建立高中生化学观念的有效途径——以选修五《有机化学基础》模块为例

□ 海南省海口市灵山中学 关泰珠

一、化学观念的基本含义及内容

所谓化学基本观念是指学生通过化学学习，在深入理解化学学科本质特征的基础上所获得的对化学的总观性的认识。有机化学作为当今最活跃的化学研究领域之一，与人类的生存、生活、生产密切相关。在有机化学教育中加强化学观念的渗透，不仅能突显有机化学的规律性，也能使零散的化学知识系统化和结构化，对提高学生的科学素养、促进学生全面发展具有重要的意义。笔者结合《有机化学基础》模块内容以及王磊教授等人对化学观念发展层次的研究，认为在有机化学教学中应该培养学生以下的化学观念：

1.物质元素观。物质是由元素组成的，有限的元素之间的相互组合构成了纷繁复杂的物质世界。仅由碳元素和氢元素组成的化合物就超过了几百万种，形成了极其庞大的含碳元素的化合物“家族”。物质组成的元素相同，其性质未必相同，结构是影响物质性质的另一重要因素。

2.微粒作用观。物质的变化是微粒间相互作用的结果。不同微粒之间的相互作用是不同的，有强弱之分。具体表现为化学键、氢键和分子间作用力，它们对物质性质的影响是不同的。有机物分子中基团间存在的相互影响，也影响了它们在化学性质上的不同，这是在学生已有观念的基础上对微粒观的进一步深化。

3.物质结构观。结构决定性质，性质体现结构。这一观念是有机化学教学中的核心观念。在学生已有元素观和微粒观的基础上，了解物质的结构与性质的关系，有助于我们理解物质变化的本质，预测有机物的性质。如烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃由于组成上结构的不同，而导致性质上的差异，同时碳原子成键方式的多样性使得有机物普遍存在同分异构现象。这些都说明了结构与性质的重要性，体现了物质的结构观。

4.物质转换观。化学是一门研究物质组成、结构、性质及其变化规律的科学。物质不可能凭空消失或转化，而是按照一定的规律在一定条件下转化为其他物质。在有机合成中我们可以利用最简单的原料，根据有机物的结构特点及其发生反应的条件合成各种各样的有机物，深刻体会有机化学的价值。

5.物质分类观。分类是一种基本的思维方式和研究方法。对物质进行分类可以将物质世界的复杂性、多样性转化为规律性和条理性，有助于人们对化学研究对象做出深入的有针对性的反映。有机物种类繁多，要一一认识它们几乎不可能，我们有必要对其进行科学的分类和命名。如从组成上可将有机物分为烃及烃的衍生物；从性质上可将有机物分为饱和的和不饱和的；从结构上根据碳原子的连接方式和官能团类型可将有机物分为烃、卤代烃、醇、酚、醛、酮、醚、羧酸、酯等。

6.化学价值观。化学是一把“双刃剑”，在极大地推动社会发展的同时，也带来了一些负面影响，如环境污染，生态失衡，食品污染，水质恶化，臭氧层空洞等。化学价值观就是为了解决当前化学面临的信任危机，为化学科学的未来发展而特别提出来的。化学变化与生命息息相关，高中化学教育旨在培养学生对化学的价值与其局限性的正确认识，这也是一个现代公民必须具备的科学素养。绿色化学能够为人类社会的可持续发展提供必要的保障。

二、化学教学中培养化学基本观念的策略

1.在知识的不断发展中促进观念建构。化学观念的培养是一项长期的、综合性的教学任务，贯穿于化学教学的全过程，根据学生的知识水平和教学进度，确定化学观念的发展层次，使观念的培养和具体知识的学习结合起来，这样观念的层次将随着知识内容的加深发展而不断提高、完善。如在学习乙酸与乙醇酯化反应的实验时，必修中只简单从概念上介绍了酸与醇可以反应生成酯。而在选修中学习“乙酸”时，进一步从反应原理角度分析，两种物质中都有羟基，却是乙醇脱去羟基上的氢，乙酸脱去羧基上的羟基，科学家用同位素示踪法证明了此观点，突出了结构决定性质的观念。再如，学生学习了“乙烯”之后，认识了C=C键的特性，再学习其他烯烃的化学性质时，只要抓住特征原子团C=C的性质，根据结构决定性质的观念，则烯烃的氧化反应、加成反应、加聚反应即可迎刃而解。

2.通过探究活动，促进观念建构。化学观念的形成，不是通过记忆大量的化学知识，而是需要学生在探究活动中，深刻理解和掌握相关化学知识和核心概念，在对知识的理解和应用的基础上不断概括提炼而成的。新课程提倡科学探究，主要目的是向学生展现化学研究活动的历史过程。教师精心组织和开展探究活动，需要全面地了解知识的特点、教学的要求、学生的能力、情感需要与发展水平以便确定适合学生的探究课题。

（1）利用实验，促进观念建构。化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是科学探究的重要途径。化学实验能为学生形成化学基本观念提供直观、真实的感性认识材料。如课本上卤代烃的水解反应和消去反应两个实验，都采用酒精灯直接加热的方法，然而溴乙烷的沸点只有38.4℃，实验中容易造成暴沸难以控制。那么，是不是采用水浴加热更好。学生通过自己设计、操作、观察实验，经过分析、比较、概括认识到反应条件不同则发生的反应类型不同、产物不同，认识到有机化学反应条件控制的重要性及有机反应的复杂性，在学习中增强了绿色化学的意识。

（2）结合生产、生活，促进观念建构。生产、生活实际中蕴涵着丰富的化学现象和科学道理，将化学观念与生产、生活联系起来，既能让学生体会化学观念的实际意义及突出作用，又能提高学生的学习兴趣。有机化学与生产、生活紧密相关，如糖类、油脂、蛋白质对人类生命活动的影响，广泛应用的高分子材料等。在教学中，教师要善于引导学生发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行探究活动。如在烷烃的教学中，可以让学生自主查阅汽油的成分和辛烷值，了解汽油等级的划分，从而培养学生联系实际的学风，树立环境保护的责任感，促进化学情意类观念的建构。

3.加强形象思维，促进观念建构。化学观念的建构不仅需要逻辑思维，形象思维也同样重要，甚至有时候形象思维会起到逻辑思维难以起到的作用。有机化学中由于碳原子的成键特点、同分异构现象决定了有机物种类繁多。因此，有机物的分子结构的教学带有很大的抽象性。但如果能将枯燥的化学概念转变为生动形象的实物模型，这对激发学生认识有机物的结构，培养学生的物质微粒观是一个很大的突破。例如，在学习烷烃的分子结构、苯乙烯等有机物的原子共面、共线问题时，让学生亲自动手去制作、组装分子结构模型，能使他们从感性上认识分子具有不同形状和结构，从而建立起立体化学观。

4.运用化学史，促进观念建构。如苯结构的确立，19世纪，化学界中的一大难题是苯的结构，由于苯中氢原子太少，用直碳链无法解释。而卡库勒解决这一难题的灵感来自于他的一个梦，他梦见一条会跳舞的蛇咬住了自己的尾巴，从而绕成了一个环状。待卡库勒醒来之后，他通过这一现象成功解释了苯的结构，解决了一个困扰化学界几十年的问题，标志着人们对芳香族化合物的研究走向科学化，是有机化学中最重要的发现之一。但与此同时我们也要认识到，卡库勒的发现并非全是偶然，如果不是他善于独立思考，平时总是冥思苦想有关的原子、分子结构等问题，也不会梦其所思，更重要的是他善于捕捉直接形象并佐以事实依据，以严谨的科学态度抓住了结构和性质的关系才成功的。因此，在教学中运用化学史，可以提高学生的学习兴趣和积极性，让学生感受并赞赏化学，热爱化学事业，提高学生的科学素养。