蔣潔

摘要：從知識類別和認知過程兩個維度，提出了解決元素化合物知識“易學難記”的兩條策略：一是利用“線索”將單一的元素化合物知識組織成整體性知識，二是將元素化合物知識由記憶提升為“理解”、“應用”甚至“分析”、“評價”更高認知層次，提高知識的遷移性。

關鍵詞：元素化合物；學習困難；教學策略

文章編號：1005—6629（2013）5—0014—04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

元素化合物知識的教學常令人感到尷尬：一方面“化學元素是化學的基礎，以元素為核心概念的合成化學、成分分析、化學修飾、化學結構以及材料改性等等，構成了化學研究的主要內容，……元素化學的重要性和發(fā)展前景更是不言而喻”。另—方面學生對元素化合物知識“易學難記”，教師常常感嘆學生記不住化學方程式；而學生說物質的性質，要用時“百度一下”即可很方便地查到，只因考試要用，無奈非得“記住”。元素化合物知識教學的價值何在？要教給學生怎樣的元素化合物知識？是我們要思考的問題。

我們通常所說的“元素化合物知識”是指某個物質的性質，屬于加涅對學習結果分類中“言語信息”類中的“事實性知識”。事實性知識學習并不難，其難點在于記憶?？梢岳谜J知心理發(fā)展起來的組織策略改進事實性知識的記憶。

另外，我們通常所說的“記住”，按布盧姆對認知過程的分類，屬于“記憶/回憶”維度?；貞泝H能得到學習的保持，而要達到學習的遷移，不僅要求學生回憶，而且要求學生理解并能夠運用所學的東西。

既然單一的事實性知識有“易學難記”的特點，而僅將知識停留在“記憶”的維度，在信息極易查找的時代意義不大。因此，以下從知識分類和認知程度兩個維度上，提出元素化合物知識“易學難記”問題的兩個解決策略。

1 利用“線索”將元素化合物知識由單一命題組織成整體性知識

奧蘇伯爾認為，事實性知識是一種非概括的命題知識。就某個物質的某種性質而言，應屬于事實性知識。單一的命題或事實按一定邏輯或線索組織成成塊的知識，就是有組織的整體性知識，影響這類知識學習的最重要條件是認知結構（包括原有知識及其組織）。同時奧蘇伯爾認為，所謂“智育”的目標就是塑造學生良好的認知結構。20世紀后期開展的專家與新手比較研究證實了奧蘇伯爾關于塑造學生良好認知結構理論的重要性：研究表明，一個領域的專長完全是專家在該領域形成了良好的認知結構的結果。由此可以確定要教給學生怎樣的元素化合物知識：與其教給學生單一的元素化合物知識，不如教學生將這些單一知識組織成知識塊，幫助學生形成良好的元素化合物知識的認知結構。

中學階段，至少有這樣幾個線索可以幫助學生將單一的元素化合物知識組織成由小到大的知識塊。

1.1用“認知圖式”將某物質的單一性質組織成對該物質的認識

“圖式”，就像是圍繞某個主題組織起來的認知框架或認知結構，它為相互聯(lián)系的觀念留有“空位”。對某物質的認識圖式可以是：

物理性質：________ ；觀察外觀、測量、水溶性實驗等。

化學性質：從分類_______；類比，該物質是否具有它所屬類別物質的通性，有無特殊之處。從化合價_______；該物質中元素化合價在該元素可能的化合價中處于何種位置，有氧化性或還原性？從特性_______；

存在：_______；由物質性質決定。

用途：_______；由物質性質決定。

其他：_______。其他需要對該物質進行補充說明的內容。

以上，可以將某物質的獨立的一個個性質組織成對該物質的整體認識，同時也讓學生知道，在學習新物質時，可按上述圖式設計實驗或捕捉教材、文獻中的關鍵信息，并一—填入相應的空位，為學生學習新物質提供方法。

1.2以元素為線索將單一物質組織成物質轉化網(wǎng)絡圖

1.2.1以同種元素的不同物質類別為線索

按某元素的單質——氧化物——氧化物對應的水化物（酸或堿）——鹽聯(lián)結成網(wǎng)絡圖。如鈉元素的物質轉化圖：

1.2.2以同種元素的不同化合價為線索如N元素的物質轉化圖：

以上工作可視學生層次和學生所處的學習階段，既可以給出網(wǎng)絡圖，讓學生寫出相應的化學方程式；給出物質，讓學生畫線聯(lián)結；也可以讓學生畫網(wǎng)絡圖。在此過程中形成學生的元素觀、轉化觀。

1.3以分類思想將單一的元素知識組織為元素化合物知識塊

如幾種金屬元素的性質可歸納為：

在不斷地后繼學習中，上表橫坐標還可擴展到金屬活動性順序表中的金屬。

相比較金屬、非金屬知識顯得更為散亂，分類思想可以發(fā)揮更大作用。

人教版必修1第四章是以“氯”帶非金屬單質的學習，以“硫和氮的氧化物”帶非金屬氧化物的學習，以氨、硝酸和硫酸帶非金屬氫化物和非金屬氧化物對應水化物的學習。當然這些工作不一定都在新課中完成。

在高中化學學習過程中，學生學習了一些單一的元素化合物知識后，逐步幫助他們形成元素化合物的認知結構，學生繼續(xù)學習的新元素知識不斷納入此結構，并對原有認知結構不斷補充和完善。

2 通過提升認知層次，提高元素化合物知識的遷移性

教育的兩個最重要的目的是促進學習的保持和學習的遷移。學習的保持是旨在學習之后的某一時間內以教學中呈現(xiàn)的大致方式回憶出教材的能力；學習的遷移則是指運用已學的知識去解決新問題、回答新的提問或學習新內容的能力。與其讓學生困難地“記住”，不如將其認知層次由“記憶”上升為理解、應用甚至于分析、評價。

2.1從學習目標看為什么要提升元素化合物學習的認知層次

近年的高考考查均以“能力”立意，更希望考查出學生在試題提供的新情境中運用所學知識解決問題的能力，即能夠進行學習的遷移。如果我們將高考的考查目標作為學生經(jīng)過中學學習后應達到的學習結果（學習目標），分析近年高考試題，在元素化合物的學習中，由低到高，學生應達成的目標是：

（1）回憶事實性知識：知道一些典型物質的性質。這里典型物質指教材中出現(xiàn)的物質，這些物質是專家精選的化學物質中基礎并有代表性的物質。

（2）應用程序性知識：知道認識物質的一般過程與方法并能將它應用到對新物質的學習上。

（3）理解概念性知識：理解中學元素化合物知識體系，將以上的單一物質的知識與認識方法聯(lián)系起來，形成中學元素化合物知識體系，構建元素觀、分類觀、轉化觀。

（4）應用概念性知識、程序性知識：綜合運用上述知識和方法解決新情境中的問題，如化工流程問題等。

要達到這樣的學習目標，在于學生從初中升入高一到高三畢業(yè)的每一節(jié)課的學習中。高中理科學生元素化合物學習集中在兩個階段：一是新課教學，必修1第三、四章；二是高考復習階段。兩個階段的學生群體不同、基礎不同，應分配的教學目標也不同。新課應側重在上述目標（1）、（2）和（3）的初級階段，復習更重在目標（3）的高級階段和目標（4）。

觀察目前大多數(shù)的課堂，要達成教學目標，至少還要做兩方面的努力，一是新課教學中應有更高層次的認知目標，要建立在學生對整個元素化合物知識體系的建構之上。二是高考復習課絕不是對新課知識的簡單重復，而是有較新課教學更高層次的教學目標，而這一目標的實現(xiàn)絕不僅僅在于盲目做題，在哪怕物質性質的再現(xiàn)復習中都應抱有更高層次的目標。

2.2從兩位老師的教學故事看如何提升元素化合物學習的認知層次

甲、乙兩位老師都要將學生從高一帶到高三，關于氯氣性質的教學，他們都要經(jīng)歷至少兩個階段，必修1的新授課和高考第一輪的復習課。

2.2.1新授課階段

甲老師以一段氯氣泄漏的新聞引入：“2005年3月29日，京滬高速路上一輛載氯的液罐車和對面來車相撞。目擊者描述：‘一股黃綠色氣體射向高空，有刺鼻的味道，眼睛也熏得睜不開。消防員用水槍噴射，將附近居民疏散到一高坡上，但仍造成350人人院救治，28人中毒死亡?！比缓笞寣W生閱讀課本、老師逐條講解氯氣性質、寫方程式，最后讓學生分析上段文字中表達的關于氯氣性質信息。體現(xiàn)了“新課程倡導在自然界和社會生活的背景中進行元素化合物知識的教學”，培養(yǎng)了學生閱讀、獲取有效信息的能力。但在知識認知上，甲老師將注意力僅集中在氯氣的性質上，關注的是記憶事實性知識。

乙老師通過問題引入：“在前段時間的元素化合物學習中我們學習了一些具體的物質的性質，描述一種物質的性質的基本框架是什么？這節(jié)課學習氯氣，它是一種非金屬元素單質，你之前學過的非金屬單質有什么，由此預測氯氣可能會有怎樣的化學性質？”學生思考，按物質的認知圖式提出氯氣可能具有的性質，然后閱讀課本、實驗，與之前的假設對照，掌握氯氣的性質。最后，老師再提出思考：你認為硫、氮氣可能有怎樣的性質？查閱資料簡單了解它們的性質，與氯氣及氧氣的性質比較，說明相同和不同，性質相同或不同的原因可能是什么。乙老師將氯氣的一條條性質的學習，放在兩個更大的知識塊中：一是物質學習的圖式，二是非金屬單質這一類別的物質。學生的認知除了記憶，還要將已有的物質學習圖式“應用”到氯氣這一新物質的學習上，在同類物質的比較中使認知上升到“分析”的層次。

2.2.2高考第一輪復習階段

甲老師設計學案上讓學生填空：氯氣在通常情況下是_______色，_______氣味，_______毒（填“有”或“無”）氣體，密度比空氣_______（填“輕”或“重”）。然后給出氯氣所發(fā)生反應的方程式的反應物部允讓學生填產(chǎn)物。最后讓學生歸納網(wǎng)絡圖（如圖3所示）。甲老師關注了基礎知識的重現(xiàn)，最后歸納網(wǎng)絡圖使學生具有初步的元素觀和物質轉化觀。

乙老師要求學生按認識物質的框架，自己回憶并有序地寫出氯氣的性質，歸納以氯氣為起點可以轉化為哪些物質（歸納網(wǎng)絡圖），然后思考：哪些方法可制得氯氣，優(yōu)缺點如何？氯氣在生產(chǎn)和物質轉化中主要作用是什么，有何優(yōu)缺點？學生小結：氯氣是較強的氧化劑，在實際反應中如果需要用到氧化劑的話，氯氣是可以考慮的選項之一，但同時應考慮氯氣有毒。乙老師讓學生在物質認識框架的基礎上有序地重現(xiàn)舊知，并對氯氣在生產(chǎn)實際中的應用進行評價，為知識在新情境中的應用奠定基礎。

不論是在新課中還是復習課中，甲老師將氯氣的性質作為獨立的知識來讓學生記住，始終停留在單一知識的記憶上，如果他的元素化合物課都是這樣完成的，學生得到可能就是知道一種種物質的性質。乙老師將氯氣性質的學習放到更大的背景中去學習，關注的知識種類和認識程度都有所提高，使氯氣的性質不是單一的命題或事實，而成為有組織的整體知識中的一部分。前者易學但也易忘，后者因更具組織性，而不易忘。

甲老師使學生僅得到“學習的保持”，而乙老師使學生獲得可遷移的知識?？梢姡瑯拥慕虒W內容，由于老師關注的目標在知識類別和認知維度上不同，所采用的教學活動不同，也必然導致學生的學習結果不同。

總之，在信息發(fā)達的今天，許多物質的性質被詳細地列示在百度詞條中，學習更有意義的元素化合物知識是對中學化學課堂的必然要求：由記憶單一的物質性質到構建良好的元素知識認知結構，獲得可遷移的元素化合物知識。