無機化學元素化合物知識學習方法探討

江蘇海洋大學環(huán)境與化學工程學院 趙 宏 杜政華 李 娜 楊 濤

大學無機化學元素化合物知識的學習，學時有限，內容繁多，如何更好地讓學生掌握這些知識，值得探討。元素化合物知識的學習是在化學反應原理和物質結構基礎這些理論知識之后的內容，化學反應原理的內容包括氣體和溶液、熱化學、化學反應速率、化學平衡、熵和Gibbs函數(shù)、酸堿反應和配位反應、沉淀反應、氧化還原反應，物質結構基礎的內容包括原子結構、分子結構、固體結構、配合物結構。利用理論知識指導元素化合物的學習，會起到事半功倍的效果。

一、講解化學元素發(fā)現(xiàn)史，突出化學實驗學科特色

化學是一門實驗科學，化學家對化學知識的發(fā)現(xiàn)積累離不開化學實驗。歷史上氧氣的發(fā)現(xiàn)就很好地說明了實驗在化學學科中的地位。18世紀初，關于物質燃燒的現(xiàn)象，德國化學家施塔爾等人提出“燃素理論”，他們認為一切可以燃燒的物質都是由灰和“燃素”組成的，物質燃燒后剩下來的是灰，“燃素”變成光和熱消散到空氣中，燃燒后物質的質量減輕。由于“燃素理論”和生活中的眾多現(xiàn)象相吻合，這一理論便得到了大家的廣泛認可。但是，1774年，法國化學家拉瓦錫在研究燃燒現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)，磷、硫以及一些金屬燃燒后質量會增加，同時燃燒環(huán)境中的空氣的質量會減少，大量的實驗事實使他對“燃素理論”產生了質疑。同時期，英國科學家普利斯特里在用一個聚光透鏡加熱密閉在玻璃罩內的氧化汞時也得到了氧氣，他發(fā)現(xiàn)物質在這種氣體里燃燒比在空氣中更劇烈，他稱這種氣體為“脫去燃素的空氣”。拉瓦錫在了解到普利斯特里的實驗后，馬上重復了他的實驗，果真得到了一種支持燃燒的氣體，他確定這種氣體是一種新的元素。1775年4月，拉瓦錫向法國巴黎科學院報告了金屬在煅燒后質量增加的原因，同時公布了氧的發(fā)現(xiàn)。

在講解鹵素的時候，教師可以引入溴（Br）的發(fā)現(xiàn)史。溴是法國青年化學家波拉德在研究從海藻中提取碘時，偶然發(fā)現(xiàn)的一種新元素。波拉德把海藻燒成灰，用熱水浸取，向溶液里通氯氣，這樣通過置換反應就得到紫黑色的固體——碘的晶體。但是在提取后的母液底部，總沉淀著一層具有刺鼻臭味的深褐色液體，通過仔細研究他發(fā)現(xiàn)這種深褐色的液體是一種新的元素，他把自己的發(fā)現(xiàn)報告給了巴黎科學院?？茖W家根據(jù)這種液體奇臭無比的現(xiàn)象，將這種新元素稱為“溴”，在希臘文里就是“臭”的意思。

這些元素的發(fā)現(xiàn)看似是偶然的，但和化學家深厚的知識儲備、嚴謹認真的工作作風是分不開的。通過講解這些內容，一方面可以突出化學學科的實驗特色；另一方面也向學生介紹了化學家的辛勤勞動和嚴謹求實的工作態(tài)度，讓他們作為學生學習的榜樣。無機化學元素化合物知識中的實驗內容是元素化合物的性質和制備實驗，這是培養(yǎng)學生動手能力，激發(fā)學生學習興趣的良好載體?；A實驗基本是驗證性實驗，可以很好地培養(yǎng)學生的實驗操作能力、實驗觀察能力和實驗結果的處理能力，而確定實驗問題的能力和實驗方案的設計能力需要增加學生的探究性實驗內容。實驗能力是解決問題的能力在化學學科中的體現(xiàn)，是化學專業(yè)學生的專業(yè)特色，因此需要強化學生化學學科基礎的實驗操作能力，保證學生在專業(yè)上的可持續(xù)發(fā)展能力。

二、傳授多種記憶方法，增強學生的記憶能力

元素化合物知識包含單質的物理性質和化學性質、單質的制備以及它們的各種化合物，這些知識都屬于事實性知識，需要學生記憶，但是在學習過程中，學生反映這些知識易學難記，容易混淆。為了讓學生更好地學習這部分知識，教師要合理地組織知識結構，教會學生多種記憶方法，方便學生學習，減輕學生的記憶負擔。

（一）理解記憶

理解記憶是在積極思考、深入理解的基礎上記憶材料，是一種非常有效的記憶方法。理解材料內容是理解記憶的前提，這種理解不僅指看懂材料，而且包括理順材料各部分之間的邏輯關系，以及該材料和自己以前的知識經驗之間的聯(lián)系。理解記憶也是精加工記憶的方法，布魯納說過：“如果把獲得的知識聯(lián)系在一起，那多半不容易遺忘。”在生物學上，有一種關系是寄生，也就是兩種生物生活在一起，一方受益，另一方受害，后者給前者提供營養(yǎng)物質和居住場所。在學習元素化合物知識時，也可以采用類似寄生的記憶方法，也就是使自己應該記住的知識和自己熟知的其他知識產生聯(lián)系，從而加深記憶的方法。繪制元素轉化關系圖就是讓知識之間的關系組織化，讓新知識在舊知識的基礎上進行延伸。在這個過程中，對新知識的學習又加深了對原有知識的理解，兩者互相促進，幫助學生更好地掌握知識。學習過程中也可以用寄生法來繪制元素轉化關系圖，進行總結、復習、記憶元素化合物知識內容，表明元素與化合物之間相互轉化的復雜關系。下面以磷及其化合物的轉化關系圖為例。

磷及其化合物的轉化關系圖

（二）多感官協(xié)同記憶

學習過程是學生對知識的吸收過程，也是情感參與的過程，親其師，信其道。在教學過程中，教師要認真?zhèn)湔n，做好充分的準備，積極創(chuàng)設教學情境，使學生能夠參與到教學過程中。在學習的過程中，學生的學習興趣被激發(fā)，學生的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等各種感官也會被充分調動參與到學習中，這將極大地提高學生的學習效率，特別是在元素化合物的實驗教學中。以堿金屬元素鈉的性質實驗為例，用鑷子從煤油中取一小塊金屬鈉，用小刀切開，觀察斷面，有金屬光澤，然后輕輕地把黃豆粒大小的金屬鈉放入盛有水的燒杯中，可以看到鈉浮在水面上輕輕地轉動，并能夠聽到它發(fā)出“嘶嘶”的響聲，最后鈉熔成小球，著火燃燒，向燒杯中滴加酚酞試液，溶液變紅。在這一學習過程中，學生的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等各種感官充分參與，學生的記憶效果非常好。

其他的記憶方法還有整記和分記相結合的方法、歌訣記憶法、情境記憶法、故事記憶法、諧音記憶法等。學生應該掌握不同的記憶方法，對不同的知識采用合理的方法去記憶，能夠取得較好的效果。

三、合理利用生活素材，激發(fā)學生記憶興趣

知識來源于生活，化學知識在生活中的應用更是隨處可見。教師要充分挖掘生活中的化學知識，激發(fā)學生記憶興趣。例如蒸饅頭或加工糕點的時候，常用純堿或小蘇打，教師可以讓學生思考討論純堿或小蘇打的主要成分是什么，然后要求學生寫出氧化鈉與二氧化碳、水反應的化學方程式，同時使其復習堿性氧化物的有關知識。教學鐵的知識時，教師先出示生活中各種鐵的氧化物的圖片：氧化鐵是常見的鐵銹，是紅棕色粉末；氧化亞鐵是黑色粉末，不穩(wěn)定；四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體。然后，教師引導復習氧化鈉、氧化鋁的性質，從而讓學生推測鐵的氧化物的性質，說出它們的鐵的價態(tài)、氧化性，以及與鹽酸反應的情況等，使其建立類比學習的能力。

生活中的化學現(xiàn)象很多，還有常見的制造玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英，普通玻璃是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅熔化在一起得到的物質，主要成分是二氧化硅。氯化銀、溴化銀、碘化銀是光敏性物質，見光易分解，可以把它們添加到玻璃中，制成變色玻璃。麻醉劑“笑氣”是氮的一種氧化物——一氧化二氮，現(xiàn)用于外科手術和牙科手術中起麻醉和鎮(zhèn)痛作用。1772年，英國化學家普利斯特里制備了一種氣體，將其保存在實驗室中。當時其助手戴維偶然吸了幾口這種氣體后大笑起來，后來戴維對這種氣體進行研究并發(fā)現(xiàn)了這種氣體的組成，給它取名為“笑氣”。

上述學習方法主要是通過激發(fā)學生的主觀能動性，讓學生在離開父母和教師的督促下，能夠積極主動地去學習。在元素化合物知識的講解過程中，筆者通過應用講解化學元素發(fā)現(xiàn)史，突出化學實驗學科特色；傳授多種記憶方法，增強學生的記憶能力；合理利用生活素材，激發(fā)學生記憶興趣的學習策略，取得了良好的教學效果。