和典型非金属之间的元素、介于强酸和弱酸（或强碱和弱碱）之间的酸（或碱）、介于典型离子键和典型共价键之间的化学键等等。此外，还有像稳定与不稳定、活泼与不活泼、反应的快慢等一些和实验（或实际）条件关系极大的对化学物质和现象的描述用语，由于本身难以量化或者缺少参比时的公认标准，有的已经不能成为科学分类法的依据。对它们的理解，常常取决于当事人的经验，有时甚至达到可以意会、不可言传的程度。这种情况在中学化学教学中经常会遇到，曾经给很多教师和学生带来困惑和烦恼。解决这个问题的关键在于对分类法的利弊的了解，所以在中学化学教学和教材中，应当对此给以适当的重视。其实这种观点的建立，将有助于学生在学习具体化学知识的同时，提高对科学方法的认识。
类似的情况在中学化学教材对物理变化和化学变化的处理中，体现得更为明显。当学生对什么是物理性质了解得比较清楚之后，物理变化的正确论断应当是很容易得出的。可是区分物理变化和化学变化的关键是此处所提及的“物质”概念的内涵。化学中的物质具有非常确定而严格的定义，它以纯净物为基础，而纯净物指的是组成、结构确定的物质，和人们在日常生活中所指的物质并不完全相同，后者通常指的是有形、有质量、以及能够感觉到的物体。当我们强调水变成水蒸气没有发生化学变化时，指的是水的组成没有改变，可是对于初学者来说，如何能够接受这种说法呢？好在学生早就熟悉了水变汽和汽变水的过程，因而没有提出异议。但是这种知识迁移的基础应当认为初学者是不具备的，再加上教材和教学中所强调的物理变化中可以没有化学变化，而化学变化中通常都同时发生物理变化的“结论”，学生就更感到有如雾里看花、莫衷一是了。这个问题一直存在着，当学生初次接触化学时，就要求他们用一个所不熟悉的概念来分辨化学变化和物理变化，不是要求太高，而是一种不合理的要求。它之所以在化学教学中没有引起太多的问题，和它在后续课程中已不再做要求有关，但毕竟这是个在新教材编写时应当考虑的问题。
应当强调的是，不能因此而贬低学习和应用分类法的意义，它仍然是一种科学的方法。把复杂的事物通过分类构成一个有序的信息体系，将有利于学生的认知过程，它在其他学科和日常生活中的应用仍然十分广泛。对科学方法适用度的了解，可以帮助人们走出上述的认识误区，免去许多无谓的争论。由此可见，科学素质比科学方法更具有基础性。
化学中的“物质”和化学的视角
化学家在识别物质时，固然也重视其物理性质，因为它们比较直观，而且经常是可以测量，即可以量化的。但化学独特的视角是从物质的化学组成来认识物质并将其分类、归纳。二者的视角不同，所涉及的层次也不同。2种识别方法的同时应用，可以使认识比较全面， 但是对于初学者来说，却容易引起渴淆。这种情况在初等化学教材和教学中是一个比较普遍的问题。
在认识和探究物质世界时，化学的这种视角的形成和古代炼金术和炼丹术的实践有关。人们习惯于把物质所表现出来的性质和它的内涵（组成）联系在一起。尽管当时的思路可能和实际相违背，但是积累了许多有用的知识、常识和经验。这种思维方法至今在一般人中，特别是“科学警惕性”不高的人群中仍然时有表现。亦即不是本质决定了现象；而是现象代表了本质。例如气功之所以有如此大的影响，其中就有这方面的原因。因为现象可以是事物本质的反映，但未必是事物本质的最真实的、最恰如其分的反映。另一方面，中外古代的哲学思想中的还原论对自然科学的影响一直很普遍。哲学家总是企图把复杂的物质世界还原成一些简单的、为数不多的“元素”，西方的四元素论和中国的阴阳五行论，是其中的精华。把复杂的事物通过分析、分解和综合，还原成为构成它们的基本组元的方法，至今仍然是最常用的科学方法之一。这种方法比简单分类法要深入一些，不仅考虑“分”，而且考虑“合”。既考虑协同，即相辅相成；也考虑相互抵触、相互抵消。例如学生的教育和培养，不论素质也好、能力也好、知识也好，是一个十分复杂的认知系统，把它分解成为课程，课程再分解成为教学环节等等的做法，从方法论来看，和古代哲学家们所做的，并没有什么本质上的差别。所以，和简单分类法相比，它们在科学方法或基本素质方面，层次要高一些。
古代哲学发展的认识论和相应的方法论，加上炼金术与炼丹术的实践，形成了化学这个学科独特的视角。值得我们在编写和使用教材时考虑，因为这是化学入门的钥匙。
重视物质的化学组成是化学观念的基础
由于注重对物质的组成进行探究，分析和合成（开始是为了找出主要组分和检验某个理论或概念）就成为化学的主要工作内容，也就成了化学是一门实验性科学的最好注解。在这些活动中，由于利用了物理学所提供的各种量测工具和技术，很快就实现了定量化的要求。尽管量测的精度不可避免地要受到当时的测量与称量技术水平的限制，但是毕竟是量化了。从定性到定量是一次飞跃，无论在技术上、认识上都是一次飞跃。于是在完全没有原子、分子概念之前，就有了定比定律和倍比定律、气体体积简比定律。值得注意的是，倍比定律和气体体积简比定律都属于“不找零”的定律。这意味着在提出这些定律时人们已经有了朦胧同时又很具体的“原子”和“分子”的初步“信念”。物质世界对此给了很多启示，中国古代的“子”和世界各国各自发展的钱币体系，应当认为也与这方面的启示有关。只有道尔顿才敢于正式提出原子假说，这是一个值得回顾的重要历史事实。
化学学科中过分重视实验事实的积累和归纳，过分重视适用于有限相关事件的经验规律的作用，因而不重视在更深层的基础上提出普遍适用性更高的理论的问题，在化学发展之初就已经存在，而且一直延伸到现在。这个问题应当归于化学学科的不够成熟，不能责怪那些在实验室里日以继夜地工作的化学家们。但是在考虑21世纪化学学科特别是化学教育改革问题时，对于这个问题却不能也不应回避。
从“物质”的组成来了解食品、药品、纺织品和建材的特点或功能等，已经成为人们习以为常的事情，但是大多数商品所标注的组分多属于化学中的纯物质或混合物，如蛋白质、糖、淀粉、尼龙、聚酯、阿斯匹林或盐酸麻黄素等等。有一定文化水平的消费者，从有关的组分表上就可以获得对商品性质或功能的基本了解。但是除去受过专业训练的人们之外，人们通常只能做到孤立地看待各个组分的功能，一般不会考虑它们之间的比例关系，更不会深入到它们之间的相互影响。
但是化学在审视这个问题时，往往更为深入、更为基础，它不仅重视组分本身和它们之间的相互作用，而且要从元素组成的层面上来认识物质世界。由于把物质世界还原到原子分子的层次上，体现出经典还原论的特征，但是却更为基础。同时由于不再主观地对元素的数目和分子的种类加以限制，这种方法论在化学学科的发展过程中一直起着重要的作用。
元素论——化学的独特视角
元素论之于化学很像字母之于文字；也像积木块之于积木，只要把握住组字或用积木构建某个立体模型时的稳定性原则，就可以拼写出无数的单词和搭出各式各样的模型来。但是不应当过分强调这种视角或方法的功能，因元素、字母或积木块本身所能提供的信息十分有限，而它们的组合和变化却是无限的。元素组成主要反映了物质的组成，本身所能提供的关于物质性质的有关信息很少或很不充分。例如H[,2]O和H[,2]O[,2]；CO和CO[,2]，组成所提供的信息只限于元素的种类和它们的数目（即比例），却无法推断H[,2]O可以灭火而H[,2]O[,2]却可以作为氧化剂；CO[,2]可以灭火而CO却是一种燃料。只有有了化合价理论和后来的原子、分子结构理论，人们才能够摆脱朴素的元素论曾经给天才的化学家们所带来的困扰。
化学认为物质组成包括组分和元素组成2个层次， 二者对物质性质的影响并不相同。前者以功能团和根为代表，后者一般不很直接。在几种化学纯净物所配成的混合物中，人们一般会把总功能视为各组分功能的叠加，不会或不能同时考虑它们之间的相互作用（协同或相互抵触），例如不会像专家那样考虑食品或药物中各组分之间的配伍或禁忌。从中学化学来看，更不应当要求学生达到如此的水平。但是要求学生通过学习和探究后，建立起物质的组成是物质性质的基础这样的基本化学观点，却不应认为过于苛求。此处所谓的组成，首先指的是元素组成，包括元素的种类和它们之间的比例（化学式）。例如含碳量不同的烃在燃烧时产生的黑烟密度不同，如果燃烧物不含有碳，如镁和氢就不会也不可能产生由碳生成的烟炱或残炭。无机和有机酸都含有可以和碱或活泼金属起反应的氢离子等。亦即物质（化学纯净物）的性质要受到组成（首先是元素，其次是功能团和原子团或根）的影响，对于简单的化合物（或单质），组成甚至起着决定性的作用。这个概念应当是初等化学基本概念中最为基础的，只有有了这个概念，元素论才有意义。
仔细地回想一下，我们在化学教学中实际上一直在做这件事，但往往不很自觉、不很明确，没有致力于使学生真正领悟到这一点。大多是通过具体事例不断地进行“启发”。而教学、习题和实验的重点，常常以具体化学事例为主，忽略了用贴近他们的生活和他们所熟悉的实例来完成“画龙点睛”工作的必要性。科学方法和化学基本概念的逐步建立，由浅入深，由易到难，是有迹可循的。在教材中也有所考虑，但是如果不能自觉地体会它和及时地加以总结，仍然以背诵知识为主、以解题技巧为主，这对于掌握化学中最基础、最本质的概念或观念是很不利的，至少是一种事倍功半的做法。现在社会上出现的许多“如本产品不含化学物质”等奇奇怪怪的广告现象，大都与公民科学素质特别是化学素质不高有关。
物质的组成相同，其性质未必相同。就像同样的字母可以组合成不同的单词；同样的积木块，可以搭出差别很大的模型一样，于是才有了对结构知识的要求。这是初三（9 年级）化学教材与教学的要点和着力点。在继续深化元素论的概念的同时，新教材、实验和探究应当围绕这个基本点来设计，并且不断深入。但是在初三年级，对于结构理论和复杂结构不应当有过高的要求。在教材中可以有所涉及，这是为了引发学生进一步学习和探究的兴趣，不能作为教学的基本要求。
物质的“静态”和“动态”
到此为止，我们眼中的物质仍然是处于“静态”的，至少在心目中、在观念中是处于“静态”的，亦即是经久不变的。其实，“静态”更多地是一种惯性而不是“惰性”，也并不意味着体系处于能量最低的状态。物质的静态可以是一种储有能量甚至很高能量的状态（如炸药、雷汞、ATP、脂肪、蛋白质等等）， 当然也可以是本身能量已相当低甚至极低的体系（如H[,2]O、CO、Fe[,2]O[,3]、N[,2]、Au、Pt、SiO[,2]、稀有气体等等）。静态的存在是地球上万物得以存在、生命得以维持、延续和繁衍的前提和基本条件，也是初等化学主要的研究对象，以及在教学过程中形成化学基本观念的基础。
相对于化学变化，即物质的“动态”来说，“静态”是它的开始，另一个“静态”则是它的终结。通过对始、终2个静态的了解， 构成了化学中最重要也最引人入胜的一个领域——化学反应。化学反应是从处于静态的某个物质过渡到另一个（或几个）物质的静态的过程、方法和技巧的集合。是最具有创造性和趣味性的一个领域，只要看到孩子们在玩积木和变形金刚时的孜孜不倦和全身心地投入的情景，就可以体会到这是我们在教学改革中（包括教材、教学和实验）应当着力加以改进的一个内容。现在学生之所以没有兴趣，和他们对于物质的静态没有认识，没有实体感不无关系。
因此初等化学在讨论化学反应时，其要点不应首先放在对反应的分类上（这种唯象的分类，并不真正体现出对具体的反应物或生成物的了解，在反应规律上也体现不出有价值的启示，更不值得作为探究的重点），而应当着重于了解物质世界中存在着“自发的”和“人为的”化学变化。化学变化的研究和应用，推动了合成化学、分析技术和理论方法的发展。它生动地描绘出近200年来化学发展的轨迹。在初等化学中， 有探究目标和价值的、或密切联系生活实际的实验和活动，应当成为新教材和教学改革的着力点。
值得我们反思的是，我们一方面强调实践是第一性的，感性知识是理性知识的基础；可是在教材和教学中，却经常出现过早地用理性化的结论来统率本来就不多的感性知识的自相矛盾的做法。化学反应分类的过早引入并列为基本要求，是其中最为突出的一例。
在初等化学中，应当给学生这样的一种印象或概念，即看来不变的物质实际都是可变的，问题在于如何找到促使或引发这种变化的条件或方法。反之，则可以保持稳定而经久不变。一动一静，涵盖了物质世界的万千事物和它们的“生死存亡”等过程。例如，巍峨的高山一直在经历着岁月和大气的侵蚀（如风化），在地质和地理学家的眼里，它是地球生命过程的最忠实的记载。可是另一方面，即使是最敏感的烈性炸药，只要符合存放的条件，也应当是安全的，甚至可以认为是经久不变的（有意思的是，如果没有引爆剂，很多炸药甚至包括原子弹在发生爆炸时都有一个要满足临界体积的前提条件）。有一种叫做叠氮酸铅的化合物，苍蝇爬行时蝇脚和它之间因摩擦而产生的振动和热量，就可以使之发生爆炸，但是仍然可以存放。水应当认为是稳定的，但是用钾或钠就可以使它活泼起来。这些事例表明，物质的易变和不易变（化学中常用活泼和不活泼来描述物质的这种“性质”），是由所处的环境或条件所决定的。而要想使物质发生变化，特别是发生我们所期待的变化，通常要满足一定的条件。这正是化学学科中最重要的科学探究内容，它涵盖了生命过程、材料研制和环境科学等中的许多与化学有关的问题。这里的一动一静，不仅妙趣横生，而且能够体现出智慧和技巧的最完美的结合，因而具有很强的挑战性。从而也有力地说明了化学是一门极富科学魅力的学科，应当受到学生的喜爱。
化学计量关系和浓度的重要意义
当物质的动态变化涉及到2种或2种以上的物质（化学中的纯净物或分子）时，它们之间的化学计量关系就成为一个重要的、对反应能够产生影响的因素。例如有些可燃物的燃烧产物（如CO[,2]、H[,2]O、N[,2]等）却是常用的灭火剂，本身就是一件有趣的事情。爆炸混合物发生爆炸时要求它和氧的体积比率在某个临界范围内；可逆反应的产物比率或产率可以由加料比或不断增减某种反应物或产物的办法来调整等，都体现出化学计量比（有时表现为其中一种或几种反应物的浓度）在化学中的意义。这不仅仅是为了化学计算，更不应当用一些没有价值或实际意义的计算题来代替对化学计量关系的了解。
化学反应中反应物之间的化学计量关系，在固、液和气相时都可以和浓度相关，表现为反应过程中现象的差异。如铁在空气和纯氧或富氧中，不仅反应的剧烈程度不同，反应产物也可以有所不同；不同浓度的硝酸或硫酸和活泼金属间的反应，更是大家所熟悉的例子。这是高中化学教学中应当强化的一个基本观念，绝非做几道含有浓度的计算题所能解决的。夸张一点地说，不懂得浓度在化学过程中的作用（其他条件如压强、温度、催化剂等一方面比较直观；另一方面，除个别反应外，在初等化学中并没有很具体的要求），就等于不懂得化学。摩尔概念的提出，实际上有利于强化浓度的概念，只是在过去的教材和教学中，注意得不很够而已。需要提醒的是，仅仅想到浓度，却忽略了物质的组成（结构）和上面讲过的对于静态和动态的了解，也等于不懂得化学。
编写新教材时的着力点
在新教材中，仍然可以讲述过去大家所熟悉的那些元素和化学反应，可以选用已经证明为行之有效的化学计算。但是不应当忘记什么是化学的基本，以及怎样才能使学生真正懂得具体化学知识所承载的基本化学观点或观念，而不应当停留在100年甚至200年前的思维方式和认识水平上。只有在这方面有所体现、有所创新，才能算得上真正做到了推陈出新和符合化学的现代水平。因此，新教材不同于旧教材的主要之处，应当表现为对化学学科和教学改革现状及要点认识的全面性和科学性。
在编写新教材、设计新实验、编制新习题，以及安排学生的探究活动时，都应当围绕着上面阐述过的原则来进行。按照学生的学段，有计划分层次地进行。所选的材料，有的可以以提高学习兴趣为主、有的则可以以引发学生的联想为主，还有的可以以展示科学技术的重要性为主。但是作为初等化学课程，不能喧宾夺主，不能离开或忘记中学化学教学的目标和任务。
学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。背诵或记忆某些化学知识，如三酸两碱、铁铜铝的性质，水、甲烷、乙醇的化学式或结构式，当然是有价值的，但是更重要的价值在于它们是化学观念及某些基本观念的载体。对于初等化学来说，化学知识，包括一贯被认为是重要化学常识的一些内容，可以不求完备（原来也很不完备），不追求专业化，因为对于大多数学生来说，它们仅属于常识的范畴，不是素质或素养的主要部分。考试结束或中学毕业后，甚至大学毕业后，对这些事实材料的记忆逐渐淡化甚至忘却，都应当认为是合理的、正常的。不应当有不切实际的要求（有时甚至是一种苛求）。我们过去所学过的物理、数学、地理、生物中的许多事实材料和众多的公式、定理，经过岁月的磨蚀，不是也都渐渐地淡忘了吗？对于普通人来说，这种现实几乎可以认为是一种不可抗拒的客观规律。可是它们给我们所留下的许多观念，观察、分析和处理事件的视角和方法，对我们的生活和工作却一直起着重要的作用，体现出一个人的基本素质和水平，这是已经得到普遍公认的一种看法。它从一个侧面体现了教育的价值和教育工作的重要性。
有了基本概念、基本认识，在继续学习过程中就会有一种轻车熟路的感觉，也就构成了一个人可持续发展的基础。这是教学改革和推行素质教育时所应当首先认识到并加以坚持的一个真理。我们的背景不同、经历不同，但是只要认真发掘自己在成长和发展过程中曾经面对过的种种困惑或成功，以及当时的体验，结合学生的实际，就一定可以创造性地把新教材写出特色来。
在考虑新教材时，版式新、插图新、取材新等都是重要的，但是教学目标新、理念新才是最重要的。教材编写前的构思是关键的一步，有了合理的构思，结合多年教学工作的经验和对所涉及学段学生的了解，再进行收集和遴选素材的工作，做起来就会比较得心应手。文和图是为了体现编写者的构思用的，如果没有新的构思、新的理解，对中学化学教学的着力点不很明确，只在材料的收集和版面设计上下功夫，也许会得到不如原来的教材更受欢迎的评语。新瓶装旧酒现象的出现是因为缺乏实践的考验和磨练，反而会漏洞百出，这是常见的一种情况。最近问世的某些教材的不足，大约都与此有一定的关系，不可不引以为戒。