以分类观为核心构建元素化合物知识体系，本文主要内容关键词为：化合物论文,元素论文,体系论文,为核心论文,知识论文，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。
一、分类观的内涵
分类观是中学化学核心观念之一，山东师范大学毕华林教授及其研究团队对其内容构成做过不同程度的阐述。本文在此基础上，结合元素化合物知识的教学需要，进一步强调分类标准的意义和化学反应的分类，对分类观的内涵进行阐述如下：分类标准是分类的核心和依据，根据不同的分类标准可对物质及其变化进行不同类型、不同层次的分类，同类物质具有相似的性质，可以发生相似的化学变化。
如，根据物质的连续和不连续形式，可将化学物质分为连续的宏观形态的物质和不连续的微观形态的物质；根据物质的组成特点，可将宏观形态的物质分为单质、化合物，酸、碱、盐等；根据分散质微粒直径的大小可将混合物分为溶液、浊液（悬浊液、乳浊液）和胶体；根据化合物在水溶液或熔化状态下能否导电可分为电解质和非电解质等。同样，根据反应物与生成物的种类和组成，可将化学变化分为化合反应、分解反应、复分解反应等；根据反应中是否有化合价的变化，可将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应；根据是否有离子参加反应，可分为离子反应和非离子反应等。
元素周期表实际上是根据元素的原子结构进行分类的结果，元素周期律反应的就是元素分类后性质的变化规律，因此元素周期表和元素周期律既是分类的结果，同时又是指导人们对化学物质进行科学分类的基本工具。
二、以分类观为核心构建元素化合物知识体系的必要性
1.元素化合物知识的学习特点需要理论指导
元素化合物知识属于事实性知识，其特点是内容庞杂，易学难记，通常学生在学习过程中表现为“一听就会，一用就乱，一考就忘”。广州的实践证明，事实性知识的学习必须用好两个工具，一是以化学基本理论作为主线贯穿知识体系，二是尽量提供实验事实加深感性认识。
过去指导学生学习元素化合物知识的基本理论主要是元素周期表和元素周期律，但在新课程教学体系中，元素化合物知识主要集中在必修1的第三章和第四章，而元素周期表和元素周期律知识编排在必修2模块，因此，元素周期表和元素周期律对元素化合物知识学习的指导作用大大减弱，这就迫使我们必须寻找新的理论指导，否则教学将陷于无序状态，这也是为什么新课程实施初期，教师感到必修课程难教的主要原因。
2.新课程教材编排体系要求以分类观为元素化合物知识的理论指导
实际上元素周期表和元素周期律的本质还是分类，分类的思想和方法才是其核心，因此当我们不能用其作为理论指导之后，分类的思想和方法不能放弃。根据学生的现有知识基础和教材编排特点，以物质的组成和性质进行分类研究的方法成为主要的理论指导，物质类别之间的反应规律成为贯穿元素化合物知识的主线。因此物质类别之间的反应、氧化还原反应、离子反应等理论成为学生学习元素化合物知识的主要工具。
基于上述认识，新课程人教版必修1和必修2教材中与元素化合物知识有关的各章节的功能和教学要求就完全不同于以往，以下是具体分析。
(1)必修1第一章“从实验学化学”。
功能：为学习元素化合物知识提供实验技能与方法（包括定性与定量）。
教学要求：了解有关实验方法的基本功能和作用，不必在操作细节上过高要求，因为部分操作将在后续学习中继续训练。
(2)必修2第二章“化学物质及其变化”。
功能：为学习元素化合物知识提供理论指导。
教学要求：初步建立分类的思想与方法，知道同类物质性质相似，能够根据初中知识初步了解酸、碱、盐、氧化物、单质等的通性；能够从化学反应分类的角度了解氧化还原反应和离子反应。
(3)必修1第三章“金属及其化合物”和必修1第四章“非金属及其化合物”。
功能：①金属及其化合物：获得关于常见金属及其化合物的通性与特性的知识。②非金属及其化合物：获得关于常见非金属及其化合物的通性与特性的知识。
教学要求：建立从物质类别、氧化还原反应、离子反应（或复分解反应）三个角度认识常见物质的性质；建立物质的“组成（结构）
用途”的关系。
(4)必修2第一章“物质结构 元素周期律”。
功能：将所学元素化合物知识进一步归纳分类，形成元素性质变化的普遍规律，是元素化合物知识的进一步升华。
教学要求：能够从一种物质的核心元素在元素周期表中的位置（或某元素的原子结构），推测其相关化学性质。
综上分析可知，元素化合物知识的学习特点需要分类观作为指导，而且教材编排的逻辑顺序也符合用分类观构建元素化合物知识体系。
3.以分类观为核心构建元素化合物知识体系符合新课程高考（广东卷）要求
新课程中元素化合物知识的考查要求和方式都发生了很大变化。从考查要求来看，在广东省2010年考试说明中是这样描述的：“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用。”“通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其（氯、氮、硫、硅）在生产中的应用和对生态环境的影响”。要求从物质分类的角度掌握金属及其化合物、非金属及其化合物性质中的共性与个性，更强调这些知识的应用和对生态环境的影响。
从考查方式上来看，2007年～2010年高考化学（广东卷）试题没有了考查知识系统性的物质转化框图题和推断题，纯粹考查对这部分知识记忆的试题几乎没有，注重考查知识在具体情境中的应用。如，要求考生书写的化学方程式都不是课本上出现过的反应，而是要求考生根据题设条件，应用物质类别之间的反应、离子反应、氧化还原反应、质量守恒定律等理论加以逻辑推理而写出反应方程式。
这样的考查要求已经超越了对具体知识点的考查，体现了对学科核心观念和能力的考查。这样的考查需要与之相适应的教学。
三、以分类观为核心构建元素化合物知识体系的教学实践
1.通过教研活动帮助教师深刻理解分类观的内涵
以分类观构建元素化合物知识体系，首先要求教师对分类观的内涵和教材编写逻辑顺序有较深刻的理解，具有把分类的思想和方法与具体教学内容有机地结合起来的意识，然后才能在教学目标的定位、教学策略的选择、教学情境的创设、教学环节的安排、教学设计的实施等环节落实分类观。
广州市每个月每个年级有一次全市教师参加的教研活动，主要内容是由各年级中心组教师逐章逐节分析教材，提出具体的教学建议。每次教研活动前，中心组都要集体备课，由当次主讲教师拿出初步意见，通过集体研究讨论，确定发言内容。2005年新课程实施以来，教研活动内容经历了从教学内容的研究到教学方式的研究。从2008年开始，高一中心组把教材分析的重点放在教学目标的研究上，强化教师的目标意识和目标设计能力，力图在课堂教学中充分体现新课程提出的三维目标。2009年以来，在前期研究的基础I-_X.开始了以构建化学基本观念为核心的教学研究。在综合研究有关文献的基础上，结合广州市已有的教学实践，我们提出化学教学由低到高的三个基本层次：第一层次是基础知识和基本技能的教学，这是教学的最基本的层次，也是教学质量的基本保证，所有教师（包括新入职教师）都必须达到；第二层次是基于学科思想和学科方法的教学，以基础知识和基本技能为载体，通过创设教学情境，让学生经历科学探究的过程，感受学科思想和学科方法；第三层次是构建化学基本观念的教学，以化学基本观念的构建和应用作为教学核心目标。如附图所示。
附图 教学层次图
如，在高一中心组的一次集体备课中，当讨论“氢氧化铁与氢氧化亚铁”的教学时，主讲教师提出可把探究重点放在“氢氧化亚铁的制备”上，让学生探究“如何控制实验条件以得到尽可能纯净的氢氧化亚铁”。刚开始中心组其他教师也认为很好，可探究的东西很多，调用的知识也很多，又可以体现实验探究的基本方法——实验条件的控制，这样的课堂一定非常活跃。但突然教师A提出：“教材中提供硫酸亚铁与氢氧化钠反应得到氢氧化亚铁这个实验的目的究竟是什么？从教材编排来看，好像并不是要学生掌握获得氢氧化亚铁的实验条件，我们是否应该还是从物质分类的角度来分析这个实验的功能呢？”教师B接过话题说：“是啊，整个高中教材中详细介绍的碱只有氢氧化亚铁、氢氧化铁和氢氧化铝，其中氢氧化铝是两性氢氧化物的代表，强调的是其特性，因此氢氧化亚铁的性质应该放在碱的性质这样一个大背景中来考虑。”“如果这样，这个实验的目的就是提供一个反应事实，说明可溶性亚铁盐与可溶性碱反应，可以生成氢氧化亚铁，这符合.碱的通性，接下来应该再通过三氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁的实验，来巩固这一反应规律。”“在落实了有关化学方程式的书写之后，应该让学生应用这一规律，比如，推测氯化钾、氯化镁、氯化铝、氯化铜分别与氢氧化钠能否反应，反应的化学方程式如何书写等，这样就形成了碱的制备的一般方法。”“对，接下来应该鼓励学生根据氢氧化亚铁和氢氧化铁的组成特点和所属类别，分析它们的化学性质，还可辅以相应实验帮助理解和记忆。氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁的性质可作为+2价铁的特性，从氧化还原反应的角度来进行分析，通性与特性相结合形成完整的知识体系。”思路一旦打开，眼前豁然开朗，清晰的主线使教学内容多而不乱。
2.将分类观的基本内涵作为教学目标的重要组成部分
教学目标的设计是整个课堂教学设计的核心，目标定位的层次不同，学生所获得的知识层次就不相同。在与元素化合物知识相关内容的教学中，如果能够将分类观的基本内涵作为教学目标的重要组成部分，有利于帮助学生形成掌握元素化合物知识的有利工具。
案例1：必修1第二章第一节“物质的分类”。本章的主题是“分类”，其基本逻辑线索是：纯净物的分类（简单分类法及其应用）→混合物的分类（分散系及其分类）→化学反应的分类（离子反应，氧化还原反应）。其中“简单分类法及其应用”部分的编排主线是：从生活经验形成“物质分类”的化学视角→在对熟悉的物质和反应进行分类的实践中感悟分类标准的意义→在新旧知识的联系中拓展“化学物质分类”的应用，体会“同一种元素的不同类物质之间的转化关系”。目标设计的层次不同，强调的重点不同，对后续元素化合物知识学习的影响也不同，具体分析见附表。
附表 “简单分类法及其应用”目标设计的不同层次及对后续学习的指导作用
基于上述分析，本节课的教学目标确定为：①初步认识物质分类的方法，知道树状分类法和交叉分类法的关系；②能根据物质的组成和性质对物质进行分类，初步建立同类物质性质相似的观念，知道酸性氧化物和碱性氧化物的概念及通性；③初步了解酸、碱、盐、氧化物之间的转化。
案例2：必修1第三章第一节第一课时“金属与非金属的反应”。本章隐去了周期和主族这条过去最熟悉的线索，将整个金属作为研究对象，按单质、氧化物、氢氧化物和盐横向分类，横向比较，了解通性，突出特性。在“金属与非金属的反应”中，主要学习了钠、铝与氧气反应，由此推广到金属与氯气、硫等具有氧化性的非金属单质反应。如果从分类的角度出发，教学目标定位在了解金属与非金属反应的一般规律，则可抓住金属的通性——还原性，充分用好金属活动性顺序，以钠、镁、铝、铁、铜为例，建立金属单质与氧气反应的相似性与递变性。由于镁、铁、铜与氧气的反应是学生的已有知识，可作为知识铺垫，从氧化还原角度分析其中的氧化剂、还原剂等，结合三种元素的金属活动性顺序，得出金属与氧气反应时，金属表现出还原性，而且金属活动性越强，越易与氧气反应。接着分析钠、铝的活动性，推测其与氧气反应的条件与现象，通过实验验证推测，形成金属与氧气反应的一般规律。教学内容和教学难度并没有增加，但教学层次却得到极大的提高，学生掌握的不是零散的事实性知识，而是有规律可循的一类物质的性质，同时也为接下来学习金属与水的反应、金属与酸的反应、铝与氢氧化钠的反应提供思路和方法。
3.在实际应用情境中，使学生自然感受物质分类的核心思想
良好的教学情境有利于激发学生学习兴趣，深刻理解教学内容。
案例3：在上述案例1中，为了突出主题，从学科角度体现物质分类的重要性，广州市第三中学何露老师没有采用教材中超市商品摆放和图书馆书籍存放的情境，而是创设了“假设要到实验室制取氢气，怎样才能快速在实验准备室中找到所需药品”为情境引入，并通过电脑投影出实验室药品储存照片，使学生回忆起初中学习的物质分类情况，强调物质分类的标准。在建立“同类物质性质相似”观点的环节，再次利用制取氢气的情境，问题变为“假如找不到锌和稀硫酸，是不是就制取不了氢气了？”由于情境真实，学生在不知不觉中就自然运用了“同类物质性质相似”的观点来解决问题，教师只是将学生意会的知识形成文字，顺利突破教学难点，其后的练习只是巩固的作用。
案例4：在学习“碳酸钠和碳酸氢钠的性质”（必修1第52页）时，为了解学生能否应用分类的思想和方法学习新物质的性质，我曾在课前间隙随机与学生有过以下一段对话：
（我先在笔记本上写出碳酸钠与碳酸氢钠的化学式。）
问：通过分析化学组成，请猜测碳酸钠与碳酸氢钠能够进行哪些反应，产物可能是什么，并说出你的理由。
生1：它们能够与酸反应生成二氧化碳，因为初中已经学过。
生2：加热时，碳酸钠可能会分解，放出二氧化碳，因为碳酸钙受热分解放出二氧化碳；碳酸氢钠会不会分解就不知道了，做个实验就知道了。
生3：碳酸钠可：以与氢氧化钙反应，生成碳酸钙白色沉淀，根据复分解反应发生的条件。碳酸氢钠可能可以，也可能不行，因为多了一个氢，不知道是否也跟碳酸钠一样，做个实验就知道了。
生4：碳酸氢钠可能可以与氢氧化钠反应，因为有氢，可以中和氢氧根。
生5：碳酸钠和碳酸氢钠都可以溶于水，因为NaCl是可溶于水的。
生6：但碳酸钙不溶于水呀，所以不能肯定它们能溶于水，还是应该做个实验来判断。
听着他们七嘴八舌地议论，我心里非常激动，这是一所层次非常低的学校，随机抽取的几位学生都能够作出如此精彩的分析，如果教师在课堂上让学生在上述分析与讨论的基础上再进行教材中的科学探究栏目教学，其效果就不仅仅是掌握碳酸钠与碳酸氢钠的性质了。
通过几年的新课程教学实践，我们认为，学生在进入高三复习时，不一定要非常清楚地记得某些具体物质的具体性质，但他们必须要知道如何去分析某物质的性质，形成分析元素化合物性质的基本思路和方法。不同层次的学生，对物质具体性质的掌握可以不一样，但分类观却是所有学生都必须掌握的。这就是高一元素化合物知识的教学目标。如，对于二氧化硫，从酸性氧化物的通性出发，知道它能与碱、碱性氧化物、水反应；从氧化还原的角度出发，知道它既具有还原性又具有氧化性，能够与氧气等具有强氧化性的物质反应生成+6价的S，又能与
等具有还原性的物质反应生成0价的S单质。这种以分类观为核心的构建元素化合物知识体系的教学，就是“授之以渔”的教学，是具有最大生长性的教学。