建立高中生化學(xué)觀念的有效途徑
——以選修五《有機化學(xué)基礎(chǔ)》模塊為例

□ 海南省海口市靈山中學(xué) 關(guān)泰珠

一、化學(xué)觀念的基本含義及內(nèi)容

所謂化學(xué)基本觀念是指學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)，在深入理解化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征的基礎(chǔ)上所獲得的對化學(xué)的總觀性的認識。有機化學(xué)作為當(dāng)今最活躍的化學(xué)研究領(lǐng)域之一，與人類的生存、生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。在有機化學(xué)教育中加強化學(xué)觀念的滲透，不僅能突顯有機化學(xué)的規(guī)律性，也能使零散的化學(xué)知識系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、促進學(xué)生全面發(fā)展具有重要的意義。筆者結(jié)合《有機化學(xué)基礎(chǔ)》模塊內(nèi)容以及王磊教授等人對化學(xué)觀念發(fā)展層次的研究，認為在有機化學(xué)教學(xué)中應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生以下的化學(xué)觀念：

1.物質(zhì)元素觀。物質(zhì)是由元素組成的，有限的元素之間的相互組合構(gòu)成了紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界。僅由碳元素和氫元素組成的化合物就超過了幾百萬種，形成了極其龐大的含碳元素的化合物“家族”。物質(zhì)組成的元素相同，其性質(zhì)未必相同，結(jié)構(gòu)是影響物質(zhì)性質(zhì)的另一重要因素。

2.微粒作用觀。物質(zhì)的變化是微粒間相互作用的結(jié)果。不同微粒之間的相互作用是不同的，有強弱之分。具體表現(xiàn)為化學(xué)鍵、氫鍵和分子間作用力，它們對物質(zhì)性質(zhì)的影響是不同的。有機物分子中基團間存在的相互影響，也影響了它們在化學(xué)性質(zhì)上的不同，這是在學(xué)生已有觀念的基礎(chǔ)上對微粒觀的進一步深化。

3.物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)。這一觀念是有機化學(xué)教學(xué)中的核心觀念。在學(xué)生已有元素觀和微粒觀的基礎(chǔ)上，了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，有助于我們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，預(yù)測有機物的性質(zhì)。如烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴由于組成上結(jié)構(gòu)的不同，而導(dǎo)致性質(zhì)上的差異，同時碳原子成鍵方式的多樣性使得有機物普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。這些都說明了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的重要性，體現(xiàn)了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)觀。

4.物質(zhì)轉(zhuǎn)換觀?；瘜W(xué)是一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。物質(zhì)不可能憑空消失或轉(zhuǎn)化，而是按照一定的規(guī)律在一定條件下轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。在有機合成中我們可以利用最簡單的原料，根據(jù)有機物的結(jié)構(gòu)特點及其發(fā)生反應(yīng)的條件合成各種各樣的有機物，深刻體會有機化學(xué)的價值。

5.物質(zhì)分類觀。分類是一種基本的思維方式和研究方法。對物質(zhì)進行分類可以將物質(zhì)世界的復(fù)雜性、多樣性轉(zhuǎn)化為規(guī)律性和條理性，有助于人們對化學(xué)研究對象做出深入的有針對性的反映。有機物種類繁多，要一一認識它們幾乎不可能，我們有必要對其進行科學(xué)的分類和命名。如從組成上可將有機物分為烴及烴的衍生物；從性質(zhì)上可將有機物分為飽和的和不飽和的；從結(jié)構(gòu)上根據(jù)碳原子的連接方式和官能團類型可將有機物分為烴、鹵代烴、醇、酚、醛、酮、醚、羧酸、酯等。

6.化學(xué)價值觀。化學(xué)是一把“雙刃劍”，在極大地推動社會發(fā)展的同時，也帶來了一些負面影響，如環(huán)境污染，生態(tài)失衡，食品污染，水質(zhì)惡化，臭氧層空洞等?；瘜W(xué)價值觀就是為了解決當(dāng)前化學(xué)面臨的信任危機，為化學(xué)科學(xué)的未來發(fā)展而特別提出來的。化學(xué)變化與生命息息相關(guān)，高中化學(xué)教育旨在培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的價值與其局限性的正確認識，這也是一個現(xiàn)代公民必須具備的科學(xué)素養(yǎng)。綠色化學(xué)能夠為人類社會的可持續(xù)發(fā)展提供必要的保障。

二、化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)化學(xué)基本觀念的策略

1.在知識的不斷發(fā)展中促進觀念建構(gòu)?；瘜W(xué)觀念的培養(yǎng)是一項長期的、綜合性的教學(xué)任務(wù)，貫穿于化學(xué)教學(xué)的全過程，根據(jù)學(xué)生的知識水平和教學(xué)進度，確定化學(xué)觀念的發(fā)展層次，使觀念的培養(yǎng)和具體知識的學(xué)習(xí)結(jié)合起來，這樣觀念的層次將隨著知識內(nèi)容的加深發(fā)展而不斷提高、完善。如在學(xué)習(xí)乙酸與乙醇酯化反應(yīng)的實驗時，必修中只簡單從概念上介紹了酸與醇可以反應(yīng)生成酯。而在選修中學(xué)習(xí)“乙酸”時，進一步從反應(yīng)原理角度分析，兩種物質(zhì)中都有羥基，卻是乙醇脫去羥基上的氫，乙酸脫去羧基上的羥基，科學(xué)家用同位素示蹤法證明了此觀點，突出了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念。再如，學(xué)生學(xué)習(xí)了“乙烯”之后，認識了C=C鍵的特性，再學(xué)習(xí)其他烯烴的化學(xué)性質(zhì)時，只要抓住特征原子團C=C的性質(zhì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念，則烯烴的氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)即可迎刃而解。

2.通過探究活動，促進觀念建構(gòu)。化學(xué)觀念的形成，不是通過記憶大量的化學(xué)知識，而是需要學(xué)生在探究活動中，深刻理解和掌握相關(guān)化學(xué)知識和核心概念，在對知識的理解和應(yīng)用的基礎(chǔ)上不斷概括提煉而成的。新課程提倡科學(xué)探究，主要目的是向?qū)W生展現(xiàn)化學(xué)研究活動的歷史過程。教師精心組織和開展探究活動，需要全面地了解知識的特點、教學(xué)的要求、學(xué)生的能力、情感需要與發(fā)展水平以便確定適合學(xué)生的探究課題。

（1）利用實驗，促進觀念建構(gòu)?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗是科學(xué)探究的重要途徑。化學(xué)實驗?zāi)転閷W(xué)生形成化學(xué)基本觀念提供直觀、真實的感性認識材料。如課本上鹵代烴的水解反應(yīng)和消去反應(yīng)兩個實驗，都采用酒精燈直接加熱的方法，然而溴乙烷的沸點只有38.4℃，實驗中容易造成暴沸難以控制。那么，是不是采用水浴加熱更好。學(xué)生通過自己設(shè)計、操作、觀察實驗，經(jīng)過分析、比較、概括認識到反應(yīng)條件不同則發(fā)生的反應(yīng)類型不同、產(chǎn)物不同，認識到有機化學(xué)反應(yīng)條件控制的重要性及有機反應(yīng)的復(fù)雜性，在學(xué)習(xí)中增強了綠色化學(xué)的意識。

（2）結(jié)合生產(chǎn)、生活，促進觀念建構(gòu)。生產(chǎn)、生活實際中蘊涵著豐富的化學(xué)現(xiàn)象和科學(xué)道理，將化學(xué)觀念與生產(chǎn)、生活聯(lián)系起來，既能讓學(xué)生體會化學(xué)觀念的實際意義及突出作用，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。有機化學(xué)與生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)，如糖類、油脂、蛋白質(zhì)對人類生命活動的影響，廣泛應(yīng)用的高分子材料等。在教學(xué)中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和生產(chǎn)、生活中有意義的化學(xué)問題，并進行探究活動。如在烷烴的教學(xué)中，可以讓學(xué)生自主查閱汽油的成分和辛烷值，了解汽油等級的劃分，從而培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)，樹立環(huán)境保護的責(zé)任感，促進化學(xué)情意類觀念的建構(gòu)。

3.加強形象思維，促進觀念建構(gòu)?；瘜W(xué)觀念的建構(gòu)不僅需要邏輯思維，形象思維也同樣重要，甚至有時候形象思維會起到邏輯思維難以起到的作用。有機化學(xué)中由于碳原子的成鍵特點、同分異構(gòu)現(xiàn)象決定了有機物種類繁多。因此，有機物的分子結(jié)構(gòu)的教學(xué)帶有很大的抽象性。但如果能將枯燥的化學(xué)概念轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦有蜗蟮膶嵨锬Ｐ停@對激發(fā)學(xué)生認識有機物的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)微粒觀是一個很大的突破。例如，在學(xué)習(xí)烷烴的分子結(jié)構(gòu)、苯乙烯等有機物的原子共面、共線問題時，讓學(xué)生親自動手去制作、組裝分子結(jié)構(gòu)模型，能使他們從感性上認識分子具有不同形狀和結(jié)構(gòu)，從而建立起立體化學(xué)觀。

4.運用化學(xué)史，促進觀念建構(gòu)。如苯結(jié)構(gòu)的確立，19世紀(jì)，化學(xué)界中的一大難題是苯的結(jié)構(gòu)，由于苯中氫原子太少，用直碳鏈無法解釋。而卡庫勒解決這一難題的靈感來自于他的一個夢，他夢見一條會跳舞的蛇咬住了自己的尾巴，從而繞成了一個環(huán)狀。待卡庫勒醒來之后，他通過這一現(xiàn)象成功解釋了苯的結(jié)構(gòu)，解決了一個困擾化學(xué)界幾十年的問題，標(biāo)志著人們對芳香族化合物的研究走向科學(xué)化，是有機化學(xué)中最重要的發(fā)現(xiàn)之一。但與此同時我們也要認識到，卡庫勒的發(fā)現(xiàn)并非全是偶然，如果不是他善于獨立思考，平時總是冥思苦想有關(guān)的原子、分子結(jié)構(gòu)等問題，也不會夢其所思，更重要的是他善于捕捉直接形象并佐以事實依據(jù)，以嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度抓住了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系才成功的。因此，在教學(xué)中運用化學(xué)史，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，讓學(xué)生感受并贊賞化學(xué)，熱愛化學(xué)事業(yè)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。