化学教学策略与案例分析：元素化合物知识

（一）元素化合物知识在化学教学中的价值

1.元素化合物知识是中学化学的重要内容

在化学教学中，元素化合物知识约占教学内容的60%，囊括了主族元素、副族元素、过渡元素及其化合物和各类有机物及其代表物。元素化合物的知识，包含物质的物理性质、化学性质等，某种物质的具体性质又包括物质的存在、制法、保存、用途、检验和反应等知识内容。在中学化学学习中，元素化合物知识几乎贯穿了整个学习的知识点，是学习化学知识的框架和基石。

2.元素化合物知识有助于学生能力的培养和情感教育

教学的核心任务是培养和提高学生的学科能力。能力不是知识的简单堆砌，而是通过一定程度的培养由学生自己构建而来的，它是学生自身在学习的条件、情景中自主内化而来的，与实践是密不可分的。在元素化合物学习中，经常进行物质的性质、制备、分离与提纯、检验、组成与结构、变化的规律等探究活动。这些探究活动对学生能力培养能起到铺垫作用。教师通常采用知识点与真实情景相结合的教学策略来讲解元素化合物知识。生产生活与元素化合物知识相关的地方有很多，教师将生活实际与知识点相结合，让学生通过真实的情景进行学习，不仅能够感受到化学的魅力，激发学生对化学学习的兴趣，还能让学生更加热爱生活，培养学生唯物主义世界观，发展学生自主获取知识的能力。因此，元素化合物知识是激发学生正面情感的好素材。

3.元素化合物知识有助于学生解决生活问题

现实生活需要每个人充分利用自身的多种能力来解决各种实际问题。教育的价值在于满足作为社会成员的个体的社会性发展的需要，赋予受教育者社会生存能力，促进个体不断地社会化。元素化合物中包含众多与科学、技术、社会、环境密切相关的内容。如学习氧化还原后，学生就能够解释某些实际现象和问题。例如，对铁生锈、苹果切开易变黄、植物光合作用等现象的解释；利用含高价元素的金属矿物制备常用的金属材料；常见化学电源的工作原理、人和动物对能量的消耗，等等。生命中的营养素、奥运会美丽的焰火晚会、生活中各类无机盐（NaCl、NaHCO3、CaCO3）等都体现了元素化合物与人类生活的密切联系。这些知识的学习，能有效地帮助学生解决生活中的一些实际问题。

（二）元素化合物知识的特点

1.元素化合物知识编排特点

元素化合物知识依照从个别到一般的顺序编排。由个别元素氯、钠、铁、铜、硫、氮到元素族的介绍，由元素的个性到元素族的共性，这是一个系统提高的过程。与此对应，化合物知识从分散学习到归类学习，显然是一个由个别到一般的认识的飞跃过程。元素化合物知识和理论知识穿插编排。理论知识的学习在一定的元素化合物知识基础上进行，同时元素化合物知识能在基础理论的指导下进行。在元素周期律介绍前，主要是掌握元素化合物性质等材料，同时突出“族”的规律性，为后面导出周期律奠定基础，重在培养学生的分析和归纳能力。而在元素周期律后，则是运用理论阐述元素与化合物的结构、性质和变化规律，重在培养学生的推理能力。

2.元素化合物知识内容特点

中学化学包含主族元素、副族元素及其化合物，这些知识具有庞杂、琐碎的特点。学生学习某一知识点时，觉得很容易理解，但是当学习的含量逐渐增加时'很容易混淆。特别是在没有学习元素周期律的情况下，学生对元素的理解是孤立的，不会整体地把握，容易给学生带来负担和挫折。化学是从原子、分子的层面研究化学物质，学生在学习元素化合物的组成、变化的同时，会不可避免地融合其微观结构和反应原理规律，即穿插了化学原理的部分内容，这就无形中要拓展学生学习的内容，加大了学生学习的难度。深入课改后加强了元素化合物与生产生活的联系，拓宽了概念原理的教学，这无形中也增加了元素化合物教学的烦琐性。因此，在教学时普遍感到元素化合物知识“繁、乱、杂、难”。

（三）元素化合物知识的教学策略

1.搭建支架教学策略

“支架”（scaffold）原是建筑行业的专业术语，又有脚手架的意思，是指在盖房时给予的暂时支持，待楼房建设好后，撤掉这种支架。根据脚手架的作用，教育工作者把它引申到教学领域中，此时的脚手架指的是当学生在学习过程中遇到困难时由教师提供一定的帮助，利用脚手架作为支撑点，为学生完成学习任务提供必要的帮助，教学过程是教师不断地为学生的学习和发展搭建支架，使得学生沿着“支架”逐步攀升的过程。

（1）工具支架。

工具支架指的是在教学过程中使用一系列的模型和多媒体等工具的支架。工具支架意在为学生提供直接的操作性和情境性的经验，以帮助学生合理有效地运用工具和资源。例如，在学习物质组成与结构时，教师可以利用球棍模型等工具支架，实现从微观到宏观的转变。

（2）问题支架。

问题支架是指在学生处于未知状态时给予其以问题为支架载体的启发或向导的支架。这类支架形式在化学教学中最为常见。在教学过程中问题多是以单个的形式出现，系统性往往不强，而当将新内容的框架转换成为问题链的形式时，学生就可以在解链的同时获得支架的攀升，从而实现意义的建构。例如，在对盐类水解过程进行搡究时，可以向学生提出如下几个问题：以乙酸钠为例，在水溶液中存在几种离子？哪些离子的结合会对水的电离平衡产生影响？如何解释乙酸钠水溶液呈碱性？学生通过这一系列问题的回答，完成了对盐类水解过程认知框架的构建。

（3）元认知支架。

元认知支架指的是在学习过程中为学生提供能够帮助其在学习中评估与反思己知什么与还要做什么的支架。这类支架可以是一种简单的提示或供学生去反思的目标或问题，用以帮助学生去反思组织知识的内在心理机制。例如，学生在学习硫及其化合物的内容时，在结课部分让学生画出他们已知的所有硫及其化合物的转化关系图，然后由教师提供详尽的转化关系图，最后让学生通过对比进行查漏补缺。

（4）信息支架。(www.xing528.com)

信息支架指的是在学生遇到瓶颈时给予陈述性的关键信息，帮助学生突破现有困境的支架。信息支架的特点在于直截了当，学生可以直接加工和利用信息获得新知。如氨基酸的学习，当使用味精饱和水溶液（谷氨酸钠盐溶液）制取谷氨酸时，学生可能一时想不出制取的方法，此时教师可以为学生提供信息：谷氨酸是一种弱酸，化学上制取弱酸的方法有哪些？学生很快就能选定强酸制取弱酸的方法，实现氨基酸的制备。

（5）实验支架。

实验支架指的是在教学过程中利用实验作为支架载体的支架。实验是化学学科的基础，利用实验支架可以在很大程度上解决和突破化学学习上的重、难点。例如，离子定向移动这一内容，将一根蘸有高锰酸钾溶液的棉线置于滤纸中间，然后对夹于滤纸两端的导电夹进行通电实验，学生可以很明显地看到有一条紫色的离子线在定向移动。

2.随机进入教学策略

随机进入教学可以被界定为学生伴随着新知识的建构，根据自己的实际情况随意通过不同渠道，不同学习方式从多个不同角度和不同问题侧面，在不同的时间多次进入同一化学教学内容，从而达到对化学专题知识全面而又深入的掌握。随机进入教学独特而又鲜明的认知性、多元性及灵活性，有利于学生自主学习能力和探究能力的培养，在这种策略下通过创设隐含不同目的、不同侧重点的问题情境，引导学生能够从事物不同方面的特征，主动构建合理完整的知识结构体系。

例如，在有关二氧化碳性质探讨的教学过程中，教师可以利用言语行为进行介绍或通过图片展示与生产生活息息相关的具体事例，如碳酸饮料、温室效应、植物光合作用、灭火器及人工降雨等方面有实际意义的事实，激发学生的学习动机和兴趣，拉近学生与化学学习的情感距离。接着从以下四个教学实验展开关于二氧化碳性质的探究学习，每一个实验都在不同的情景中进行：

实验1：将带火星的木棒插入装满CO2气体的集气瓶中，火星熄灭了直观观察得出CO2不支持燃烧的事实结论。

实验2：原本四处乱窜的苍蝇在充满CO2气体的密闭容器中逐渐停止活动，该实验以CO2气体不能供给呼吸为设计要点，逐步让学生了解CO2气体化学性质。

实验3：紫色石蕊溶液在通入CO2气体后变红，启发学生积极主动思考进一步挖掘CO2气体溶于水显酸性的化学性质。

实验4：澄清石灰水溶液在通入CO2气体后变浑浊，这个现象引起学生知识均衡，激发学生学习的兴趣，使其产生透过现象看本质的探究意识，最后使学生通过查找资料或与他人交流逐渐清晰地得到问题CO2方法。

以上四个实验从不同的方面展开关于CO2气体性质的教与学，包含了以基本知识传授为基础的教与学。由此可见，随机进入教学策略在于凭借化学基础从问题的不同侧面和角度将学生的学习从低级向高级进行引导，帮助学生形成良好的知识结构。

3.实验探究策略

验证性实验一般是模仿、重复教师演示过的实验，由于一切现象和变化都在预料之中，没有学生自由发挥的余地，激发不起学生去积极思考。在学生实验中增加一些探索性内容，让学生以研究的态度对待这些实验，这样学生就会在认真、仔细操作的同时，深入考虑与实验有关问题，让自己始终处于探索的情境中，通过创造性的思维来完成知识的学习。例如，在铁钉与CuSO4溶液置换反应实验后增加3个实验问题：①Na与CuSO4溶液反应可否置换出Cu？②Na与FeSO4溶液反应有何现象？③室温下把铁钉放入盛浓H2SO4的烧杯中一段时间后取出洗净，然后放入CuSO4溶液中有何现象？学生在铁钉和CuSO4溶液反应的思维定式下，对实验①很容易得出生成Na2SO4和Cu的结论，实际上有蓝色絮状物生成，同时有大量气体产生，却无Cu析出。对实验②学生也容易误认为与实验①的现象一样，而实验的结果却多了白色Fe（OH）2沉淀转变为红棕色Fe（OH）3沉淀的现象。实验③由于铁表面生成了一层致密的氧化物，不发生反应。实验出现的现象一次又一次否定了学生前面的回答，学生的思维会异常活跃，思维高度集中，提高学习效果。

4.类比教学策略

类比教学是一种十分有效的教学策略，它主要是要找出教学内容之间的相似之处，找到共性规律。对于元素化合物的教学采用此方法是最合适的，虽然元素化合物知识繁多，但知识间总是有千丝万缕的联系，找到相似之处对学生理解记忆具有极大的帮助。类比教学的步骤是：①找出可以联系的关键点，为类比打下基础；②展开联想，由“此”联系到“彼”；③精加工，在联想的基础上尝试类比。

5.建立坐标策略

在元素化合物教学中，很多信息都是以文字描述的形式呈现给学生的，众多零散的记忆性内容无形之中加重了学生的负担。如果将量化的数值在数轴上加以呈现，就能更加清晰明了，而且在一定程度上增加了化学知识的趣味性与艺术性。

关于同位素、同素异形体、同分异构体等概念的辨析是学生容易犯错的地方，关键原因在于部分学生未能很好地理解概念。原子核内质子数相同、中子数不同的原子互称为同位素。为了形象地体现，以质子数为横坐标、中子数为纵坐标建立直角坐标系，并将一些常见的同位素进行标注位置、结构与性质三者的相互关系是元素周期律学习的核心内容。如果以直角坐标系的形式呈现主族元素，将“最外层电子数=主族序数、电子层数=周期数”这一结论，类比到数学中利用横坐标（主族序数）和纵坐标（周期数）来确定某一点（某元素所在的位置），能更好地突破难点。

坐标除了可以应用在上述这些较为零散的知识点之外，还可以将其应用于知识的整理与总结上。以“硫和含硫化合物的相互转化”为例，重点为硫和含硫化合物的相互转化，旨在引导学生构建起硫和含硫化合物相互转化的知识网络图。因此，在该课的教学中，首先可以引导学生列举常见的含硫物质，并将这些物质按照一定的标准进行分类，学生自然会想到分类依据，可以是化合价、物质类别、状态等，然后教师可以自然地以板书的形式构建出坐标系。在后续新课的教学中逐渐地完善知识网络，最终让学生掌握“相同价态含硫物质的相互转化可以通过非氧化还原反应得以实现，不同价态含硫物质的相互转化可以通过氧化还原反应实现”，从而落实重点，突破难点。

将坐标这种最基本的数学工具应用于化学教学中，并在此基础上进行适当的拓展与创新，能有效增强教学直观性，从而服务于化学教学实践。