不同版本初中教材中化学方程式的编写特点及教学策略_化学方程式论文

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      化学作为一门在分子、原子水平上研究物质变化及其应用的基础自然科学，从宏观层面上研究物质的性质和变化，微观层面上揭示物质的构成和反应机制。2011年版课标在“身边的物质”、“物质的构成奥秘”、“物质的化学变化”三个主题体现了学生认识物质世界的脉络——物质—微粒—化学变化，从物质的存在、物理性质、化学性质初步认识物质，从原子、分子的视角看待物质的微观构成。

      化学方程式作为一种重要的化学用语，以符号的形式科学、简明地表达物质间的变化规律，成为联结宏观与微观的桥梁[1]，与化学原理概念、化合物特点、计算类问题的教学有着密切的关系。化学方程式的书写和计算被认为是初中化学教学的重点和难点，在学科研究交流、化学语言学习、情感态度价值观方面都具有重要的功能和价值。

      

      教学中更多地强调对具体技能的操作训练，在一定程度上确实提高了学生的学习成效，但经常会落入配平、条件等具体知识中。由于化学方程式具有一定的抽象性和规则性，学生使用起来往往会出现很多困难，单纯让学生背诵和记忆化学方程式，只能使学生厌恶化学学习[2]。因此，在教学实践中应突出化学方程式书写的认识功能和价值（即教学功能和价值，侧重点在于学生的角度），深入思考影响学生学习障碍背后的深层原因，选取相应的教学案例和素材，设计有针对性的活动和策略，促进学生对化学变化的整体认识发展。

      一、分析化学方程式的教学功能和价值，促进观念建构

      在“物质的化学变化”这一主题中，应用微粒的观点理解化学变化的特征和规律。教学中应关注对化学方程式的理解、化学观念的建构和使用技能的形成，让化学方程式这部分内容系统化、规范化，体现出学生对化学变化认识的阶段性和层级性，使学生的化学知识储备、化学运用能力都得到质的发展，从而加深学生对化学变化本质特征和化学反应规律的认识，包括化学反应类型、物质和微粒的定量关系以及化学反应的微观解释（见下页表1）。

      从微粒变化的角度分析化学变化过程，不仅要明确反应前后微粒不变的关系，还要把宏观物质间的反应落实到微观粒子上，实现宏微结合，让学生从宏观、微观两个世界来看待化学反应。让学生认识到化学反应条件的作用以及微粒间定量关系对于生产生活的意义及对今后研究化学反应规律的价值，培养学生用化学变化的观点解决问题的能力。

      二、不同版本教材内容呈现方式的对比分析

      《纽约时报》2012年2月的一篇专栏文章中称：“大数据”时代已经降临，在商业、经济及其他领域中，决策将日益基于数据和分析而做出，而并非基于经验和直觉[3]。因此，中学化学教学应努力提升学生的科学素养，培养学生收集、整理、分析数据的能力，以适应“大数据”时代的要求。

      质量守恒定律是对大量化学反应事实的一种归纳，是化学反应内在的一种必然规律的体现。对于一个完全反应来说，化学体系内部的化学运动——原子的重新组合，体系中各物质构成的原子或组成元素相互对应，从总量守恒的方面对化学反应进行了描述，揭示了化学反应中蕴含的哲学内涵是“物质不灭”[4]。基于课标（2011年版）的2012年版人教[5]、沪教[6]、鲁教[7]、科粤[8]版教材，通过不同的方式对该内容加以建构（见下页表2）。

      

      

      4种版本的教材，虽然在内容编排和呈现方式上表现出不同特点，但都紧紧围绕课程标准，在知识的深度上没有过高要求。基于质量守恒定律和化学反应的微观解释，从化学方程式的意义、书写原则、配平关系等具体内容出发，突出学生已有的生活经验和认知基础，建构化学方程式的相关知识，以帮助学生形成基本的化学观念、促进学生对化学方程式的更全面认识。上海试用版教材[9]在2.3化学变化中的质量守恒一节中，根据常见元素和原子团的化合价书写化合物化学式；运用物质的量表示分子、原子的数目；通过【请你先说】水通电生成氢气和氧气的微观示意图的意义，【课堂实验】、【思考与讨论】、【探究与实验】得出质量守恒定律；再由【请你先说】、【思考与练习】得出化学方程式能表示反应中的反应物、生成物及之间量（质量和物质的量）的关系。同时，教材为教师的教学和学有余力的学生进一步学习留下空间。因此，教师在教学中不必拘泥于某一版本的教材，可结合学生的认知基础和学习需求，选择适当的教学方法。

      三、化学方程式的教学策略

      课标倡导基于观念的教学，重视认识事物的思路和解决问题的方法，关注知识间的内在联系。因此，教师应帮助学生建立起认识化学反应的一般思路，引导学生从多个角度认识化学反应的特征和价值，帮助学生全面理解化学反应，进而深刻理解化学方程式的含义，把化学方程式与学科主干知识密切联系起来，形成完整的知识结构，以促进学生物质变化观的发展。

      1.突出对化学用语的理解

      国内外学者分别从“三重表征”和“反应过程”的角度研究了学生对化学方程式意义的理解。因此，我们应站在化学课程内容的整体视角下，基于学生认识发展的脉络，审视化学方程式书写的教学功能和价值，帮助学生理解化学方程式的多重含义，如明确化学式、各种数字及箭头的含义，理解化学反应过程中微粒的重新组合方式，考察化学变化的定量关系等[10]。

      笔者利用人教版教材中的微观示意图向学生说明化学方程式的配平及原理，使学生认识到新物质生成的本质是化学反应中原子之间的重新组合：右边的氧原子数少于左边的，这时为使式子两边每一种元素原子的总数相等，就需要配平，即在式子两边的化学式前面配上适当的化学计量数。在

前配上2，在

前配上2，式子两边的H原子、O原子数目就相等了，即化学方程式配平了。使学生明确化学计量数客观、真实地反映了反应物之间进行的化学变化，以及反应物和生成物之间的定量关系，各种反应物和生成物之间严格遵循一定的质量比。有效地克服了将化学方程式的书写视为像代数式那样可以移项的、化学反应就是物质之间的加和的错误认识。

      2.突出对化学反应影响因素的理解

      除了让学生明确化学反应中的反应物和生成物之间存在着一种因果关系、对应关系，还应使学生明确没有条件化学反应不一定能发生，反应条件不同所产生的物质也会大相径庭。如：同样是二氧化碳和水反应，绿色植物在阳光和叶绿素作用下发生的光合作用：

      

      有些可能发生的反应在某种条件下不一定会发生，发生反应的现象也不一定相同，化学反应的发生不仅与反应物的类别、性质有关，还受反应物的浓度等反应条件的影响[11]。如：铁丝在氧气中点燃与氧气剧烈燃烧则生成四氧化三铁，而在空气中氧气的浓度不够大，铁丝不能在空气中被点燃，而在潮湿的空气中，不纯的铁能与氧气作用而被锈蚀，得到主要成分是氧化铁的铁锈。

      3.突出对化学计算的理解

      2013年诺贝尔化学奖被授予了Matin Karplus、Michael Levitt和Arieh Warshel三位美国化学家，以表彰他们将经典力学模拟方法与最新发展的量子物理计算方法结合，在发展复杂化学体系多尺度模型方面所做出的杰出贡献。可以说，理论和计算已经成为辅助化学家们探索世界的重要工具，也成为指引科学家探索未知世界的新罗盘[12]。

      中学生学习化学计算，是从量的角度丰富和完善对物质的组成、性质和变化规律的认识。化学计算的本质是对化学问题的数学处理过程。传统化学课程中将“化学计算”作为一项基本技能，注重程式化教学，学生过分依赖机械训练、反复练习，并没有真正习得计算能力。教学中应避免以点带面、以偏概全的科学性错误，防止出现“用28克氮气和6克氢气反应可以得到34克氨”等不符合事实的论述。

      基于对化学计算本质的理解，在化学计算教学中教师应创设真实的应用情境，凸显化学学科思维，并精心设计样例学习[13]。加深学生对化学概念和原理的理解，使他们进一步掌握物质的性质及其变化规律，培养他们分析问题和解决问题的能力[14]，尤其是解决探究的、实验的以及联系生产、生活和科技的新情境问题的能力。

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