元素化合物学习模型的教学初探

2017-10-09颜标峰

化学教与学 2017年10期

关键词：价态通性单质

颜标峰

元素化合物学习模型的教学初探

颜标峰

（江西师范大学附属中学江西南昌 330046）

元素化合物知识在知识分类上属于陈述性知识或事实性知识，在中学化学知识中约占比60%，繁多而杂乱的元素化学是重要的知识分化点。基于此问题，作者在微观层面上尝试建立了一些元素化学知识学习和体验的模型，并付诸于教学实际，取得了一定成效。

元素化合物；学习模型；案例

元素化合物知识是构成中学化学知识的骨架，有人将其称为“真正意义上的化学”［1］。元素化合物知识在高中阶段是重要的知识分化点，分化原因主要是元素化合物呈现的知识庞杂琐碎，需要记忆的内容较多，且容易混淆。笔者在元素化合物教学过程中发现，看似章法甚少的元素化学蕴含着丰富的物质研究范式和知识学习模型。现将一些具体模型案例分享。

一、金属单质的学习与“水氧模型”

金属是人类发展进程中一种极其重要的材料，人类的发展史就是一部金属的应用史，金属的重要性毋庸置疑。地球是一个“水球”，也是一个“氧球”，暴露在空气中的金属易被水及氧气侵蚀。为了更好地防止金属材料的侵蚀，研究金属与水、金属与氧气反应的必要性不言而喻，这也正是“水氧模型”在金属单质学习中的现实意义。

图1 水氧模型

“水氧模型”，顾名思义，就是指与水，与氧气反应的范式。人教版教材中，选取研究的代表金属单质为钠、镁、铝、铁，笔者将教材中体现这些金属单质“水氧模型”的相关内容在下表中予以呈现。

表1 一些金属单质“水氧模型”相关内容

从列表中不难看出，四种代表物无一例外地融合了“水氧模型”，当然，不同金属单质的“水氧模型”渲染程度不同。

在教材中，钠的“水氧模型”是体现得最直接的，钠与水的实验、钠与氧气的实验占据了很大篇幅；镁与水的反应出现在必修二的元素周期律一节中，镁条燃烧则以一张图片的形式予以回顾；铝与水的反应也出现在元素周期律一节中，铝箔的加热是演示实验；铁与水蒸气的反应作为探究实验出现，铁与氧气的反应初中阶段已重点研究，故高中教材内并未重现。

值得一提的是，“水氧模型”不仅体现了金属单质性质的相似，也体现了金属单质性质的递变，具有重要的学科价值。

二、金属化合物的学习与“关键化合物模型”

教材选取的金属元素承载着展现金属不同特征的教学任务。人教版教材中选取研究的金属分别是钠、铝、铁。钠作为活泼金属代表，铝作为两性金属代表，铁作为变价金属代表。钠的氧化物中存在过氧化物的事实，能很好地体现钠的活泼；偏铝酸钠的相关内容则彰显了铝的两性；铁盐和亚铁盐的相互转化，无疑是铁的变价的重要载体。

图2 关键化合物模型

表2 一些金属“关键化合物模型”相关内容

“关键化合物模型”在一定程度上聚焦了研究要点，有利于对金属化合物的特性进行系统研究。学习者在体验“关键化合物模型”时，能较好地深化对金属特征的认识，甚至可依据“关键化合物模型”预测其他金属的特征。

表3 根据“关键化合物模型”预测其他金属特征

三、非金属化合物的学习与“类价物模型”

“类价物模型”中有三个关键字需要作解释：类，基于物质分类的类别通性；价，基于氧化还原的价态通性；物，基于具体情况具体分析这一哲学思想的物质特性。

图3 类价物模型

非金属元素的价态众多，非金属化合物的类别多样，相较于更为单纯的金属化合物，非金属化合物利用“类价物模型”构建知识体系显得更有必要。人教版教材中，选取的代表非金属元素有硅、氯、硫、氮，这些核心元素对应的代表化合物有二氧化硅、次氯酸、二氧化硫、浓硫酸、氨气、硝酸，笔者将教材中体现这些物质“类价物模型”的相关内容整理如下表。